DE102008014808B4

DE102008014808B4 - Sensorleitung zur Leckageüberwachung und Leckageortung und Verfahren zu ihrer Herstellung

Info

Publication number: DE102008014808B4
Application number: DE102008014808A
Authority: DE
Inventors: Dr. Fleischer Patrick; Dr. Knoblach Walter; Jan Zach
Original assignee: Areva NP GmbH
Current assignee: Framatome GmbH
Priority date: 2008-03-18
Filing date: 2008-03-18
Publication date: 2012-01-26
Anticipated expiration: 2028-03-19
Also published as: CA2657713A1; BRPI0900382A2; US9103742B2; NO20091078L; DE102008014808A1; US20090235723A1; CA2657713C; NO338619B1; RU2389993C1

Abstract

Sensorleitung zur Leckageüberwachung und Leckageortung an einer Anlage, bei der im Falle einer Leckage Chlor (Cl) in die Umgebung der Anlage austritt, mit einem Trägerrohr (2), dessen Wand mit Öffnungen (4) versehen ist, die mit zumindest einer für Chlor (Cl) permeablen Schicht (6) verschlossen sind, die aus einem ein Halogen enthaltenden Siloxankautschuk besteht.

Description

Die Erfindung betrifft eine Sensorleitung zur Leckageüberwachung und Leckageortung an einer Anlage, bei der im Falle einer Leckage Chlor in die Umgebung der Anlage austritt. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Sensorleitung.
Aus der EP 0 175 219 B1 ist eine Sensorleitung bekannt, die aus einem Trägerrohr besteht, das an seiner Außenoberfläche mit einer permeablen Schicht versehen ist, durch die ein aus einer Leckage in einer Anlage, beispielsweise eine ein Gas oder eine Flüssigkeit führende Pipeline, in die Umgebung der Sensorleitung austretender und zu detektierender Stoff diffundieren kann. Das Trägerrohr ist für diesen Stoff undurchlässig. Seine Wand ist mit Öffnungen versehen, so dass der durch die permeable Schicht hindurchtretende Stoff durch diese Öffnungen in das Innere der Sensorleitung gelangen und sich im Inneren der Sensorleitung – auch Sammelleitung genannt – ansammeln kann. Mit einem aus der DE 24 31 907 C3 bekannten Verfahren wird dann der Ort ermittelt, an dem der Stoff in die Sensorleitung eingedrungen ist und sich dort angesammelt hat. Dieser Ort entspricht der Stelle, an der der Stoff aus dem überwachten Anlagenteil ausgetreten ist. Hierzu wird mit einer an die Sensorleitung angeschlossenen Pumpe der in die Sensorleitung eingedrungene Stoff gemeinsam mit einem in der Sensorleitung befindlichen Trägergas einem ebenfalls an die Sensorleitung angeschlossenen Sensor zugeleitet. Bei bekannter Strömungsgeschwindigkeit kann aus der Zeitspanne zwischen dem Einschalten der Pumpe und dem Eintreffen des Stoffes am Sensor der Ort, an dem der Stoff in die Sensorleitung eindringt und damit der Leckageort am Anlagenteil ermittelt werden.
Desweiteren ist aus der US 2008/0058198 A1 eine Sensorleitung zur Leckageüberwachung und Leckageortung bekannt, die ebenfalls ein Trägerrohr, dessen Wand mit Öffnungen versehen ist, aufweist. Hierbei ist das Trägerrohr mit einem überzog aus Siloxankautschuk versehen, der auch die Öffnungen verschließt, wobei der Überzug für eine nachzuweisende Substanz permeabel ist.
Als Werkstoff für die permeable Schicht hat sich in einer Vielzahl von Anwendungsfällen auch Ethylenvinylacetat EVA als besonders geeignet herausgestellt. Insbesondere bei der Leckageüberwachung von Chlor in gasförmiger oder in flüssiger Form enthaltender Anlagenteile, beispielsweise Chlor-Pipelines in Anlagen der chemischen Verfahrenstechnik, hat sich jedoch der Einsatz von EVA als permeable Schicht als unbefriedigend herausgestellt. Grund hierfür ist eine Reaktion der vom EVA freigesetzten Acetat-Moleküle mit dem Chlorgas, die bewirkt, dass das Eintreffen des Chlorgases am Sensor verzögert ist.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Sensorleitung zur Leckageüberwachung und Leckageortung an einer Anlage anzugeben, die zum Nachweis von Leckagen an Chlor enthaltenden Anlagenteilen, bei denen im Falle einer Leckage Chlor in die Umgebung der Anlage austritt, geeignet ist. Außerdem liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Sensorleitung anzugeben.
Die erstgenannte Aufgabe wird gelöst mit einer Sensorleitung mit den Merkmalen im Patentanspruch 1. Gemäß diesen Merkmalen umfasst die Sensorleitung ein Trägerrohr, dessen Wand mit Öffnungen versehen ist, die mit zumindest einer für einen nachzuweisenden Stoff permeablen Schicht verschlossen sind, die aus einem Halogen, vorzugsweise Chlor enthaltenden Siloxankautschuk besteht, wie er beispielsweise aus der WO 2006/100098 A1 bekannt ist. Ein solcher halogenierter, insbesondere chlorierter Siloxankautschuk hat eine gegenüber nicht haloge- nierten bzw. nicht chlorierten Siloxankautschuk deutlich verringerte Aufnahmefähigkeit von Chlor. Durch diese Maßnahme ist die Nachweisempfindlichkeit deutlich erhöht sowie die Ansprechzeit deutlich verkürzt, da in die Umgebung der Sensorleitung austretendes gasförmiges oder flüssiges Chlor nicht mehr oder nur noch in erheblich reduzierter Menge im Siloxankautschuk absorbiert wird, so dass einerseits die Diffusionsgeschwindigkeit erhöht ist und andererseits die Verluste beim Transport des in das Trägerrohr eingedrungenen Chlorgaspfropfens durch das Trägerrohr hindurch zum Sensor deutlich verringert sind.
