Rohöl, Benzin, Kerosin, Aromaten �?� in großen Raffinerien lagern verschiedenste Erdölprodukte. Bei der Beförderung über Pumpen, Pipelines, Landungsbrücken, Be- und Entladestationen lagern sich Reste auf Oberflächen ab oder gelangen direkt ins Prozess- bzw. Abwasser. Eine große Gefahr für die Mikroorganismen in der Abwasserbehandlung der Kläranlage: Gerade Öle können ihnen leicht Schaden zufügen. Entsprechend ist die Auswahl eines zuverlässigen Online-Analysators für den Ölgehalt des Wassers (OIW-Analysator) von entscheidender Bedeutung für die Sicherheit der Kläranlage. Existierende Verfahren eignen sich nur eingeschränkt zur Analyse von Proben, in denen verschiedene Öl- und Fettarten vorkommen, da sie sich in der Regel auf spezifische Charakteristika einzelner Arten beziehen. Die Auswahl eines passenden OIW-Analysegeräts kann sehr schwierig sein. Übliche OIW-Methoden messen lediglich bestimmte charakteristische Merkmale öliger Verbindungen im Wasser und müssen zur Labormethode korreliert werden. So bestimmt etwa die Fluoreszenzmethode mittels eines Spektralphotometers die Menge an Streulicht, die von einem spezifischen Öl abgegeben wird. Es können jedoch nur Öle gemessen werden, die polyzyklische, aromatische Kohlenwasserstoffe beinhalten. Die UV-Absorptionsmethode macht von dem Phänomen Gebrauch, dass Kohlenwasserstoffe in einem speziellen, optischen Spektralbereich das Licht absorbieren. Die Messergebnisse hängen vom spektralen Absorptionsverhalten ab, genauer gesagt vom molaren Extinktionskoeffizienten, der bei jeder Öl- bzw. Kohlenstoffart spezifisch ist. Die Messung einer Probe mit gemischten Ölarten ist demnach nicht möglich. Die genannten Methoden messen das Öl indirekt - keine dieser Methoden kann alle Öl- bzw. Fettarten bestimmen. Damit eignen sie sich nur für bestimmte Einsatzbereiche.
Alle Ölarten direkt messen
Im Gegensatz zur indirekten Messung bestimmt ein TOC-Analysator (Total Organic Carbon) alle organischen Kohlenwasserstoffe. Der TOC ist ein sogenannter Summenparameter, der direkt messbar ist und alle organischen Kohlenstoffe im Wasser, unabhängig von ihrer Zusammensetzung, Herkunft oder ihrem Zustand, beinhaltet. Da mineralische, pflanzliche, tierische und synthetische Öle aus Kohlenwasserstoffen bestehen, werden diese direkt gemessen. Aussagen zur Art des Öls sind nicht möglich. In vielen Anwendungen ist dies aber auch nicht nötig, da keine anderen organischen Komponenten als die bekannten Öle vorhanden sein können. Die TOC-Methode eignet sich besonders für die Überwachung des Regen- und Niederschlagswasserablaufs, Überlaufbecken, Stoßbelastungen, Kesselspeisewasser sowie Kondensat und Zuflusswasser von Raffinieren, Öl-Terminals und anderen ölverarbeitenden Industrieanlagen. Gerade in Raffinerien sind OIW-Analysatoren, die auf der indirekten Messmethode beruhen, ungeeignet, da schwankende Frachten mit unterschiedlichen Zusammensetzungen von Ölen erwartet werden. Die TOC-Methode - als reiner Kohlenstoffzähler - eignet sich dagegen optimal für die geforderte Ablaufmessung. Das Angebot an TOC-Analysatoren auf dem Markt ist groß. Aufgrund der schwierigen Eigenschaften von Öl eignen sich jedoch die meisten Analysatoren nicht zur OIW-Analyse. Denn Baugruppen, die mit Öl in Kontakt kommen, werden und bleiben kontaminiert. Zudem ist Öl wasserabweisend, sodass Öl und Wasser sich nicht vermischen - Öltropfen steigen also leicht an die Probenoberfläche auf. Um ölige Proben zu handhaben, sollte die Probe dauerhaft gemischt und nur möglichst kleine Probenmengen verwendet werden. Im Anschluss an die Messung sollte die Probe schnellstmöglich aus dem Analysegerät abgelassen werden. Die meisten TOC-Analysatoren haben eine Vielzahl von Komponenten, die mit der Probe in Berührung kommen. Ebenfalls haben viele Messgeräte einen limitierten Messbereich von 2.000mg/l. Höhere Messbereiche können nur mit Hilfe einer Verdünnung der Probe realisiert werden, die aufgrund der hydrophoben Eigenschaften von Öl nicht anwendbar ist. Auf dem Markt hat sich jedoch ein Analysator herauskristallisiert, der für die geforderte Applikation der OIW-Analyse geeignet ist.
Robotersystem spielt Labor
Das TOC-Messgerät von LAR bietet eine innovative Prozessführung. Der Analysator ist mit einem prozessorgesteuerten XY-Robotersystem ausgestattet, das der Reihe nach die robuste Injektionsnadel in das Probenüberlaufgefäß, den Injektions-Port und im Anschluss daran in das Ablaufgefäß befördert. Die Funktionsweise ahmt die manuelle Labormethode nach. Eine frische Probe wird in das Probenüberlaufgefäß aus Quarzglas gepumpt, in dem ein magnetischer Rührer die Probe dispergiert. Die Nadel wird in die Mitte des Probenbehälters eingebracht, wo eine definierte Probenmenge in die Nadel eingezogen wird. Unverzüglich positioniert der XY-Roboter die gefüllte Nadel im Injektions-Port und die Probe wird injiziert. Besonders innovativ: Flüchtige und austreibbare organische Kohlenstoffe (VOC/POC) können nicht entweichen. Im Ofen herrscht eine Temperatur von 1.200°C, bei der alle organischen Bestandteile der Probe vollständig zu CO 2oxidiert werden. Anschließend bestimmt ein NDIR-Detektor den TOC-Gehalt der Probe. Öle neigen dazu, sich auf medienberührenden Nassteilen abzusetzen. Die Ad- oder Absorption führt dann zu sogenannten Memory-Effekten. Die Folge sind zu hohe Messewerte für nachfolgende Messungen, obwohl die Konzentration der Probe nachgelassen hat. Die QuickTOC-Serie von LAR hat hier den großen Vorteil, dass lediglich die Injektionsnadel mit der Probe in Kontakt kommt, die direkt nach jeder Injektion gereinigt wird. Folglich werden Memory- und Verschleppungseffekte aufgrund von Ad- und Absorptionsverhalten deutlich reduziert. So bestimmt das Messgerät schnell und akkurat den TOC-Gehalt - auch bei schwierigsten Proben. Mit einem Messbereich von 0,1 bis 50.000mg/l TOC eignet sich der Analysator für eine Vielzahl von OIW-Applikationen, bei denen andere Analysatoren versagen. Die TOC-Analysatoren von LAR haben sich bereits in einer Reihe von Öl-in-Wasser Anwendungen bewährt, besonders im Onshore-Kontrollbereich und bei der Überwachung von Prozessdampf.
