Füllstandsmessung in Tanks und Silos der Chemieindustrie im Ruhrgebiet

Das Wichtigste auf einen Blick

Messaufgaben in Tanks, Silos und Reaktoren

Die Chemieindustrie im Ruhrgebiet betreibt Lagertanks für Flüssigkeiten, Silos für Schüttgüter und Reaktoren für Prozesse unter Druck und Temperatur. Zu den bekannten Standorten zählen der Chemiepark Marl, die Raffinerie Gelsenkirchen sowie Industrieparks in Duisburg und Dortmund. Die Messaufgaben reichen von der einfachen Vorratsüberwachung bis zur sicherheitsrelevanten Grenzstandmeldung.

In Tanks geht es um Flüssigkeiten mit unterschiedlichen Dielektrizitätskonstanten, von wässrigen Lösungen bis zu organischen Lösungsmitteln. Die Füllstandsmessung muss den gesamten Bereich abdecken, oft mit einer Genauigkeit von wenigen Millimetern. In Silos sind Schüttgüter wie Kunststoffgranulate, Salze oder Katalysatoren zu erfassen. Staub, Anhaftungen und unregelmäßige Oberflächen erschweren die Messung.

Reaktoren erfordern häufig die Kombination aus kontinuierlicher Füllstandsmessung und redundanter Grenzstanderfassung. Die Messung dient der Prozessführung, der Bilanzierung und der Sicherheit. In allen Fällen sind die Ergebnisse in Leitsysteme zu integrieren und für Prüfungen zu dokumentieren.

Die Messaufgaben unterscheiden sich nach Medium, Behältergeometrie sowie Ex- und Eichrecht. Betreiber müssen die passende Technik auswählen und regelmäßig warten.

Verfahrensvergleich: Radar, Ultraschall, Differenzdruck und Grenzstand

Vier Verfahren dominieren die Füllstandsmessung in der Chemie: Radar, Ultraschall, Differenzdruck und Grenzstandmessung. Jedes hat Stärken und Grenzen. Die Wahl hängt von Medium, Behälter, Umgebung und den Anforderungen an Genauigkeit und Sicherheit ab.

Radar arbeitet berührungslos und ist unempfindlich gegen Druck, Temperatur und Vakuum. Es eignet sich für Flüssigkeiten und Schüttgüter, auch bei Staub und Dampf. Die Genauigkeit liegt oft bei ±2 mm. Ultraschall ist kostengünstiger, aber empfindlich gegen Temperaturschwankungen, Dampf und Schaum.

Differenzdruck misst über Druckdifferenz und eignet sich für saubere Flüssigkeiten in geschlossenen Tanks. Grenzstandmessung mit Schwinggabel oder Kapazitivsonde dient der Überfüllsicherung und Leckageerkennung.

Die folgende Tabelle fasst die wichtigsten Eigenschaften zusammen.

Die VDI/VDE-Gesellschaft Mess- und Automatisierungstechnik (GMA) veröffentlicht Richtlinien, die bei der Auswahl helfen. Die VDI/VDE-GMA-Richtlinien zur Füllstandsmessung beschreiben Verfahren und deren Einsatzgrenzen. Betreiber sollten diese Empfehlungen beachten.

Betreiberpflichten nach Betriebssicherheitsverordnung für Lagerbehälter und Silos

Die Betriebssicherheitsverordnung (BetrSichV) verpflichtet Betreiber, Arbeitsmittel und Anlagen sicher zu betreiben. Dazu gehören Lagerbehälter und Silos. Sie müssen je nach Gefährdung geeignete Mess- und Sicherheitseinrichtungen vorsehen. Die Verordnung ist im Gesetze im Internet - Gesetze / Verordnungen - Teilliste aufgeführt.

Zu den Pflichten zählen die Gefährdungsbeurteilung, die Auswahl geeigneter Messgeräte und die regelmäßige Prüfung. Überfüllsicherungen müssen unabhängig von der kontinuierlichen Füllstandsmessung funktionieren. Bei brennbaren Flüssigkeiten sind zusätzliche Anforderungen an den Explosionsschutz zu beachten. Die Berufsgenossenschaft BG RCI bietet hierzu Informationen.

