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Messung der kinematischen Viskosität im Prozess

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05.11.2015 Die Viskosität ist eine wichtige Produkteigenschaft und entscheidende Messgröße bei der Herstellung und der Qualitätsüberwachung petrochemischer Produkte. Gerade bei der Herstellung von Schmierölen und deren Vorprodukten wie auch bei der Mischung verkaufsfähiger Heizöle und anderer Brennstoffe unterschiedlicher Sorten setzen immer mehr Hersteller auf den Einsatz normkonformer Kapillar-Prozessviskosimeter.  

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Entscheider-Facts Für Betreiber

  • Durch Kapillar-Prozessviskosimeter sind Hersteller in der Lage, die Produktion kostenseitig zum Beispiel durch Minimierung hochwertiger Mischkomponenten oder Reduzierung von Lagerkapazitäten zu optimieren.
  • Auch die Prozessanlagen können aufgrund der Quasi-Echtzeit-Messungen in Bezug auf den Einsatz von Hilfsstoffen und Energie besser gefahren werden.
  • Der Einsatz von Kapillar-Prozessviskosimetern mit der sich dadurch ergebenden hohen Flexibilität in den Produktionsprozessen ermöglicht den Herstellern nicht zuletzt ein schnelles Reagieren auf Marktanforderungen.

Dadurch sind sie in der Lage – auch in Zeiten wachsenden internationalen Wettbewerbs – die Produktion kostenseitig zum Beispiel durch Minimierung hochwertiger Mischkomponenten oder Reduzierung von Lagerkapazitäten zu optimieren. Auch die Prozessanlagen können aufgrund der Quasi-Echtzeit-Messungen in Bezug auf den Einsatz von Hilfsstoffen und Energie optimaler gefahren werden. Der Einsatz von Kapillar-Prozessviskosimetern mit der sich dadurch ergebenden hohen Flexibilität in den Produktionsprozessen ermöglicht den Herstellern nicht zuletzt ein schnelles Reagieren auf aktuelle Marktanforderungen.

Unterschiedliche Normen für verschiedene
Produktgruppen

Je nach Produktgruppe finden unterschiedliche Primärnormen Anwendung, wie zum Beispiel die DIN 51603 für Heizöl, die DIN EN590 für Diesel und die ISO 8217 für Schiffsbrennstoffe. Hinsichtlich der Bestimmungsmethode für den Parameter Viskosität verweisen diese auf Normen, die Kapillarviskosimeter mit hoher Temperaturgenauigkeit zur Messung der kinematischen Viskosität beschreiben. Angewandte Normen sind hier ASTM D445, ISO 3104 und DIN 51562-1.

Bei den Viskositätsmessungen im Labor werden kalibrierte Glaskapillaren eingesetzt, bei denen die Durchlaufzeit eines Flüssigkeitsvolumens unter Einwirkung der Schwerkraft gemessen wird. Der Wert der zu bestimmenden kinematischen Viskosität ergibt sich aus der gemessenen Durchlaufzeit und der Gerätekonstante der Kapillaren. Aufgrund der starken Temperaturabhängigkeit der Viskosität muss die Temperatur der Flüssigkeit während der Messung sehr präzise geregelt und konstant gehalten werden. Beispielhaft fordert die Primärnorm ASTM D445 bei der Vermessung von Basisölen eine Temperaturgenauigkeit von ± 0,02 K.

Aus den bereits erläuterten Gründen werden auch in den Produktionsprozessen mehr und mehr Kapillar-Prozessviskosimeter eingesetzt. Es stehen viele verschiedene prozesstaugliche Viskosimeter zur Verfügung, die die Anforderungen zu erfüllen scheinen. In der Regel wird die Temperatur der Flüssigkeit in den Kapillaren jedoch mithilfe eines temperaturgeregelten Ölbades mit Umwälzpumpe eingestellt. Diese Lösung ist aufwendig und nicht unproblematisch, da die notwendige Temperaturgenauigkeit und eine homogene Temperaturverteilung oft nicht erreicht werden. Auch ist der Aufwand für regelmäßige Wartungsarbeiten hoch und der Verbrauch an Energie nicht unerheblich.

Prozessviskosimeter löst bekannte Probleme
Entsprechend hoch ist das Interesse von Herstellern an normkonformen Kapillar-Prozessviskosimetern wie dem Visc-4, bei dem besonderes Augenmerk auf die Lösung bekannter Probleme bei der Online-Messung im Produktionsprozess gelegt wurde. Eine hochpräzise Temperaturmessung und -regelung erfüllt die Anforderungen der Normen ASTM D445 und ISO 3104. Das Viskosimeter ermittelt kontinuierlich die kinematische Viskosität, sodass eine direkte Vergleichbarkeit mit Laborergebnissen ohne Umrechnungen gegeben ist. Durch geeignete konstruktive Maßnahmen – auch im Hinblick auf Ein- und Auslaufstrecken – wurde die Notwendigkeit der sogenannten Hagenbachkorrektur zur Kompensation von Messfehlern eliminiert. Durch das kontinuierliche Messen des Massestroms durch die Kapillaren und der damit verfügbaren Dichte der Flüssigkeit kann aus der direkt gemessen kinematischen auch die dynamische Viskosität berechnet und ausgegeben werden. Der Verzicht auf ein Ölbad sowie auf Pumpen macht das Viskosimeter praktisch wartungsfrei.

Heftausgabe: November 2015
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Gerd Büttner, Geschäftsleitung Prozessanalysentechnik, Bartec Benke

Über den Autor

Gerd Büttner, Geschäftsleitung Prozessanalysentechnik, Bartec Benke

Gerd Büttner, Geschäftsleitung Prozessanalysentechnik, Bartec Benke

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