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Cubic Instruments bietet verbesserte Genauigkeit und Zuverlässigkeit mit dem Laser-Raman-Analysesystem LRGA-6000 für den Pyrolyseprozess von Kautschuk

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Laser-Raman-Lösungen von Cubic Instruments für eine zuverlässige Überwachung des Kautschuk-Pyrolyseprozesses

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Hintergrund: Die Umwandlung von Altreifen in wertvolle Ressourcen

Ein Umweltunternehmen in Guangzhou, China, betreibt eine staatlich geförderte Altreifen-Recyclinganlage, die hauptsächlich Ruß auf der Grundlage der eigenen Waste-to-Energy-Technologie (WTE) herstellt. Das Projekt zielt darauf ab, durch die Rückgewinnung von wertvollen Produkten wie Ruß, Heizöl und Pyrolysegas aus Altreifen sowohl den Umweltschutz als auch wirtschaftliche Vorteile zu erzielen. Die zurückgewonnenen Materialien dienen als wichtige Ausgangsstoffe für verschiedene Industriezweige, darunter die Gummiherstellung, die Kraftstoffproduktion und die chemische Synthese.

Das Unternehmen wandte sich an Cubic Instruments auf der Suche nach hochpräzisen und zuverlässigen Gasanalysegeräten, die eine kontinuierliche Überwachung mehrerer Gaskomponenten während des Pyrolyseprozesses ermöglichen, um die Produktionseffizienz und Prozesssicherheit zu erhöhen.

Die Herausforderung: Überwachung komplexer Gasparameter über mehrere Produktionsstufen hinweg

Die Produktionsanlage betreibt eine Produktionslinie mit acht kontinuierlichen Vergasungsöfen, bestehend aus sechs Hochtemperatur-Pyrolyseöfen und zwei Reinigungsöfen. Der Kautschuk-Pyrolyseprozess findet in einer anaeroben Umgebung unter präzise aufrechterhaltenem Mikro-Negativdruck bei Temperaturen zwischen 200-450 ºC statt und erfordert eine strenge Prozesskontrolle, um optimale Reaktionsbedingungen aufrechtzuerhalten.

Aufgrund der Komplexität der Pyrolysereaktion stellte die Prozessstabilität eine große Herausforderung dar. Die genaue Überwachung spezifischer Gasparameter war in verschiedenen Reaktionsphasen erforderlich:

- Anfangsphase: Überwachung des CH4-Gehalts, um eine ordnungsgemäße Einleitung der Reaktion zu gewährleisten und optimale thermische Zersetzungsbedingungen zu schaffen. Eine genaue Methanmessung dient als kritischer Indikator für den Verlauf und die Effizienz der Reaktion.

- Hauptreaktionsphase: Kontrolle des Sauerstoffgehalts, um eine unkontrollierte Verbrennung oder Explosionsgefahr zu verhindern und gleichzeitig die ideale anaerobe Umgebung aufrechtzuerhalten, die für die Bildung hochwertiger Produkte erforderlich ist. Die Sauerstoffmenge kann sowohl die Prozesssicherheit als auch die Produktqualität erheblich beeinflussen.

- Letzte Stufe: Analyse der schweren Kohlenwasserstoffe (C5+) zur Optimierung der Rußproduktion durch Kontrolle der Einsatzstoffe und Anpassung der Reaktionsparameter. Die Zusammensetzung dieser Kohlenwasserstoffe hat direkten Einfluss auf die Qualität und die Eigenschaften des Rußprodukts.

Daher benötigte das Unternehmen eine umfassende Überwachungslösung, die genaue Echtzeitmessungen mehrerer Gaskomponenten gleichzeitig an mehreren kritischen Punkten im gesamten Produktionsprozess, einschließlich der Reaktionseinlässe, des Ofeninneren und der Rußauslässe, ermöglicht, um sowohl die Produktionseffizienz als auch die Prozesssicherheit zu gewährleisten.

Die Lösung: Fortschrittliche Laser-Raman-Technologie für eine umfassende Analyse

Cubic Instruments, ein führender Hersteller von hochwertigen Gasanalysatoren, hat die ausgereifte Technologieplattform der Laser-Raman-Spektroskopie von Cubic genutzt und das LRGA-6000 entwickelt, ein fortschrittliches Analysesystem, das hochpräzise Gasmessungen unter verschiedenen komplexen und gefährlichen industriellen Bedingungen ermöglicht.

