Hohe Temperaturen und Drücke, Korrosion und Kristallisation bei der Herstellung von Harnstoff können selbst die zuverlässigsten Druckmessgeräte überfordern und schnell außer Betrieb setzen.
In diesem Artikel erfahren Sie mehr über einen Membrandruckmittler, der widerstandsfähig genug ist, um Messwertgeber für Relativ-, Absolut- und Differenzdruck vor den sehr aggressiven Medien zu schützen, die bei der Herstellung von Harnstoffdüngemitteln auftreten.
Die ökologische Landwirtschaft träumte von einem chemiefreien Anbau, der unsere Gesundheit und die Umwelt schützen würde. Heute stößt der Traum der 80er Jahre auf die Realität des Bodens: Ohne Hilfe wird die Erde ausgelaugt.
Die Ernährungs- und Landwirtschaftsorganisation der Vereinten Nationen (FAO) schätzt, dass die Nahrungsmittelproduktion um +70% steigen muss, um die 2,3 Milliarden Menschen, die bis 2050 zusätzlich auf der Erde leben werden, zu ernähren.
Gleichzeitig nimmt die Fläche der landwirtschaftlich genutzten Flächen immer weiter ab. Weltweit belief sich die landwirtschaftlich genutzte Fläche auf 5 Milliarden Hektar. Doch jedes Jahr erleben mehr als 3 Millionen Hektar eine schwere Verschlechterung.
Heute gehen jedes Jahr fast 5 Millionen Hektar unseres Ackerlandes verloren.
Für das Jahr 2030 werden 9,7 Milliarden Menschen prognostiziert und um das Jahr 2100 herum mehr als 11 Milliarden.
Dieser Bevölkerungsdruck hat die Landwirtschaft in den letzten Jahren dazu veranlasst, die Erträge der Anbauflächen zu steigern. Dabei handelt es sich um eine umweltfreundlichere Methode.
Im Vergleich dazu sind die alten landwirtschaftlichen Praktiken zu mehr als +80% für die Entwaldung der Erde verantwortlich: Jedes Jahr gingen 51.600 Quadratkilometer Wald in Rauch auf. Das entspricht der Größe von Costa Rica!
Hinzu kommt die (dennoch rückläufige) Nachfrage nach Biokraftstoffen, und der Weltmarkt für Mineraldünger wird bis 2028 voraussichtlich auf 143,34 Milliarden USD anwachsen.
Heute explodiert der Bedarf an Mineraldünger auf allen Kontinenten!
Die Harnstoffproduktion wird zu einem kritischen Thema, obwohl die weltweite Harnstoffproduktion bei rund 200 Millionen Tonnen pro Jahr liegt und die Nachfrage seit Anfang des Jahres sprunghaft angestiegen ist.
Da die Preise für Agrarprodukte steigen, stehen Länder wie Australien oder Korea am Rande des Abgrunds.
Und es ist unwahrscheinlich, dass die globale Anspannung vor 2023 nachlässt.
Die Optimierung der Ausbeute, die Steigerung der Effizienz und der Rentabilität der Produktionsanlagen wird zu einer großen Herausforderung für den Anlagenmanager, der vor einem unausweichlichen Kompromiss steht, um die verschärfte Nachfrage nach Harnstoff zu befriedigen: mehr Produkt synthetisieren, um zu versuchen, die Produktion zu steigern und dabei die Effizienz der Anlage und die Qualität des Produkts zu gefährden, oder die Qualität des Harnstoffs auf Kosten des Volumens und der Ausbeute zu maximieren.
Dies ist eine echte Herausforderung für den Wartungsleiter, der problematische, langwierige und kostspielige Anlagenstillstände vor aussehen muss, die jedoch unerlässlich sind, um den Fortbestand und die Sicherheit der Anlagen zu gewährleisten, den optimalen Betrieb aller Geräte aufrechtzuerhalten und die Wartungszeiten zu begrenzen.
Es ist auch eine immer neue Herausforderung für den Leiter der Instrumentierung, der sich an die extremen Bedingungen und Gefahren anpassen muss, die mit der Harnstoffproduktion einhergehen.
Eine Herausforderung, die durch die Wahl der Technologien und Materialien (die sich ständig weiterentwickeln) erschwert wird, die er treffen muss, um das Risiko von Ausfällen und erzwungenen Fabrikstopps zu vermeiden.
Die Zuverlässigkeit der Herstellungsverfahren zu verbessern, Produktionsausfälle zu vermeiden und die Sicherheit der Anlagen zu gewährleisten, erweist sich unter diesen Bedingungen als besonders schwierig.
Und die Personen, die für die Steigerung der Gesamteffizienz und die Aufrechterhaltung der Betriebsbereitschaft der Anlagen verantwortlich sind, stehen unter einem sehr hohen Druck, der durch die Komplexität der für die Anlagen sehr aggressiven Verfahren zur Herstellung von Harnstoff entsteht.
