Promotion in SmOP

Smart Overpressure Protection Device (SmOP)

Die Entwicklung und Auslegung eines Smart Overpressure Protection Device sowie der Test an einer Pilotanlage sind Gegenstand des Projektes SmOP.

In der Industrie wird der Großteil der verfahrenstechnischen Prozesse in Druckbehältern durchgeführt. Bei einem nicht bestimmungsgemäßen Betrieb erhöht sich das Gefahrenpotential und ein Bersten des Behälters muss sicher vermieden werden. Daraus ergibt sich die Notwendigkeit, dass diese Prozesse gegen einen unzulässigen Über- oder Unterdruck geschützt werden müssen. Hierfür kommen sowohl PLT-Sicherheitseinrichtungen als auch mechanische Schutzeinrichtungen zum Einsatz. Diese sollen zusammen mit einem umfassenden Schutzkonzept gefahrbringende Ereignisse verhindern oder bei „Dennoch-Ereignissen“ den möglichen Schaden begrenzen.

Mechanische Schutzeinrichtungen bieten auch bei einem Ausfall einer PLT-Steuerungseinheit als (bauteil)geprüfte Armatur ausreichenden Schutz gegenüber unzulässigen Drücken, weshalb sie in der Industrie vielfach eingesetzt werden. Typischerweise werden viele Batch- und Semibatchprozesse mit Stickstoff überlagert und müssen bei großen Füllstandsänderungen beispielsweise während einer Polymerisation entlastet werden können, um wirtschaftlich zu produzieren. Bei einer Absicherung alleine mit PLT-Sicherheitseinrichtungen müsste der Füllgrad oder die Konzentration von dampfdruckbildenden Komponenten stark reduziert werden, deshalb empfiehlt sich der Einsatz einer zusätzlichen mechanischen Schutzeinrichtung.

Sicherheitsventile sind aufgrund ihrer Wiederverschließbarkeit die am häufigsten eingesetzte mechanische Schutzeinrichtung. Diese sind vor dem Einsatz exakt an die jeweiligen Betriebsbedingungen der Anlage, der Reaktoren und der verwendeten Rezepte für ein sicheres und optimales Abblaseverhalten anzupassen. Insbesondere Batch- (BR) bzw. Semibatchreaktoren (SBR) mit ständig wechselnden Rezepten und damit verbundenen wechselnden Sicherheitsanforderungen stellen die Anlagenbetreiber vor enorme sicherheitstechnische Probleme. Die Entwicklung einer adaptiven Sicherheitseinrichtung, einem „SmOP – Smart Overpressure Protection Device“, welche sich an die wechselnden Anforderungen des Betriebes anpasst sowie deren Sicherheit gewährleistet, hat somit großes Anwendungspotential.

SmOP - Abbildung 1

Durch die Verwendung eines SmOP bei Reaktionsfahrweisen in BR bzw. SBR können durch adaptive Sicherheitseinrichtungen zusätzlich die Prozesszeiten und damit die Kosten reduziert werden. Erreicht wird dies durch eine dynamische Regelung eines SmOP’s, bei der die Betriebsdrücke zeitweise näher am MAWP liegen und damit niedrigere Reaktionszeiten gegenüber herkömmlichen Sicherheitsventilen ohne adaptive Regelung erreicht werden. Gleichzeitig kann durch eine neue, innovative Schutzeinrichtung Ventilflattern vermieden, optimale Abblasebedingungen für nachgeschaltete Anlagenkomponenten realisiert, sowie das zweiphasige Ausströmen verhindert werden.

Projekt-Daten ARTEM

Promotion im Rahmen des Forschungs-Schwerpunktes: Smart Protection of Pressurized Systems (SPPS)
Beginn Januar 2017 / Projektzeitraum 6 Jahre

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