Basierend auf dem Prinzip der Laser-Raman-Streuung regt LRGA-6000 die charakteristischen Raman-Streuungsspektren der gemessenen Gase an, sammelt, verarbeitet und identifiziert sie, um sowohl qualitative als auch quantitative Analysen mit außergewöhnlicher Präzision durchzuführen. Das System ermöglicht die gleichzeitige Überwachung von mehr als 13 verschiedenen Gaskomponenten, darunter CO, CO2, CH4, C2H2, C2H4, C2H5, C3H8, H2O, NH3, iC4, nC4 und wichtige homonukleare zweiatomige Gase wie H2, N2 und O2, die mit herkömmlichen GC-Analysemethoden in der Regel nur schwer zu erkennen sind.

Durch ein flexibles Mehrkanal-Probenahmesystem kann ein einziges LRGA-6000-Gerät mehrere kritische Punkte im gesamten Vergasungsprozess überwachen. Mit einer umfassenden Abdeckung ermöglicht das System die Überwachung von CH4 an den Reaktionseinlässen, O2 im Ofeninneren und C5+ an den Rußauslässen. Die umfassenden analytischen Fähigkeiten des LRGA-6000 machen den Einsatz mehrerer spezialisierter Instrumente überflüssig, wodurch die Systemkomplexität erheblich reduziert, der Betrieb vereinfacht und sowohl die Datenkonsistenz als auch die Wartungseffizienz verbessert werden.

Die wichtigsten Vorteile des LRGA-6000

Das LRGA-6000 System liefert hochpräzise Messergebnisse mit einem breiten Detektionsbereich von 0,1 % bis 100 % und liefert präzise Gaskonzentrationsmessungen, die für die Prozessoptimierung unerlässlich sind. Die schnelle Reaktionszeit von wenigen Sekunden ermöglicht eine Echtzeitanalyse, die sofortige Anpassungen der Prozesssteuerung und Sicherheitseingriffe zur Aufrechterhaltung optimaler Reaktionsbedingungen während des gesamten Produktionszyklus ermöglicht.

Darüber hinaus gewährleistet das System eine kontinuierliche Überwachung durch zerstörungsfreie Messungen und sorgt so für einen ununterbrochenen Produktionsbetrieb. Die integrierte Echtzeit-Gasqualitätsanalyse ermöglicht die Berechnung von Schlüsselindizes wie Brennwert und Wobbe-Index, was zur Prozessoptimierung beiträgt und eine gleichbleibende Produktqualität gewährleistet.

Neben seinen Leistungsvorteilen senkt der LRGA-6000 die Wartungskosten erheblich. Es benötigt keine Verbrauchsmaterialien wie Ventile, Öfen, Säulen oder Trägergase in Gaschromatographiesystemen (GC), was den Wartungsaufwand minimiert, Ausfallzeiten reduziert und die Betriebskosten senkt, was es zu einer kostengünstigen und effizienten Lösung für die industrielle Gasanalyse macht.

Ergebnisse und Auswirkungen: Optimierte Produktion mit verbesserten Sicherheits- und Umweltvorteilen

Nach der erfolgreichen Implementierung des LRGA-6000 als Ersatz für das zuvor genutzte GC-System hat das Umweltunternehmen eine präzise Kontrolle über seinen Pyrolyseprozess erreicht und gleichzeitig strenge Sicherheitsstandards eingehalten. Die umfassenden Überwachungsfunktionen des LRGA-6000-Systems haben die Produktionseffizienz und Ressourcennutzung optimiert, eine gleichbleibende Produktqualität und Prozessstabilität sichergestellt und die Betriebskosten durch minimierte Wartungsanforderungen gesenkt.

Durch die Integration des fortschrittlichen Gasanalysesystems von Cubic Instruments hat die Anlage ihre Fähigkeiten im Bereich des nachhaltigen Altreifenrecyclings gestärkt und verarbeitet jährlich Zehntausende von Tonnen Altreifen bei gleichzeitiger Maximierung der ökologischen und wirtschaftlichen Vorteile.