Einleitung
Chlor ist einer der wichtigsten Rohstoffe in der Chlor-Alkali- und PVC-Industrie. Von der Chlorproduktion und -verflüssigung über die Salzsäuresynthese bis hin zur nachgelagerten PVC-Herstellung ist eine genaue Messung der Chlorkonzentration für die Prozessoptimierung, die Produktqualität und die Betriebsstabilität von entscheidender Bedeutung.
Bei diesen Prozessen ist eine Online-Chloranalyse in verschiedenen Konzentrationsbereichen erforderlich:
Chlormessung im Prozentbereich zur Prozesssteuerung und zur Optimierung der Chlorverwertung;
Chlormessung im ppm-Bereich zur Kontrolle des Restchlorgehalts und zur Emissionsüberwachung.
Zu den wichtigsten Anwendungsbereichen gehören:
Analyse des Restgases aus der Chlorverflüssigung (10–30 % Cl₂)
HCl-Synthese – Chlorkontrolle (1–5 % Cl₂)
Überwachung des Restchlorgehalts in HCl-Gas (<200 ppm Cl₂)
Überwachung der Chloremissionen (unter 10 oder 100 ppm)
Einen umfassenden Überblick über die Anwendungsbereiche der Online-Analyse von Chlor (Cl₂) – von der Messung des Restchlorgehalts im ppm-Bereich bis hin zur Prozesssteuerung im Prozentbereich – finden Sie in unserem Leitfaden: Online-Analyse von Chlorgas (Cl₂): Industrielle Anwendungen von ppm bis zu Prozentwerten.
1. Chlor-Messstellen in der Chlor-Alkali- und PVC-Produktion
Eine vereinfachte Prozesskette sieht wie folgt aus:
Salzlösung-Elektrolyse → Chlorgaserzeugung → Chlorverflüssigung → HCl-Synthese → PVC-Herstellung
Zu den typischen Messstellen für die Chloranalyse gehören:
| Prozessabschnitt | Messpunkt | Typischer Cl₂-Bereich | Hauptzweck |
|---|---|---|---|
| Chlorverflüssigung | Abgas | 10–30% Cl2 | Verflüssigungsgrad und Chlorrückgewinnung |
| HCl-Synthese | Ofenauslass / trockenes HCl-Gas | 1–5% Cl2 | Reaktionssteuerung |
| Qualitätskontrolle von HCl-Gas | HCl-Gas-Hauptleitung | <200 ppm Cl2 | Überwachung des Restchlorgehalts |
| Abgasnachbehandlung | Behandelte Abgasleitung / Abgasrohr | <10 oder 100 ppmppm level | Einhaltung von Umweltvorschriften |
2. Analyse des Restgases aus der Chlorverflüssigung
Hintergrund des Prozesses
In Chlor-Alkali-Anlagen wird das durch Elektrolyse erzeugte Chlor in der Regel komprimiert und verflüssigt, um es lagern und transportieren zu können.
Beim Verflüssigungsprozess wird nicht das gesamte Chlorgas in flüssiges Chlor umgewandelt. Nach der Kondensation verbleibt ein Restgasstrom.
Die Überwachung der Chlorkonzentration in diesem Abgas liefert Informationen über die Prozesseffizienz.
Typischer Messpunkt
Abgas aus der Chlorverflüssigungsanlage
Ablauf:
Chlorgas → Kompression → Verflüssigung → Flüssigchlor → Abgas
Typischer Messbereich
Etwa 10–30 % Cl₂, (abhängig von den Verflüssigungsbedingungen und der Auslegung des Rückgewinnungssystems)
Warum eine Online-Chloranalyse erforderlich ist
Die kontinuierliche Chlormessung bietet folgende Vorteile:
das Verhalten bei Bodenverflüssigung bewerten;
Chlorverluste reduzieren;
den Wiederherstellungsvorgang optimieren;
die Materialbilanzberechnungen verbessern.
3. Chlorsteuerung im HCl-Syntheseofen
Hintergrund des Prozesses
Chlorwasserstoff entsteht durch die Reaktion von Wasserstoff und Chlor:
H2+Cl2→2HCl
In industriellen HCl-Syntheseöfen muss das Wasserstoff-Chlor-Verhältnis sorgfältig geregelt werden.
Ein kontrollierter Chlorüberschuss kann eingesetzt werden, um eine vollständige Wasserstoffumwandlung sicherzustellen.
Typischer Messpunkt
Auslass des HCl-Syntheseofens / trockener HCl-Gasstrom
Typischer Messbereich
Etwa 1–5 % Cl₂, (abhängig von den Betriebsbedingungen)
Warum eine Online-Chloranalyse erforderlich ist
Die kontinuierliche Chlormessung bietet folgende Vorteile:
Regelung des H₂/Cl₂-Verhältnisses;
Reaktionsoptimierung;
konstante HCl-Produktion;
geringerer Rohstoffverbrauch.
geringerer Rohstoffverbrauch. 4. Analyse des Restchlorgehalts in HCl-Gas
Hintergrund des Prozesses
Nach der HCl-Synthese können geringe Mengen an nicht umgesetztem Chlor im HCl-Gasstrom verbleiben.