Obwohl sich die Ansätze zur Harnstoffverarbeitung von Fabrik zu Fabrik unterscheiden, ist der Produktionsprozess allen gemeinsam.
Es beginnt mit der Hochdrucksynthese von Ammoniak und Kohlendioxid. Dabei gibt es zwei Hauptreaktionen:
Das restliche Ammoniumcarbamat wird zunächst in einem Hochdruckextraktor und anschließend in einer Rezirkulationsstufe von der Harnstoff-Wasser-Mischung getrennt.
Das Wasser wird dann in der Verdampfungsstufe ausgetrieben, um geschmolzenen Harnstoff zu bilden. Schließlich durchläuft der geschmolzene Harnstoff einen Granulierungsprozess, um ein endgültiges festes Harnstoffprodukt mit der gewünschten Qualität zu erhalten.
Jeder Prozess der Harnstoffherstellung stellt einzigartige Herausforderungen an Sicherheit, Zuverlässigkeit und Effizienz, die die Werksleiter dazu zwingen, die Leistung ihrer Anlagen zu verbessern, um eine sicherere, zuverlässigere und umweltfreundlichere Düngemittelindustrie.
Ein Ziel, das nur mit innovativen und leistungsstarken Ausrüstungen und Messinstrumenten erreicht werden kann, die speziell entwickelt und aus Materialien hergestellt werden, die korrosiven Umgebungen standhalten und eine lange Lebensdauer gewährleisten können.
Die Materialauswahl ist daher bereits bei der Konstruktion von Geräten und Messinstrumenten von entscheidender Bedeutung. Eine falsche Materialauswahl kann zu katastrophalen Fehlern und zum Stillstand von Fabriken führen und sogar Menschenleben kosten.
Die Materialien, die für Drucksensoren verwendet werden, spielen ebenso wie die Wahl der Technologie für diese Sensoren eine sehr wichtige Rolle in der Düngemittel- und insbesondere in der Harnstoffindustrie.
Wie die Stripper, Scrubber und der Reaktor in Ihren Anlagen sind auch die Messgeräte für Harnstoff den chemischen Angriffen von Ammoniumcarbamat ausgesetzt, was zu einer beschleunigten Zersetzung der Elemente führt, die mit diesem stark korrosiven Mittel in Berührung kommen.
Die herkömmlichen Materialien der dünnen Membran der Messzelle eines Druckmessumformers schützen jedoch nicht vor Erosion, Korrosion und den mechanischen Belastungen, die mit dem Herstellungsprozess von Harnstoff einhergehen.
Durch die Verwendung des rostfreien Harnstoffs 1.4466 können bestehende Harnstoffprozesse auf ein höheres Leistungsniveau gebracht werden, was zu Energieeinsparungen und einem höheren Sicherheitsniveau führt, da z. B. weniger Passivierung erforderlich ist.
Die Messzelle und die elektronischen Komponenten, die zur Herstellung von Drucksensoren verwendet werden, können den hohen Temperaturen der Prozessflüssigkeit jedoch nicht standhalten.
Deshalb ist die Verwendung von Membranseparatoren von grundlegender Bedeutung.
Die von Fuji Electric angebotenen Drucksensoren mit Separatoren aus austenitischem Edelstahl 1.4466 in Harnstoffqualität sind in den meisten Fällen die beste Wahl für den Einsatz unter normalen Bedingungen im Harnstoffproduktionsprozess bei Drücken von bis zu 26 bar (377 psi) und Temperaturen von bis zu 180 °C (356 °F). Über diese Bedingungen hinaus kann bei kritischeren Messpunkten die Verwendung von Zirkonium- oder Tantalmembran-Separatoren erforderlich sein.
Die Verwendung von austenitischem Stahl der Harnstoffgüte 1.4466 ermöglicht eineErhöhung der Korrosionsbeständigkeit des Drucksensors für Düngemittelfabriken, was zu :
GARANTIE NUTZLEBENSDAUER
MAXIMALE SICHERHEIT
ZUVERLÄSSIGES UND ROBUSTES DESIGN
Der für die Herstellung der Separatoren und Membranen der Fuji Electric Harnstoff-Drucksensoren verwendete Stahl der Güteklasse Harnstoff 1.4466 - 25.22.2 - 310 Mo LN - S31050 - 2RE69 ist ein vollständig austenitischer Edelstahl mit sehr niedrigem Kohlenstoffgehalt und geringen Verunreinigungen.
Praktische Erfahrungen haben seine hervorragende Korrosionsbeständigkeit gegenüber Harnstoff (Ammoniumcarbamat) bei hohen Drücken und Temperaturen bestätigt. Er ist außerdem sehr beständig gegen anorganische Säuren.
Diese Stahlsorte ist gekennzeichnet durch :
AnwendungWie können Ausrüstungsschäden und Instrumentenausfälle in Harnstoffanlagen vermieden werden?
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