Die BetrSichV verlangt nach §16 wiederkehrende Prüfungen. Für Lagerbehälter für brennbare Flüssigkeiten nennt Anhang 2 eine Höchstfrist von fünf Jahren. Überfüllsicherungen sind zusätzlich nach Herstellerangabe und Gefährdungsbeurteilung zu prüfen. Die Prüfung kann durch eigene Sachkundige oder externe Sachverständige erfolgen. Bei bestimmten Anlagen ist die Prüfung durch zugelassene Überwachungsstellen vorgeschrieben. Die Ergebnisse sind aufzubewahren.

NAMUR-Empfehlungen für Füllstandsmessung in der Prozessindustrie

Die NAMUR (Interessengemeinschaft Automatisierungstechnik der Prozessindustrie) gibt Empfehlungen für die Füllstandsmessung heraus. Die NE 36 beschreibt die Auswahl und Planung von Füllstandmessgeräten. Die NE 43 definiert Signalpegel für die Fehlererkennung. Diese Empfehlungen gelten als Stand der Technik.

NAMUR-Empfehlungen sind nicht bindend, werden aber von Betreibern und Herstellern häufig herangezogen. Sie helfen, Messfehler zu vermeiden und die Sicherheit zu erhöhen. In der Chemieindustrie im Ruhrgebiet sind sie fester Bestandteil der Planung.

Die Empfehlungen behandeln auch die Grenzstandmessung und die Überfüllsicherung. Sie geben Hinweise zur Redundanz und zur Prüfung. Betreiber sollten die aktuellen Fassungen beachten.

Sicherheitstechnik: Überfüllsicherung, Leckageerkennung, Ex-Bereiche

Überfüllsicherungen sind Pflicht, um das Überlaufen von Tanks zu verhindern. Sie arbeiten unabhängig von der kontinuierlichen Füllstandsmessung. Typische Geräte sind Schwinggabeln, Kapazitivsonden oder Radar-Grenzschalter. Sie müssen regelmäßig auf Funktion geprüft werden.

Leckageerkennung dient dazu, Undichtigkeiten frühzeitig zu bemerken. In Doppelböden oder Auffangwannen können Sensoren installiert werden.

Ex-Bereiche verlangen eigensichere oder druckfeste Geräte. Die Zündschutzarten sind in der Explosionsschutzverordnung geregelt. Die BG RCI gibt Hinweise. Bei eichrechtlichen Messungen sind die Anforderungen des Mess- und Eichgesetzes zu beachten.

Boden- und Altlastenkontext in NRW: warum Dichtheit und Monitoring zählen

In Nordrhein-Westfalen spielt der Bodenschutz eine wichtige Rolle. Die Chemieindustrie im Ruhrgebiet hat eine lange Geschichte, und Altlasten sind an vielen Standorten ein Thema. Der LANUK NRW: Bodenschutz und Altlasten bietet Informationen zu rechtlichen Grundlagen und Verfahren.

Undichte Tanks oder Silos können den Boden verunreinigen. Daher sind Dichtheit und Monitoring entscheidend. Die LANUK NRW: Altlasten im Boden erläutert, wie Altlasten erfasst und bewertet werden.

Betreiber müssen bei der Lagerung von wassergefährdenden Stoffen die Anforderungen der AwSV beachten. Füllstandsmessung und Leckageerkennung tragen dazu bei, Umweltrisiken zu minimieren.

Prüfstellen und Sachverständige in NRW für Tank- und Siloüberwachung

In NRW gibt es bekanntgegebene Sachverständige für die Überwachung von Tanks und Silos. Die Liste der LANUK NRW: Sachverständige Boden NRW führt qualifizierte Fachleute auf. Betreiber können diese für Prüfungen heranziehen. Daneben sind zugelassene Überwachungsstellen wie TÜV Rheinland, TÜV NORD und DEKRA in NRW tätig; die konkrete Zulassung ist der ZÜS-Liste der Länder zu entnehmen.