Die Erfindung beruht dabei auf der Überlegung, dass ein halogenierter Siloxankautschuk eine deutlich verringerte Aufnahmefähigkeit für Chlor aufweist, so dass dieses schneller durch die durchlässige Schicht diffundieren kann und auf dem Transport durch die Sensorleitung in deutlich geringerem Umfang durch Absorption in der Siloxankautschuk-Schicht verloren geht.
Als Schicht im Sinne der vorliegenden Erfindung ist auch ein das Trägerrohr umgebender und eng am Trägerrohr anliegender Schlauch zu verstehen.
Die zweitgenannte Aufgabe wird gelöst mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 3, bei dem auf das Trägerrohr ein vernetzter Siloxankautschuk aufgebracht und das mit dem Siloxankautschuk versehene Trägerrohr einer Behandlung mit flüssigem oder gasförmigem Chlor oder mit einer Chlorbeize unterzogen wird. Das Aufbringen des vernetzten Siloxankautschuks kann sowohl durch ein Verfahren erfolgen, bei dem dieser als viskose Masse auf das Trägerrohr aufgetragen wird, als auch durch Überziehen des Trägerrohrs mit einem vorgefertigten Schlauch aus einem vernetzten Siloxankautschuk erfolgen.
Alternativ hierzu wird die zweitgenannte Aufgabe auch gelöst mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 4, bei dem ein aus einem vernetzten Siloxankautschuk bestehender Schlauch nach einer Behandlung mit flüssigem oder gasförmigem Chlor oder mit einer Chlorbeize auf das Trägerrohr aufgebracht wird.
Die zweitgenannte Aufgabe wird außerdem gelöst mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 5, bei dem auf das Trägerrohr ein Siloxankautschuk aufgebracht wird, bei dem zumindest an einem Teil der Siliziumatome als organischer Rest ein halogenierter Kohlenwasserstoffrest gebunden ist.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Ausführungsbeispiele der Erfindung verwiesen. Es zeigen:
1 u. 2 eine Sammelleitung gemäß der Erfindung in einem Längsschnitt bzw. Querschnitt,
3 eine alternative Ausführungsform der in die Sammelleitung eingebrachten Öffnungen,
4 ein Diagramm, in dem die Chlor-Konzentration im Inneren einer Sensorleitung mit einem chlorierten Siloxankautschuk gemäß der Erfindung und einer Sensorleitung mit einem unchlorierten Siloxankautschuk gegen die Zeit aufgetragen ist.
Gemäß 1 und 2 umfasst eine Sammelleitung 1 ein Trägerrohr 2, beispielsweise aus Polyvinylchlorid PVC, insbesondere aus Polyvinylidenfluorid PVDF oder Polyetheretherketon PEEK, dessen Wand mit einer Vielzahl von radialen Öffnungen 4 versehen ist. Auf dem Trägerrohr 2 ist eine aus einem halogenierten, vorzugsweise chlorierten Siloxankautschuk bestehende, für nachzuweisendes Chlor Cl permeable zusammenhängende Schicht 6 angeordnet, die eng am Trägerrohr 2 anliegt und dieses vollständig überdeckt und auf diese Weise die Öffnungen 4 verschließt. Geeignet sind insbesondere weitmaschige, mit Peroxiden oder Platinverbindungen vernetzte Polysiloxane.
In 3 ist eine Ausführungsform dargestellt, in der die Öffnungen 4 eine konusförmige Gestalt aufweisen und sich zum Inneren des Trägerrohrs 2 hin verjüngen und mit einem porösen Füllmaterial aufgefüllt sind, das die Diffusion von Chlor Cl in das Innere des Trägerrohrs 2 praktisch nicht behindert. Dies erleichtert die Umhüllung des Trägerrohrs 2 mit der aus Siloxankautschuk bestehenden permeablen Schicht 6, da dieser in diesem Fall auch in einem niedrigviskosen flüssigen Zustand aufgebracht werden kann, ohne die Öffnungen 4 aufzufüllen oder in das Innere des Trägerrohrs 2 einzufließen. Alternativ hierzu ist es auch möglich, die Öffnungen 4 durch geeignete Fertigungsverfahren, beispielsweise Laserbohren, in einer hohen Anzahl in das Trägerrohr 2 einzubringen und mit einem sehr geringen Durchmesser auszuführen, so dass der Siloxankautschuk, auch wenn er im flüssigen Zustand aufgebracht wird, praktisch nicht in diese Öffnungen 4 eindringen kann.
Im Diagramm gemäß 4 ist die Konzentration c_in von gasförmigen Chlor im Inneren einer Sensorleitung bei einer fest vorgegebenen Konzentration c_out von gasförmigen Chlor in der Umgebung der Sensorleitung gegen die Zeit t aufgetragen. Kurve a gibt den zeitlichen Konzentrationsverlauf für eine mit einer aus einem nicht halogenierten Siloxankautschuk bestehenden Schicht versehene Sensorleitung an, in deren Umgebung sich Luft bei Atmosphärendruck mit einem Chlorgasgehalt von 1000 ppm befindet. Kurve b zeigt den gemessenen zeitlichen Konzentrationsverlauf für eine Sensorleitung, auf deren Trägerrohr ein aus einem fertigen vernetzten Siloxankautschuk bestehenden Schlauch, im Beispiel ein von der Rehau AG + Co, Rehau, Deutschland unter der Bezeichnung RAU-SIK 8125 erhältlicher, aus peroxidvernetztem Siloxankautschuk bestehender Silikonschlauch (Dicke etwa 1 mm), aufgebracht ist, der vor dem Aufbringen auf das Trägerrohr einer Behandlung mit einer Chlorbeize unterzogen wurde. Dem Diagramm ist deutlich zu entnehmen, dass die Konzentration c_in im Inneren der Sensorleitung bei einem mit einem chlorierten Siloxankautschuk-Schicht versehenen Trägerrohr sehr viel schneller den Maximal- oder Sättigungswert c_in = c_out erreicht als bei Verwendung eines unchlorierten Siloxankautschuks. Mit anderen Worten: Die Diffusionsgeschwindigkeit von Chlor durch die chlorierte Siloxankautschuk-Schicht ist signifikant größer als durch die unchlorierte Siloxankautschuk-Schicht.

