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Verfahrenstechnik 9/2020

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Verfahrenstechnik 9/2020

Temperatur zuverlässig

Temperatur zuverlässig im Blick Modulare Thermometer für mehr Sicherheit in anspruchsvollen Prozessen Temperatur messen klingt einfach, ist jedoch in vielen Prozessen eine große Herausforderung – besonders bei abrasiven Medien, hohem Druck und wenn reaktionsschnelle Messergebnisse gefordert sind. Ein solcher Prozess findet sich bei der Produktion von Titandioxid. Hier können Thermometer mit doppelter Prozessbarriere und schnellansprechendem Schutzrohr helfen, die Anlagensicherheit und Anlagenverfügbarkeit zu erhöhen. Autoren: Florian Kraftschik, MarCom Manager Media Relations, Barbara Hütter-Gerst, Produktmanagerin Temperatur, beide Endress+Hauser (Deutschland) GmbH+Co. KG, Weil am Rhein Bei der Produktion von Titandioxid wird an vielen Stellen des Prozesses die Temperatur gemessen. Hier werden Widerstandsthermometer im bis zu 600 °C heißen Medium eingesetzt, Hochtemperaturthermometer gar bis zu 1200 °C. Eine besondere Herausforderung beim Herstellungsprozess beziehungsweise im Fertigprodukt-Handling ist die hohe Abrasivität, die Schutzrohre der Thermometer müssen hier von besonders beständiger Qualität sein. Oftmals werden Metallschutzrohre mit einer speziellen Ummantelung verwendet. Die Prozessanforderungen sind sehr vielfältig, weil das Pigment TiO 2 in einem mehrphasigen Prozess hergestellt wird – bei unterschiedlichen Temperaturen und Drücken und unter Zugabe von weiteren Stoffen. Bei Applikationen mit hohen Drücken und der Gefahr der Schutzrohrperforation, die bei der Herstellung von Titandioxid durch die hohe Abrasivität des Mediums gegeben ist, werden meist mehrere Sicherheitsmechanismen installiert. Wichtiger Bestandteil der Sicherheitskette ist das Schutzrohr. Im Fertigprodukt- Handling werden dem Pigment bei 60 bis 80 °C Zusatzstoffe beigemischt, um kundenspezifische Helligkeitsstufen und geforderte Eigenschaften zu erzielen. In der 01 Die neue Thermometerfamilie ermöglicht präzise Ergebnisse bei der Temperaturmessung in der Titandioxid-Produktion letzten Verfahrensstufe wird das stark abrasive Pigmentpulver in pneumatischen Förderleitungen transportiert. Zur Verhinderung von Anbackungen muss die Temperatur überwacht werden. Aufgrund der hohen Abrasivität des Produkts sollte ein besonderes Augenmerk auf die Schutzrohrbeständigkeit gelegt werden. Doppelt gemoppelt Die neue Thermometerfamilie iTherm ModuLine TM131 ist mit dem patentierten 14 VERFAHRENSTECHNIK 09/2020 www.verfahrenstechnik.de

