CSE-Institut | CSE Center of Safety Excellence gGmbH
Seite wählen

Projekt

SmOP – Smart Overpressure Protection Device

CSE Institute: SmOP Project

Intelligente Absicherung chemischer Reaktoren mit adaptiven Sicherheitseinrichtungen.

dashboard Zielsetzung

Ziel dieses Forschungsprojektes ist die Entwicklung einer adaptiven Sicherheitseinrichtung, einem „SmOP – Smart Overpressure Protection Device“, welche sich an die wechselnden Anforderungen des Betriebes anpasst sowie deren Sicherheit gewährleistet. Der SmOP soll in Ansprechdruck und Entlastungsquerschnitt während des Prozesses anpassbar sein und somit größtmögliche Flexibilität bieten. Dabei unterscheidet der SmOP zwischen zwei Betriebsweisen: Ein Zero-Emission-Modus ohne Druckentlastung und ein Smart-Relief-Modus mit prozessadaptiver Druckentlastung. Schnellere Reaktionsfahrweisen durch höhere Betriebsdrücke werden ermöglicht, instabiles Ventilverhalten (Ventilflattern) kann vermieden, optimale Abblasebedingungen für nachgeschaltete Anlagenkomponenten realisiert und zweiphasiges Ausströmen verhindert werden.

Smarte Sicherheitseinrichtungen – Bisher Fiktion, in Zukunft Realität! Mit smarten Sicherheitseinrichtungen kann die Flexibilität und Produktivität von Multipurpose-Anlagen signifikant erhöht werden. 
CSE Institute: SmOP Project

Abbildung: Smart Overpressure Protection Device im Anlagenschema.

dashboard MILESTONES

=

Neue Methode zur Online-Reaktionsverfolgung

=

Risikobewertung auf Basis des aktuellen Gefährdungspotenzials

=

Zero-Emission / Smart-relief Modus zur Absicherung von Reaktoren

=

Anwendung für verschiedene Reaktionstypen der chem. Industrie

dashboard Übersicht

=

Reaktorsimulation

=

Absicherungsmodell

=

Online-Auslegungsrechnung

=

Sicherheitsgerichtete Programmierung

=

Miniplant-Versuche

dashboard Motivation

Mechanische Schutzeinrichtungen wie Sicherheitsventile und Berstscheiben bieten auch bei einem Ausfall einer PLT-Steuerungseinheit als (bauteil) geprüfte Armatur ausreichenden Schutz gegenüber unzulässigem Drücken, weshalb sie in der Industrie vielfach eingesetzt werden. Bei einer Absicherung allein mit PLT-Sicherheitseinrichtungen müssen der Füllgrad oder die Konzentration der Komponenten teilweise stark reduziert werden, deshalb empfiehlt sich der Einsatz einer zusätzlichen mechanischen Sicherheitseinrichtung.

Allerdings werden mechanische Sicherheitseinrichtungen in der Auslegung speziell an einen bestimmten Prozess und eine Reaktion angepasst. Insbesondere Batch- (BR) bzw. Semibatchreaktoren (SBR) mit ständig wechselnden Rezepten und damit verbundenen wechselnden Sicherheitsanforderungen stellen die Anlagenbetreiber vor enorme betriebstechnische Probleme. Statische Entlastungsquerschnitte und Ansprechdrücke beschneiden zudem die Produktivität der Reaktoren – wirtschaftliches Potenzial bleibt ungenutzt. In einem Zeitalter, in dem 3D-Anlagenrundgänge möglich sind, wird somit auch eine Innovation bei der Absicherung von chemischen Reaktoren benötigt. Ein Smart Overpressure Protection Device.

dashboard  PUBLIKATIONEN


Schmidt, C., Schmidt, J. and Denecke, J.:
Smart overpressure protection devices to protect chemical reactors against exothermal runaway reactions. J. Loss Prev. Process Ind., vol. 82, 2023.
DOI: 10.1016/j.jlp.2023.104996.


Schmidt, C., Biernath, J., Schmidt, J., Denecke, J.:
Protection of Chemical Reactors Against Exothermal Runaway Reactions with Smart Overpressure Protection Devices. CHEMICAL ENGINEERING TRANSACTIONS VOL. 90, 2022, DOI: 10.3303/CET2290083.


Biernath, J., Schmidt, C., Schmidt, J., Denecke, J.:
Model-based zero emission safety concept for reactors with exothermal reactions for chemical plants. J. Loss Prev. Process Ind. 72, 2021, 104494.
DOI: 10.1016/j.jlp.2021.104494.


Schmidt, C., Biernath, J., Schmidt, J., Denecke, J.:
Protection of Chemical Reactors Against Exothermal Runaway Reactions with Smart Overpressure Protection Devices. CHEMICAL ENGINEERING TRANSACTIONS VOL. 90, 2022 DOI: 10.3303/CET2290083.


Schmidt, C., Schmidt, J., Denecke, J., Seewig, J.:
Application of Smart Overpressure Protection Devices to batch and semi-batch processes: The zero-emission mode, Process Safety and Environmental Protection. Volume 181, 2024, Pages 535-546, ISSN 0957-5820, DOI: DOI: 10.1016/j.psep.2023.11.061.


Schmidt, C., Schmidt, J., Denecke, J., Seewig, J., Henning, C.:
Application of smart overpressure protection devices to batch and semi-batch processes: The smart relief mode, Process Safety and Environmental Protection, Volume 188, 2024, Pages 439-452, ISSN 0957-5820, DOI: DOI: 110.1016/j.psep.2024.05.107.


 

Weitere Projekte

CSE institute: EuroValve Project

EuroValve – European Program on Evaluation of Safety Valve Stability

Entwicklung eines neuen Sicherheitskriteriums für Sicherheitsventile.

CSE Institute: sRMC Project

sRMC – Safety related Remote Process Monitoring & Control

Einsatz von KI in akustikbasierten Sensorsystemen zur Gasleckagenerkennung.

CSE Institute: RiIM Project

RiIM – Risk-based Pipeline Integrity Management

Entwicklung eines KI-gestützten, risikobasierten Pipeline-Integritätsmanagementsystems

Quelle des Titelbilds "Tube Geometry", Projekt RiIM: Harald Hoyer from Schwerin, Germany, CC BY-SA 2.0, via Wikimedia Commons

Quelle des Titelbilds "Winstainforth", Projekt SafeDDT, CC BY-SA 3.0, via Wikimedia Commons