Die Sachverständigen prüfen Dichtheit, Funktion von Sicherheitseinrichtungen und Dokumentation. Sie sind oft auch für Altlastenuntersuchungen qualifiziert. Die Auswahl sollte sorgfältig erfolgen.

Neben den Sachverständigen gibt es zugelassene Überwachungsstellen und Prüflabore. Die Deutsche Akkreditierungsstelle (DAkkS) akkreditiert Labore und Inspektionsstellen. Die Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) ist für eichrechtliche Belange zuständig.

Praxisbeispiel: Füllstandsmessung im Chemiepark Marl

Im Chemiepark Marl betreibt ein Unternehmen einen Lagertank für ein organisches Lösungsmittel. Der Tank hat 500 m³ Volumen, ist in Zone 1 eingestuft und wird bei etwa 20 bis 40 °C betrieben. Die bisherige Ultraschallmessung lieferte wegen Dämpfen und Schaum Werte mit Abweichungen von mehr als 50 mm.

Der Betreiber entschied sich für ein Radar-Füllstandmessgerät mit 80 GHz. Die Messabweichung liegt typisch bei ±2 mm. Zusätzlich wurde eine unabhängige Überfüllsicherung mit Schwinggabel installiert. Die Geräte sind eigensicher und für Zone 1 zugelassen. Die Installation erfolgte während eines kurzen Anlagenstillstands.

Für Sensorik, Montage und Abnahme sind bei einem 500-m³-Tank je nach Ausführung typische Gesamtkosten im unteren bis mittleren fünfstelligen Eurobereich anzusetzen. Eigensichere 80-GHz-Radarsensoren liegen häufig im vierstelligen Eurobereich, Schwinggabeln im oberen dreistelligen bis unteren vierstelligen Bereich. Prüfungen durch Sachverständige werden nach Aufwand abgerechnet, oft im oberen dreistelligen bis unteren vierstelligen Eurobereich.

Die neue Messung liefert stabile Werte und erfüllt die Anforderungen der Betriebssicherheitsverordnung. Die Überfüllsicherung wurde in die Sicherheitskette integriert. Der Betreiber hat die Prüffrist für den Tank auf fünf Jahre festgelegt. Die Dokumentation wurde an die zuständige Behörde übermittelt.

Häufige Fragen

Welche Füllstandsmessverfahren eignen sich für Ex-Bereiche?

Radar, Ultraschall und Grenzstandschalter gibt es in eigensicheren Ausführungen. Die Zündschutzart muss zur Zone passen. Details stehen im Abschnitt Sicherheitstechnik.

Wie oft müssen Überfüllsicherungen geprüft werden?

Die Prüffristen ergeben sich aus der BetrSichV und der Gefährdungsbeurteilung. Die konkreten Fristen stehen im Abschnitt Betreiberpflichten.

Was ist bei der Lagerung wassergefährdender Stoffe zu beachten?

Die AwSV regelt Behälter und Auffangwannen. Füllstandsmessung und Leckageerkennung sind Teil des Monitorings. Details stehen im Abschnitt Boden- und Altlastenkontext.

Welche NAMUR-Empfehlungen sind für Füllstandsmessung relevant?

Die NE 36 und NE 43. Details stehen im Abschnitt NAMUR-Empfehlungen.

Wo finde ich Sachverständige in NRW?

Die LANUK NRW veröffentlicht eine Liste. Daneben sind TÜV Rheinland, TÜV NORD und DEKRA als zugelassene Überwachungsstellen tätig.

Gilt Eichrecht für Füllstandsmessungen in der Chemie?

Eichrecht gilt, wenn Messungen im geschäftlichen Verkehr verwendet werden. Dann sind die Anforderungen des Mess- und Eichgesetzes zu beachten. Die Bundesnetzagentur ist zuständig.