Die Weltbevölkerung wächst, die landwirtschaftlichen Anbauflächen kaum. Darum werden weltweit riesige Mengen Düngemittel eingesetzt, um die Erträge zu steigern. Ihre Herstellung ist allerdings energieintensiv und überwachungsbedürftig. Einer der weltgrößten Düngemittelhersteller hat sich für die Gas- und Staubmesstechnik von SICK entschieden. In der Auswahl überzeugte SICK mit dem Prozessgasanalysator MCS300P, den In-situ-Gasanalysatoren der GM-Reihe, den DUSTHUNTER-Staubmessgeräten sowie umfangreichen Dienstleistungen aus einer Hand. Insgesamt werden mehr als 100 Analysatoren in den vorhandenen Anlagen installiert. Als Besonderheit entwickelte SICK eine selbstreinigende In-situ-Messlanze zur zuverlässigen Gasmessung bei nassen Stäuben.
Der Kunde ist ein global führender Hersteller von Phosphorsäure, verschiedenen Phosphatdüngern, Spezialdüngern und Futtermittelzusätzen. Phosphat ist einer der essenziellen Hauptnährstoffe von Pflanzen und einer der Hauptbestandteile der meisten Kunstdünger. Es wird meistens aus Phosphaterz gewonnen, das mithilfe von Schwefelsäure zu Phosphorsäure umgesetzt wird. Diese wird anschließend mit Ammoniak zu Phosphatdünger verarbeitet. Der Kunde verfügt selbst über große Vorkommen an Phosphatgestein und stellt einen Teil der Ausgangsprodukte, wie beispielsweise Schwefelsäure, selbst her.
Allerdings konnte die bisher eingesetzte Messtechnik die Erwartungen nicht immer erfüllen. Als neue Produktionslinien hinzukamen und lokale Vorgaben zusätzliche Messungen erforderten, suchte der teils konzerneigene Anlagenplaner (EPC) darum einen neuen Lieferanten. Konkret ging es um die Überwachung von Gas- und Staubemissionen bei der Phosphatgesteinsaufbereitung, Schwefelsäure- und Phosphorsäureproduktion. Eine weitere Aufgabe war die Prozessüberwachung bei der Herstellung von Mono- und Diammoniumphosphat (MAP/DAP). Höhere Anlagensicherheit, weniger Ausfälle, niedrigere Betriebskosten und Produktionsdaten in Echtzeit waren die Vorgaben. Der Auftrag wurde in vier Teilprojekten umgesetzt.
Die meisten Aufgaben ließen sich mit bewährten Produkten von SICK ohne Weiteres lösen. Bei der Aufbereitung von Phosphatgestein sollten die Komponenten SO2, NOx, CO und CO2 sowie Staubbeladungen am Austritt der Drehrohröfen überwacht werden. Gerade hier kam es darauf an, auch in Gegenwart von feinen Stäuben zuverlässig und genau zu messen. Zum Einsatz kamen die In-situ- Gasanalysatoren GM32 für SO2 und NOx, der GM35 für CO und CO2 sowie der DUSTHUNTER SP100. Die gewählte Lösung punktete nicht zuletzt durch eine zuverlässige und robuste In-situ-Messtechnik mit einem sehr guten Preis-Leistungs-Verhältnis.
Bei der Schwefelsäureproduktion mussten die SO2- und O2-Emissionen am Schornstein überwacht werden. Hier war das Mehrkomponenten-Analysensystem MCS300P HW die beste Wahl, weil es wegen seiner heiß-extraktiven Messtechnik deutlich weniger Wartung braucht und die aufwendige Probenaufbereitung entfällt.
Weil Phosphatgestein Fluorid enthält, wird bei der Phosphorsäureherstellung HF freigesetzt, das im Nasswäscher ausgewaschen wird. Um den Wäscher zu kontrollieren, sollte am Schornstein HF überwacht werden. Das übernahm im Projekt der Laser-Gasanalysator GM700, der sich bei der Messung des aggressiven und korrosiven HF bewährt hat.
Auch bei der Produktion von Mono- und Diammoniumphosphat (MAP/DAP) aus Phosphorsäure und Ammoniak sollten geringe NH3-Konzentrationen gemessen werden, um die Effizienz der Nasswäscher zu kontrollieren. Außerdem mussten die HF-Emissionen am Schornstein überwacht werden, da sie Rückschlüsse auf den Fluoridgehalt und damit auf die Qualität des fertigen Düngers zulassen. Zu guter Letzt galt es gleichzeitig die Staubemissionen zu messen.
Diese Aufgaben erwiesen sich als sehr anspruchsvoll, da die feuchten, aggressiven und staubhaltigen Prozessmedien kontinuierliche Messungen erheblich erschwerten. Gewählt wurde hier der In-situ-Gasanalysator GM700, kombiniert mit dem extraktiven Staubmessgerät FWE200. SICK entwickelte für den GM700 eigens eine Messlanze, die sich zyklisch selbst reinigt. Die Lösung widersteht problemlos der starken Salzbildung im Schornstein und senkt den bisherigen Wartungsaufwand erheblich. Der Ammoniaküberschuss im Prozess lässt sich aufgrund der kontinuierlichen Überwachung ebenfalls deutlich verringern. Im letzten Schritt wurden an einem der Standorte acht Staubmessgeräte FWE200 installiert. An einem zweiten Standort wird bereits die Installation weiterer Geräte vorbereitet.
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