TITEL I TOP-THEMA 02 Die Ansprechzeit der Thermometer ist überzeugend: Das Design mit der speziellen Schutzrohrspitze ermöglicht eine deutlich kürzere Reaktionszeit Halsrohr Dual Seal ausgestattet. Hierbei handelt es sich um eine doppelte Prozessbarriere, die bei einem Defekt des Schutzrohrs, was beim Einsatz von abrasiven Medien wie Konfektionierung des Basispigments Titandioxid durchaus vorkommen kann, ein unkontrolliertes Austreten des Mediums aufgrund von defekten Schutzrohren verhindert. Oberhalb des Schutzrohres sitzt eine kleine Kammer mit einem Druckschalter, der fest auf 3 bar Auslösedruck eingestellt ist. Wenn ein Riss im Schutzrohr z. B. aufgrund von Korrosion oder Abrasion auftritt, das Prozessmedium in die Kammer strömt und der Druck auf mehr als 3 bar ansteigt, löst dieser Druckschalter aus. Damit das Medium nicht in den Anschlusskopf eindringen kann, ist oberhalb der Kammer nochmals eine spezielle Dichtung eingebracht. Je größer der Druck wird, desto höher wird der Druck auf die Dichtung. Dieser Druckanstieg wird über den zweiten Eingang beim installierten Kopftransmitter TMT82 – dem Thermoelement-Eingang – auf einen Reed- Kontakt geleitet und kann somit auf eine Anzeige oder auf die Steuerung geleitet werden. Der Anlagenfahrer erhält eine Alarmmeldung. Das Temperatursignal bleibt jederzeit erhalten. Der Anlagenfahrer kann die Messstelle in Augenschein nehmen und sie gezielt reparieren. Wenn der Druck abgebaut ist, kann auch der Messeinsatz gegebenenfalls ersetzt werden. Mehr Tempo und Präzision Beim mehrstufigen Herstellungsprozess und dem Fertigprodukt-Handling von Titandioxid ist eine schnelle Ansprechzeit der verwendeten Thermometer wichtig. Für raue Prozessumgebungen, die den Einsatz eines Schutzrohres voraussetzen, hat Endress+Hauser ein spezielles, schnell ansprechendes Schutzrohr entwickelt. Das patentierte Design mit der neuartig ausgeführten Schutzrohrspitze ermöglicht eine bis zum Faktor 5 raschere Reaktionszeit bei Temperaturänderungen im Vergleich zu normalen Schutzrohren. Die Eliminierung des Luftspalts zwischen Sensor und Schutzrohr durch das Einbringen eines Wärmeübertragungsmaterials sorgt für bestmögliche thermische Anbindung an den Prozess. Besonders in Verbindung mit dem vibrationsbeständigen Sensor iTherm StrongSens lässt sich so eine sehr robuste Messinstallation realisieren, die eine sehr schnelle Reaktionszeit besitzt, gleichzeitig aber auch sehr robust ist. Die schnelle Ansprechzeit gewährleistet bei der Herstellung von kundenspezifischem Titandioxid durch Zusetzen von Chemikalien bei >250 °C ein hohes Maß an Sicherheit. Weil die Temperaturveränderungen im Prozess mit dieser Technologie deutlich schneller erkannt werden, können Anlagenfahrer diesen enger fahren und präziser steuern. Dadurch lassen sich Energieeinsparungen erzielen, und die Qualität des Produkts wird verbessert, weil Anlagenfahrer schneller auf die Ereignisse reagieren können. Somit erhöht das schnellansprechende Schutzrohr die Prozesssicherheit. Neben dem patentierten Messeinsatz iTherm StrongSens kann bei den neuen Thermometern neben Wire-wound-Messeinsätzen auch der schnellansprechende Dünnfilm-Messeinsatz iTherm QuickSens gewählt werden. Diese Sensoren haben eine Ansprechzeit von t90 ≤ 0,75 s. Erreicht wird diese durch einen optimierten thermischen Kontakt. Schnellste Ansprechzeiten auch bei der Installation des Sensors im Schutzrohr sorgen für ein Mehr an Sicherheit. Einfache Bedienung Oftmals sind Temperaturmessstellen in rauen Umgebungen schwer zugänglich. Diese sitzen an schlecht zu erreichenden Stellen, oder eine Näherung ist aus sicherheitstechnischen Gründen schwierig. Diese Bedingungen herrschen bei der verfahrenstechnischen Grundkörperproduktion von Titandioxid vor, die bei 800 bis 900 °C abläuft. Auch hier besteht hohe Abrasivität im gemessenen Medium. Für den Fernzugriff auf die Geräte bietet Endress+Hauser deshalb zwei 1-Kanal- Temperaturtransmitter mit Bluetooth-Bedienung: TMT71 und TM72. Dies sind universelle, hochgenaue Temperaturtransmitter zur Umwandlung verschiedener Eingangssignale in ein skalierbares, analoges 4–20-mA- bzw. Hart-Ausgangssignal. Beide Transmitter lassen sich optional mit einer Bluetooth-Schnittstelle ausstatten und sind dann über die SmartBlue App bedienbar. Die Suche nach Gerätetreibern gehört der Vergangenheit an, da die Treiber direkt im Transmitter integriert sind. Per App kann eine Dokumentation der eingestellten Parameter im PDF-Format erzeugt und abgespeichert werden. Auch im explosionsgefährdeten Bereich können die Transmitter, erhältlich als Kopfoder Hutschienenversion, mithilfe eines exfähigen Tablets oder Smartphones problemlos bedient oder einfach die Messwerte ausgelesen werden. Fotos: Endress+Hauser, srady/stock.adobe.com www.de.endress.com/itherm-moduline Der Weißmacher Titandioxid ist ein wichtiger Bestandteil zahlreicher Produkte, die aus dem Alltag nicht wegzudenken sind. Schon morgens begegnen wir dem Stoff: Titandioxid ist Bestandteil der meisten am Markt erhältlichen Zahnpasten. Dort sorgt das Pigment für die reinigende Wirkung und ist auch bekannt als Weißmacher. Neben Zahnpasta hellt es beispielsweise auch Sonnencreme oder Kaugummi auf, bei Medikamenten dient es als Überzug, als Zusatzstoff E171 erscheint es auf der Zutatenliste vieler Lebensmittel. Eine wichtige Rolle spielen die weißmachenden Moleküle in der Produktion von Farben und Lacken. www.verfahrenstechnik.de VERFAHRENSTECHNIK 09/2020 15

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Verfahrenstechnik Handbuch Prozesstechnologie 2019