Flowregeling van bronwater voor snelle decarbonisatie

Het Duitse chemiebedrijf BASF exploiteert, op haar locatie in Ludwigshafen, verschillende demiwaterfabrieken voor het produceren van gedeïoniseerd water, via ruw water uit diepe putten. Een belangrijk proces hierbij is decarbonisatie (ontharding), dat plaatsvindt vóór de ionenuitwisselingsfase, met behulp van snelle reactoren.

Snelle decarbonisatie is een drijvend bed proces. In dit proces wordt het ruwe water verrijkt met calciumhydroxide [kalkmelk, (Ca(OH)2)] als een alkalische oplossing, om waterstofcarbonaat-ionen en koolstofdioxide te neutraliseren, door uit het water te laten neerslaan als calciumcarbonaat (CaCO3). Het ontharde water stijgt en wordt via de uitloop-sectie uit de reactor geleid.

Tijdens de opstartfase van een snelle reactor moet de aangeleverde hoeveelheid water gedurende een langere periode, elke twee uur met 2 m³/u worden verhoogd en stabiel worden gehouden. Voorheen werd het ruw-watervolume voor de basisbelasting via een klep geregeld, terwijl handmatig, extra water via een klep in een bypass-leiding werd toegevoegd. De flow voor deze verhoging werd door een compacte orifice plate in de hoofdleiding (DN300) gemeten. Dit handmatige proces vereiste echter een aanzienlijke inspanning en de flowmeter met orifice plate had een beperkt meetbereik. De nauwkeurigheid was onvoldoende om het gewenste controleniveau te bereiken. De klant zocht naar een alternatieve meetopstelling om de verwerkingscapaciteit volledig automatisch te kunnen verhogen, zonder handmatige tussenkomst. Men wilde ook de nauwkeurigheid van de onderliggende flowmeting verbeteren.

Het chemische bedrijf koos voor de FOCUS-1 slimme meetklep. Het multifunctionele apparaat combineert een regelklep, een flowmeter, druk- en temperatuursensoren en uitgebreide rekenkracht in één enkel apparaat. In deze toepassing gebruikt de klant de meetklep om de flow in de bypass-leiding te regelen, die wordt gebruikt om de flow tijdens de opstartfase constant te verhogen. De geïntegreerde ultrasone flowmeting van de FOCUS-1 biedt een aanzienlijk groter meetbereik dan de eerder gebruikte drukverschiltransmitter, en regelt de flow autonoom. FOCUS-1 ontvangt alleen de gewenste instelwaarde (setpoint) van de PLC en stuurt continu de actuele waarde terug naar de PLC via een 4...20 mA-signaal. In de toekomst is de systeembeheerder van plan om de aanvullende gegevens - zoals druk, temperatuur en informatie over de klepstand, die via HART® wordt doorgegeven - te gebruiken voor verdere analyse in de regelkamer.

Naast de ultrasone flowmeting levert de meetklep veel extra meetgegevens, via de geïntegreerde drukverschil-en temperatuurmeting, voor uitgebreide diagnostiek. Dankzij de geavanceerde algoritmen kan de slimme meetklep bijvoorbeeld een "digitale tweeling" creëren. De gemeten gegevens zijn zodanig gemodelleerd dat, in het onwaarschijnlijke geval van een storing aan de ultrasone transducer, het instrument kan blijven functioneren zonder een onmiddellijke procesonderbreking.

Met FOCUS-1 kan de klant nu de werkelijke waarde van de hoeveelheid water veel dichter bij de gewenste waarde brengen, waardoor een veel efficiëntere en nauwkeurigere controle van het decarbonisatieproces mogelijk is. De verhoging van de verwerkingscapaciteit is nu volledig geautomatiseerd, waardoor handmatig ingrijpen niet meer nodig is.

De multi-parametermeting biedt redundantie en een hoge diagnostische dekking, waardoor real-time monitoring van onder andere de klepstatus van de afsluiter en andere parameters mogelijk is. Hierdoor kan slijtage aan de klepzitting – eventuele lekkageproblemen - onmiddellijk worden gedetecteerd. De slimme meetklep hoeft dus niet te worden verwijderd en getest met standaard onderhoudsintervallen, zoals bij een conventionele klep. Het verlengen van de inspectie-intervallen helpt de klant bij het reduceren van de onderhouds- en bedrijfskosten. De combinatie van verbeterde regelkwaliteit, lagere onderhouds- en bedrijfskosten en lagere aanschaf- en installatiekosten, in vergelijking met een opstelling met afzonderlijke componenten overtuigde de klant. In de toekomst zullen nog meer snelle reactoren met de FOCUS-1 worden uitgerust.