Promotion in Economic Safety | Green Safety

Smart Technology for High Integrity Overpressure Protection (SmartHIP)

Entwicklung modelbasierter Sicherheitsfunktionen für ein sicherheitsgerichtetes Steuerungssystem in der chemischen Industrie

In der chemischen Industrie wird der Großteil der verfahrenstechnischen Prozesse in Druckbehältern durchgeführt. Bei einem nicht bestimmungsgemäßen Betrieb ist das Gefahrenpotential einer Berstung sehr hoch. Daraus ergibt sich die Notwendigkeit, dass diese Prozesse gegen einen unzulässigen Über- oder Unterdruck geschützt werden müssen. Hierfür kommen sowohl PLT-Schutzeinrichtungen als auch mechanische Schutzeinrichtungen zum Einsatz. Diese sollen zusammen mit einem umfassenden Schutzkonzept gefahrbringende Ereignisse verhindern oder bei „Dennoch-Eintritten“ den möglichen Schaden begrenzen.

Zusammenspiel aus Economic und Green Safety – Das zukunftsweisende Schutzkonzept!

Werden mechanische Schutzeinrichtungen verwendet, wird der notwendige Entlastungsstrom zur Druckminderung entweder über eine Ableitung ins Freie entlassen oder in nachgeschaltete Auffang- oder Rückhalteeinrichtungen eingespeist. Im Zeitalter, der immer strenger werdenden Grenzwerte und der Ressourcenverknappung, ist diese Freisetzung von Gefahrstoffen und Rohstoffen nicht mehr tolerierbar und wirtschaftlich. Ein Umdenken hin zu Zero Emission muss stattfinden. Technische Anlagen sollen in einen sicheren Zustand gefahren werden, bevor eine Freisetzung droht. Zudem haben Round-Robin-Rechnungen gezeigt, dass nach heutigem Stand der Technik eine Überdimensionierung der mechanischen Schutzeinrichtungen von 300% bis 500% möglich sind und somit ein weiterer Kostenfaktor entsteht.

Aus diesen Gründen setzt die Industrie mehr und mehr PLT-Schutzeinrichtungen zur Absicherung von Reaktoren ein. PLT-Schutzeinrichtungen reagieren bevor es zu einem nicht bestimmungsgemäßen Betrieb kommt, indem sie über aktuelle Prozessdaten das Gefahrenpotential abschätzen und ggf. Gegenmaßnahmen einleiten. So kann beispielsweise eine Akkumulation über eine indirekte Konzentrationsmessung frühzeitig erkannt werden und der Zulaufstrom daraufhin abgeschaltet werden, so dass die Gefahr einer spontanen Druckerhöhung nicht mehr gegeben ist.

Der Aufwand zur Auslegung von PLT-Schutzeinrichtungen ist aktuell noch sehr hoch, da für jeden einzelnen Prozess sowohl das Reaktionsmodell als auch die Implementierung in die SSPS ausgeführt werden müssen. Dabei ähneln sich viele Chemiereaktoren vom Aufbau her, so dass eine Übertragung von gewissen Modulen, wie beispielsweise der Verschaltung von Inhibitoren, vereinheitlicht werden kann.
Dieses Prinzip und deren Umsetzung ist das Ziel des Projektes SmartHIP. Ein Modulbaukasten soll entwickelt werden, welcher ermöglicht über Bausteine einen Prozess sicher zu parametrisieren und gleichzeitig für verschiedene Reaktortypen und Prozesse anwendbar ist.

Projekt-Daten SSPS2020

Promotion im Rahmen des Forschungs-Schwerpunktes: Economic Safety | Green Safety
Beginn Januar 2017 / Projektzeitraum 4 Jahre

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