November 2015
| von Gerd Büttner, Geschäftsleitung Prozessanalysentechnik, Bartec Benke
  • 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.

In Bezug auf die Herstellung von Basisölen muss festgestellt werden, dass der Gesamtmarkt global weitgehend stagniert. Das Wirtschaftswachstum in Asien und die wachsenden Anforderungen an Fahrzeugmotoren hinsichtlich umweltschutzbedingter Auflagen führt jedoch zu einer Verschiebung von Gruppe-I-Ölen hin zu Ölen der Gruppe II/III, die sich durch einen geringeren Schwefelgehalt, einen höheren Anteil gesättigter Verbindungen und einen höheren Viskositätsindex auszeichnen (Gruppe III).

Die Produktion kostengünstiger gestalten
Dem tragen die Hersteller in der Zwischenzeit Rechnung, indem bestehende Anlagen umgerüstet, aber auch neue Anlagen errichtet werden. Entsprechend verschärft sich der internationale Wettbewerb, und die Hersteller suchen nach Wegen, ihre Produktion effizienter und damit kostengünstiger zu gestalten. Dazu gehört unter anderem auch der Einsatz präziser Online-Analysatoren mit hoher Verfügbarkeit. Die typischen Messstellen normkonformer Kapillar-Prozessviskosimeter bei der Herstellung von Basisölen sind die Vakuumdestillate als Seitenströme der Vakuum-Destillationskolonne (VDU) und die Basisöle selbst nach Entparaffinierung (IDW) und Hydro Finishing (HDF) als Hauptprozess der katalytischen Entparaffinierung (CDW). Eine Abweichung von 1% des Viskositäts-Zielwerts, die zu einer Nachmischung führt, kann zu Zusatzkosten von 0,01 Euro je Gallone führen. Für große Schmierölhersteller könnte dies jährlich Ertragsminderungen im sechsstelligen Bereich nach sich ziehen.

Eine weitere wichtige Anwendung liegt im Bereich Schiffsbrennstoffe. Anhang VI des Marpol-Abkommens, das die Luftverunreinigung durch Schiffe überwacht, schreibt eine drastische Reduzierung der Emissionen durch den Schiffsverkehr vor. Ein Hauptaugenmerk liegt hier auf dem Schwefelgehalt der Abgase. Für Schiffe, die die vorgegebenen Grenzwerte der Emissionen nicht durch spezielle Filtersysteme erreichen können, kommen entsprechend nur Brennstoffe mit reduziertem Schwefelgehalt in Betracht. Das Marpol-Abkommen schreibt hier vor, dass ab 2015 der Schwefelgehalt der Brennstoffe in den überwachten Ecas-Regionen auf 0,1% abgesenkt werden muss. Das betrifft in erster Linie zunächst Nord-und Ostsee sowie Nordamerika und die Karibik. Beginnend 2020 ist darüber hinaus vorgesehen, auch außerhalb dieser Regionen den Schwefelgehalt auf zunächst 0,5 % zu senken.

Schneller auf Marktanforderungen reagieren
Im Ergebnis dessen ist eine steigende Nachfrage an Schiffsbrennstoffen mit Schwefelgehalt von unter 0,1 % zu verzeichnen. Diese Brennstoffe sind in der Regel eine Mischung aus schweren Rückständen der Erdöl-Raffinerien mit typischen Viskositäten von etwa 800 cSt bei 50 °C und schwefelarmen Mitteldestillaten. Um die Grenzwerte des Marpol-Abkommens einhalten zu können, liegt der Schwefelgehalt der üblicherweise eingesetzten Mitteldestillate bei unter 10 ppm. Die Herstellung dieser schwefelarmen Mitteldestillate ist ebenso kostenintensiv wie die Herstellung schwefelarmen Autodiesels und hat damit erhebliche Auswirkung auf die Herstellungskosten von Schiffsbrennstoffen. Neben dem Schwefelgehalt ist, wie in ISO8217 vorgegeben, die Viskosität dieser Brennstoffe mit 380 cSt bei 50 °C vorgeschrieben. Es zeigt sich, dass in den Anlagen häufig „auf der sicheren Seite“ gemischt wird mit Viskositäten des Endproduktes weit unterhalb der geforderten 380 cSt – ein klassisches „give away“. Zur Optimierung der Margen werden zunehmend neue Konzepte in den Mischanlagen angewendet; dazu gehört auch und gerade der Einsatz von normkonformen Kapillar-Prozessviskosimetern. Je nach ange­wendetem Mischkonzept sind nach Aussage von Anwendern Einsparungen von etwa zehn Euro/t möglich. Entsprechend amortisieren sich Investitionen in weit weniger als einem Jahr. Wird ein Mischkonzept verfolgt, das durch Anwendung von automatisierten Validierverfahren auch Inline-Mischen ermöglicht, ergeben sich durch eine hohe Flexibilität weitere Vorteile für den Anwender, da schnell auf Marktanforderungen reagiert werden kann.

Je nach Einsatzfall der Kapillar-Prozessviskosimeter können mehr oder weniger anspruchsvolle Probenaufbereitungssysteme notwendig sein, die in der Regel applikationsspezifisch ausgelegt werden müssen. Hierzu gehören beispielsweise implementierte Sonderfunktionen wie automatische Spül-, Rückspül- und Entlüftungssysteme, die auch Lösungen für schwierige Applikationen ermöglichen. Notwendig sein kann auch eine automatische Stromumschaltung zur Messung von zwei Produktströmen bei unterschiedlichen Messtemperaturen mit minimierten Temperaturstabilisierungszeiten.

Zur optimalen Anbindung an übergeordnete Leitsysteme ist neben klassischen digitalen und analogen Signalen auch eine Modbus-Schnittstelle sinnvoll. Eine Fernwartungsschnittstelle ermöglicht weiterhin einen komfortablen Zugang zum Prozessviskosimeter in Hinblick auf Wartung, Konfiguration und System-Diagnose. Da die Prozessviskosimeter in der Regel direkt in den Anlagen, also in explosionsgefährdeten Bereichen, eingesetzt werden, ist eine entsprechende Zulassung, in der Regel für Atex Zone 1, notwendig.

SPS IPC/Drives Halle 4A – 325 /2 – 220

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