Claims

Sensorleitung zur Leckageüberwachung und Leckageortung an einer Anlage, bei der im Falle einer Leckage Chlor (Cl) in die Umgebung der Anlage austritt, mit einem Trägerrohr (2), dessen Wand mit Öffnungen (4) versehen ist, die mit zumindest einer für Chlor (Cl) permeablen Schicht (6) verschlossen sind, die aus einem ein Halogen enthaltenden Siloxankautschuk besteht.
Sensorleitung nach Anspruch 1, bei der als Halogen Chlor vorgesehen ist.
Verfahren zur Herstellung einer Sensorleitung nach Anspruch 2, bei dem auf das Trägerrohr ein unvernetzter Siloxankautschuk aufgebracht und das mit dem Siloxankautschuk versehene Trägerrohr (2) einer Behandlung mit flüssigem oder gasförmigem Chlor oder mit einer Chlorbeize unterzogen wird.
Verfahren zur Herstellung einer Sensorleitung nach Anspruch 2, bei dem ein aus einem vernetzten Siloxankautschuk bestehender Schlauch nach einer Behandlung mit flüssigem oder gasförmigem Chlor oder mit einer Chlorbeize auf das Trägerrohr (2) aufgebracht wird.
Verfahren zur Herstellung einer Sensorleitung nach Anspruch 1, bei dem auf das Trägerrohr (2) ein Siloxankautschuk aufgebracht wird, bei dem zumindest an einem Teil der Siliziumatome als organischer Rest ein halogenierter Kohlenwasserstoffrest gebunden ist.