Die Restchlorkonzentration ist ein wichtiger Qualitätsparameter, da ein zu hoher Gehalt an freiem Chlor die nachgelagerte PVC-Produktion beeinträchtigen kann.
Typischer Messpunkt
HCl-Gas-Hauptleitung
Typischer Messbereich
In der Regel unter 200 ppm Cl₂
Warum eine Online-Chloranalyse erforderlich ist
Die Online-Messung des Restchlorgehalts bietet folgende Vorteile:
die Produktqualität von HCl zu kontrollieren;
auffällige Synthesebedingungen erkennen;
Korrosionsrisiken verringern;
die Stabilität der nachgelagerten Prozesse verbessern.
5. Überwachung der Chloremissionen in PVC- und Chloranlagen
Hintergrund des Prozesses
In Chlor-Alkali- und PVC-Produktionsanlagen können chlorhaltige Abgase aus Prozessentlüftungen, Aufbereitungsanlagen und Nebenprozessen entstehen.
Nach Gasaufbereitungsanlagen wie Gaswäschern kann die Chlorkonzentration vor der Ableitung kontinuierlich überwacht werden.
Typischer Messpunkt
Abgasleitung mit Nachbehandlung;
System zur Überwachung von Schornsteinemissionen.
Typischer Messbereich
<10 oder 100 ppm (in der Regel entsprechend den Emissionsvorschriften und den Anlagenanforderungen konfiguriert)
Warum eine Online-Chloranalyse erforderlich ist
Eine kontinuierliche Emissionsüberwachung hilft dabei:
die Leistung des Gaswäschers überprüfen;
die Einhaltung der Umweltvorschriften sicherstellen;
Emissionsdaten in Echtzeit bereitstellen.
6. Technologie für Chloranalysatoren in Chlor-Alkali- und PVC-Prozessen
UV-basierte Chlormessgeräte werden häufig zur kontinuierlichen Chlormessung eingesetzt, da Chlor im ultravioletten Bereich starke Absorptionseigenschaften aufweist.
Zu den Vorteilen gehören:
direkte Gasphasenmessung;
schnelle Reaktion;
Dauerbetrieb;
keine chemischen Reagenzien;
Eignung für korrosive, chlorhaltige Ströme.
7. Wichtige Aspekte bei der Auswahl eines Chlormessgeräts
7.1 Messbereich
Unterschiedliche Prozesspunkte erfordern unterschiedliche Messbereiche der Analysegeräte:
| Anwendung | Erforderlicher Bereich |
|---|---|
| Restgas aus der Chlorverflüssigung | 10–30% Cl2 |
| Steuerung der HCl-Synthese | 1–5% Cl2 |
| Überwachung des Restchlorgehalts | <200 ppm Cl2 |
| Emissionsüberwachung | <10 oder100 ppmppm level |
Eine einzelne Analysator-Konfiguration deckt möglicherweise nicht alle Anwendungsbereiche ab; die Auswahl des Messbereichs sollte auf das Prozessziel abgestimmt sein.
7.2 Auslegung des Probenahmesystems
Da Chlor sehr reaktiv und korrosiv ist, müssen Analysesysteme folgende Anforderungen erfüllen:
kompatible Materialien;
zuverlässige Probenvorbereitung;
angemessene Feuchtigkeitsregulierung;
stabile Gasführung.
7.3 Prozessziel
Der Zweck der Chlormessung variiert je nach Standort:
| Zweck der Messung | Example |
|---|---|
| Prozessoptimierung | HCl-Synthese – Chlorregelung |
| Optimierung der Wiederherstellung | Restgas aus der Chlorverflüssigung |
| Qualitätskontrolle | Restchlor in HCl |
| Einhaltung von Umweltvorschriften | Abgasüberwachung |
Fazit
Die Online-Analyse von Chlor (Cl₂) spielt in der gesamten Produktionskette von Chlor-Alkali und PVC eine wichtige Rolle. Diese Anwendungen sind Teil eines breiteren Spektrums an industriellen Lösungen zur Chloranalyse, die in unserem Leitfaden zur Online-Analyse von Chlorgas (Cl₂): Industrielle Anwendungen von ppm bis zu Prozentwerten. Durch den Einsatz geeigneter Online-Chloranalysatoren an verschiedenen Prozesspunkten können Chlor-Alkali- und PVC-Anlagen die Prozesssteuerung optimieren, die Chlorausnutzung verbessern, die Produktqualität sichern und einen stabileren Betrieb erreichen.
Produktinformationen finden Sie unter:
Analysator für die Ultraviolett-Photometrie.
Für weitere technische Beratung oder Unterstützung bei der Anwendung wenden Sie sich bitte an sales@mzdd.de.