Worum geht es bei der Probenahme von viskosen Flüssigkeiten und welche Herausforderungen gehen damit einher?

KEVIN MCCLELLAND:
Willkommen bei Ask Swagelok. Mein Name ist Kevin McClelland. Das ist Matt Dixon, unser Global Technical Lead. Wir befinden uns heute in der Montagehalle auf dem Swagelok‑Campus in Solon und sprechen über die Probenahme viskoser Fluide sowie wichtige Designaspekte.

Matt, kannst du zu Beginn etwas über die Besonderheiten und Herausforderungen bei der Probenahme viskoser Fluide erzählen?

MATT DIXON:
Sicher. Die Probenahme viskoser Fluide ist unter verschiedenen Bezeichnungen bekannt. Sie wird auch als Rest‑ oder Harzprobenahme bezeichnet oder ganz allgemein als Probenahme am Behälterboden. Dieser Begriff stammt aus der Raffinerieindustrie, wo Proben des heißen Öls aus der Destillationskolonne entnommen werden.

Dieses Öl tritt bei sehr hohen Temperaturen aus – 500, 600 oder sogar 700 Grad. Solche Temperaturen bringen erhebliche Sicherheitsrisiken mit sich. Das Öl darf dabei auch nicht zu stark abkühlen, da es sich sonst verfestigen und das System verstopfen kann.

Das bedeutet also: Es muss heiß und ständig in Bewegung gehalten werden. Und vor allem muss der Prozess sicher sein. Sicherheitsaspekte haben hier oberste Priorität. Eine weitere Herausforderung besteht darin, dass diese viskosen Fluide oft eingeschlossene Gase enthalten. Bei der Entnahme kann es daher zu Spritzern kommen, die möglicherweise den Bediener treffen. Auch hier bestehen also erhebliche Sicherheitsrisiken.

KEVIN MCCLELLAND:
Was sollte man bei der Auslegung eines Probenahmesystems für viskose Flüssigkeiten berücksichtigen?

MATT DIXON:
Der wichtigste Aspekt ist die Sicherheit. Wir müssen sicherstellen, dass der Bediener während des Prozesses nicht gefährdet wird. Ein relevanter Faktor ist beispielsweise die Isolierung heißer Oberflächen, um einen versehentlichen Kontakt zu vermeiden. Außerdem muss der Bediener vor Spritzern geschützt werden – etwa durch ein Gehäuse, das diese abhält.

Gleichzeitig muss die Probe auf hoher Temperatur und kontinuierlich in Bewegung gehalten werden. Hierfür setzen wir in der Regel ein sogenanntes Fast‑Loop‑System ein: Die Probe wird über ein Rohr oder eine Leitung mit etwa einem Zoll Durchmesser aus dem Prozess zur Probenahmestation geführt und anschließend an einem Punkt mit niedrigerem Druck wieder in den Prozess zurückgeleitet.

Durch eine Begleitheizung mit Dampf bleibt die Leitung heiß und es wird ein kontinuierlicher Durchfluss gewährleistet. Denn wenn das Fluid ins Stocken gerät oder abkühlt, kann es zu einer Verstopfung kommen – und genau das wollen wir verhindern.

Schließlich sollten Probenahmesysteme möglichst einfach aufgebaut sein. Bei viskosen Fluiden ist eine einfache Auslegung mit möglichst wenigen Richtungswechseln vorteilhaft, um die Handhabung zu erleichtern. Je weniger Richtungswechsel, desto geringer das Risiko, dass sich die Probe absetzt, abkühlt und das System verstopft. Daher setzen wir bevorzugt Rohrbögen mit sanften Biegungen anstelle von scharfen Winkeln ein.

KEVIN MCCLELLAND:
Du hast die Ventile erwähnt. Was sind einige der wichtigsten Merkmale eines Ventils, das für die Probenahme viskoser Medien ausgelegt ist?

MATT DIXON:
Zunächst muss das Ventil für das entsprechende Temperaturprofil ausgelegt sein. Es muss den hohen Temperaturen der Probe zuverlässig standhalten können. Aufgrund der hohen Viskosität muss das Ventil außerdem eine relativ große Durchflussöffnung haben. Öffnungen von mindestens einem Viertelzoll sind entscheidend, um Verstopfungen zu verhindern.

Bei einem Fast‑Loop‑System ist es zudem vorteilhaft, ein Inline‑Probenahmeventil einzusetzen. So kann die heiße, viskose Flüssigkeit direkt durch das Ventil strömen. Das hält das Ventil warm, reduziert kalte Zonen und verhindert Ablagerungen, die zu Verstopfungen führen könnten.

Ein weiterer Vorteil: Der Totraum zwischen dem Fast‑Loop‑System und der eigentlichen Probenentnahmestelle wird minimiert – eine echte Win‑Win‑Situation. Darüber hinaus sollte das Ventil gespült werden können, um es sauber zu halten. Wird das Ventil nach der Probenahme beispielsweise mit Dampf gespült, lassen sich Rückstände entfernen und Ablagerungen vermeiden, die langfristig zu Verstopfungen führen könnten.

KEVIN MCCLELLAND:
Gibt es bei der Handhabung viskoser Proben bestimmte Anforderungen?

MATT DIXON:
Ja. Sobald die Probe das Ventil verlässt, muss sie in einen geeigneten Probenbehälter überführt werden. Normalerweise verwendet man bei Flüssigkeiten Glas‑ oder Kunststoffflaschen, doch aufgrund der hohen Temperaturen ist das hier keine Option. Stattdessen kommen Probenbehälter aus Metall zum Einsatz.

In den USA ist es gängig, eine einfache Farbdose aus Metall zu verwenden – günstig und überall erhältlich. Eine weitere gängige Variante ist eine Edelstahlflasche mit Schraubverschluss. Es gibt viele Möglichkeiten, aber grundsätzlich werden metallische Behälter verwendet.

Beim Abfüllen in den Probenbehälter kommt üblicherweise ein Stutzen zum Einsatz. Das kann ein einfacher kurzer Rohrstutzen sein, der vom letzten Ventil direkt in den Behälter führt. Allerdings kann ein solcher Stutzen verstopfen, da er nicht beheizt wird.

Deshalb setzen wir manchmal dampfbeheizte Austrittsstutzen ein. Dabei wird derselbe Rohrstutzen verwendet, jedoch zusätzlich mit Dampf beheizt. Dadurch bleibt er bis zur Spitze warm – keine kalten Zonen, keine Stellen, an denen die Probe abkühlen, sich verfestigen und das System verstopfen könnte.

Auch die Spülung des Systems nach Abschluss der Probenahme ist entscheidend. Durch Spülungen lassen sich Rückstände entfernen – wichtig für die Reinheit der Probe und für die Wartung, da so Verstopfungen vermieden werden.

KEVIN MCCLELLAND:
Matt, vielen Dank, dass du deine technische Expertise heute mit uns geteilt hast. Das war eine weitere Folge von Ask Swagelok. Bis zum nächsten Mal!