Bronkhorst
Applikationsbericht A115-CM02

Dosierung von Flüssiggas

"Sie wissen genau, wie viel Sie pumpen - in Echtzeit.“

Viele chemische Reaktionen, die bei hohem Druck erfolgen, erfordern die exakt dosierte Zufuhr von organischen Lösungsmitteln, zum Beispiel bei einer Extraktion. Als Ersatz für herkömmliche organische Lösungsmittel rücken nachhaltigere und effektivere Alternativen wie Flüssiggase in den Fokus.

Bekannte Hindernisse bei der Verwendung von Flüssiggasen in technischen Anwendungen sind Probleme beim Umgang mit diesen flüssigen/gasförmigen Substanzen und mangelnde Präzision bei der Dosierung. Die Kombination von Coriolis-Massendurchflussreglern von Bronkhorst mit WADose-Hochdruckpumpen hat sich als simple, aber umfassende Lösung erwiesen, um Flüssiggase bei Hochdruck exakt dosieren zu können.
Ein Flüssiggas ist eine Substanz, die bei Umgebungsbedingungen (Zimmertemperatur und Atmosphärendruck) gasförmig ist und sich durch Kühlung oder Kompression leicht in eine Flüssigkeit umwandeln lässt.

 

Unsere Lösung
Graphen Struktur

Anwendungsanforderungen

Flüssiggase müssen im flüssigen Zustand für die jeweilige, unter Hochdruck stehende Anwendung (bis zu mehreren hundert Bar) dosiert werden. Die Prozessbedingungen, insbesondere Druck und Temperatur, sollen das Ausgasen der Flüssigkeit verhindern, um eine exakte Dosierung der Flüssiggase zu ermöglichen. Insbesondere bei niedrigen Durchflüssen muss beobachtet werden, ob die erforderliche Flüssigkeitsmenge korrekt dosiert wird.

Wichtige Aspekte

  • Ausgasen von Flüssigkeiten vermeiden
  • Dosierung bei Hochdruck
  • Exakte Messung dosierter Flüssigkeiten mit niedrigen Durchflüssen


Prozesslösung

Die Prozessanwendung für die Dosierung von Flüssiggasen besteht aus einer WADose HP Lite Kolbenpumpe mit angeschlossenem Wärmetauscher in Kombination mit einem Coriolis-Massendurchflussregler von Bronkhorst und einem EL-PRESS Druckmesser. Der Wärmetauscher dient zur Kühlung des Pumpenkopfes unter den Gefrierpunkt, um die Bildung von Flüssigkeit zu stimulieren sowie um Kavitation und Ausgasen zu verhindern. Dadurch sollen Druckschwankungen und unregelmäßiger Durchfluss bei der Dosierung chemischer Verbindungen vermieden werden. Flowbus wird standardmäßig als Kommunikationsprotokoll zwischen der Pumpe und dem Massendurchflussregler verwendet.

Die Kombination aus WADose Kolbenpumpe und Coriolis-Massendurchflussregler ermöglicht eine exakte Dosierung der Flüssiggase. Autonome Kolbenpumpen sind nicht hermetisch dicht und weisen im Laufe der Zeit Verschleißerscheinungen auf. Daher kann der Sollwert von der tatsächlichen Menge der dosierten chemischen Verbindung abweichen, was potenziell gerade bei der Dosierung niedriger Durchflüsse im ml/min-Bereich auftritt. Mit dieser Kombination misst der Coriolis-Massendurchflussregler exakt die dosierte Menge vor Ort und steuert die Pumpe durch Anpassung des Durchflusses. Dieser sich selbst überwachende Regelkreis ist ununterbrochen aktiv, um zu gewährleisten, dass die Dosierung wie geplant abläuft und in Echtzeit die Pumpmenge überwacht wird. Vor dieser Anwendung erfolgte die Zuleitung von Flüssiggasen in der Regel ungesteuert und damit ohne die nötige Präzision.

Durchflussschema
Durchflussschema

Diese Prozessanwendung boostet Flüssiggas – in der Regel aus einem Gaszylinder – auf einen Flüssigkeitsdruck von mehr als 200 bar. Der Druck wird mit einem digitalen elektronischen Druckmesser überwacht, um den Prozessdruck zu messen und die Sicherheit zu gewährleisten. Außerdem ist so für den Schutz der einzelnen Komponenten gesorgt, da der Druck den zulässigen Höchstdruck der im Prozess verwendeten Geräte oder Behälter nicht übersteigt. Zusätzliche Entlastungsventile werden damit überflüssig.

Zusätzlich zur – flüssigkeitsunabhängigen – Massendurchflussmenge misst der Massendurchflussregler ununterbrochen die Dichte der chemischen Verbindung. Auf diese Weise wird überwacht, ob die Verbindung komplett flüssig ist oder nicht, um in letzterem Fall umgehend eingreifen zu können. Darüber hinaus überwacht der Massendurchflussregler die Temperatur der dosierten Verbindung.

Die Kombination aus Pumpe und Regler ist eine Plug-and-Play-Anwendung, die sich im Handumdrehen einrichten lässt. Die Regelparameter lassen sich mit der intuitiven Benutzeroberfläche einfach einstellen.

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Carsten Neutzer: "Sie wissen genau, wie viel Sie pumpen - in Echtzeit.“


WADose Hochdruckpumpe mit Coriolis-Massendurchflussmesser
Spezielle Version der WADose Hochdruckpumpe (mit Edelstahlpumpe und PEEK Drucksensor) mit Coriolis-Massendurchflussmesser

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