Ammonia Gas Leak Detection

Lösungen zur Erkennung von Ammoniakgaslecks

Lernen Sie zuverlässige Methoden zum Aufspüren von Ammoniaklecks kennen und arbeiten Sie um eine Stufe sicherer.

Verwendung von Ammoniak

Ammoniak (NH₃) wird in einer Reihe von Industriezweigen verwendet. Industrie-Ammoniak wird meistens entweder als wasserfreies Ammoniak in Tanks oder in flüssiger Form geliefert (mit Wasser gemischt). Die Ammoniakproduktion wird voraussichtlich weiter steigen, und die unterschiedlichen Risiken bei der Verwendung dieses Gases sollten bekannt sein. Ammoniak ist ein giftiges Gas, und es müssen immer die richtigen Sicherheits- und Überwachungsverfahren und vorrichtungen eingesetzt werden, um schwere Unfälle mit Verletzungs- oder Todesfolge zu vermeiden. Außerdem ist Ammoniak in höheren Konzentrationen brennbar, was für industrielle Großverbraucher zusätzliche Risiken birgt.

Informieren Sie sich über die Risiken und Probleme Ihrer Ammoniakanwendungen – und die Lösungen dafür.

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AMMONIAKHERSTELLUNG

Ammoniak wird durch Reaktion von Wasserstoff mit Stickstoff über einem Katalysator hergestellt. Die Hauptquelle für Wasserstoff ist die Erdgas-Reformierung. Eine neue Alternative besteht in der Elektrolyse von Wasser mit grünem Strom.

DÜNGEMITTELFABRIK

Der größte Teil des jährlich produzierten Ammoniaks wird bei der Düngemittelherstellung verbraucht. In festem oder flüssigem Zustand sind Ammoniaksalze und -lösungen die Wirkstoffe der meisten Kunstdünger.

VERFAHRENSTECHNIK

Ammoniak wird in einer Vielzahl von Produktionsverfahren verwendet, darunter in der Gummi- und Lederindustrie, der Zellstoff- und Papierindustrie, der Pharmaindustrie und vielen anderen Branchen. Industrie-Ammoniak wird meistens entweder als wasserfreies Ammoniak in Tanks oder in flüssiger Form geliefert.

KÜHLUNG

Ammoniak wird als Kältemittel in Kühlaggregaten von Gefrieranlagen, Kühlräumen, Laderampen, Produktionsbereichen, Maschinenräumen und Klimaanlagen verwendet. Ammoniak ist eine Alternative zu halogenierten Kältemitteln, weil es auch umweltverträglicher ist – insbesondere für die Ozonschicht.

Besonderheiten bei der Erkennung von Ammoniak

Große Industrieanlagen sind ein dichtes Gefüge komplexer Komponenten wie Tanks, Pumpen, Pipelines und Ventile. Die Größe und Ausbreitung eines Gasaustritts hängt von der Größe des Lecks, dem Gasdruck im System, der Gasdichte, der Umgebungstemperatur, der umgebenden Luftströmung (darunter Wind) und anderen Faktoren ab.

Ammoniak ist leichter als Luft und sammelt sich in den oberen Bereichen der Anlage an. Es kann auch Wolken bilden, welche die Anlage mit dem Wind verlassen, wenn es versehentlich im Freien freigesetzt wird. Enthält das Gasgemisch jedoch Wasserdampf, so bleibt die Wolke oft dicht am Boden und kann dann ein ernstes Problem für die Mitarbeiter in der Anlage darstellen.

Gefahren durch Ammoniak: Giftig und brennbar

Die zuverlässige Erkennung von Ammoniak trägt neben der Sicherheit des Personals und der Anlage auch zur Produktqualität bei, wenn es für die Produktion verwendet wird. Das größte Problem bei Ammoniakgaslecks sind die Auswirkungen auf die Gesundheit der Arbeitnehmer. Die zu erwartenden Symptome hängen von der Konzentration und der Dauer der Einwirkung ab. Die menschliche Nase kann Konzentrationen von bis zu 5 ppm wahrnehmen; austretendes Ammoniak kann jedoch wesentlich höhere Konzentrationen erreichen:

EINWIRKUNG

5 ppm
3,5 mg/m3

Merkmale und Symptome

Erkennbar am stechenden Geruch ohne gesundheitliche Beeinträchtigung.

20-25 ppm
14-18 mg/m3

Merkmale und Symptome

Die Konzentration, der ein Beschäftigter während einer normalen Vierzigstunden-Arbeitswoche ausgesetzt werden kann, ohne dass es zu Beeinträchtigungen kommt*.

35-50 ppm
25-36 mg/m3

Merkmale und Symptome

Beschäftigte sollten eine fünfzehnminütige Einwirkung ohne Beeinträchtigung überstehen können*.

50 ppm
35 mg/m3

Merkmale und Symptome

Reizung von Augen, Nase und Rachen (Einwirkungszeit zwei Stunden). Später Kopfschmerzen, Verlust des Geruchssinns, Übelkeit und Erbrechen.

100 ppm
70 mg/m3

Merkmale und Symptome

Schnell einsetzende Reizung der Augen und der Atemwege mit Husten und Keuchen.

250 ppm
174 mg/m3

Merkmale und Symptome

Toleranzgrenze der meisten Menschen (Einwirkungszeit 30–60 Minuten).

300 ppm
mg/m3

Merkmale und Symptome

NIOSH (US-Arbeitsschutzbehörde): unmittelbar lebens- und gesundheitsgefährdend.

700 ppm
488 mg/m3

Merkmale und Symptome

Unmittelbar einsetzende Reizung von Augen und Rachen.

>1500 ppm
>1045 mg/m3

Merkmale und Symptome

Lungenödem, Husten, Stimmritzenkrampf.

2500–4500 ppm
1740–3134 mg/m3

Merkmale und Symptome

Tödlich (Einwirkungszeit dreißig Minuten).

5000–10000 ppm
3480–6965 mg/m3

Merkmale und Symptome

Schnell tödlich aufgrund von Kehlkopfschwellung oder Lungenödem, kann auch Hautschäden verursachen.

Quellen:

PHE Zentrum für Strahlen-, Chemie- und Umweltgefahren, Toxikologischer Überblick über Ammoniak

U.S. Environmental Protection Agency Region 7, Accident Prevention And Response Manual For Anhydrous Ammonia Refrigeration System Operators (Handbuch zur Unfallverhütung und Unfallbewältigung für Betreiber von Kälteanlagen mit wasserfreiem Ammoniak)

* Siehe nachstehende Ammoniak-Richtgrenzwerte für die Arbeits- und Anlagensicherheit

Ammoniak-Richtgrenzwerte für die Arbeits- und Anlagensicherheit

Es gibt von Land zu Land unterschiedliche empfohlene Arbeitsplatz-Richtgrenzwerte für die Ammoniakeinwirkung.

Europa

Ammoniak
CAS No: 7664-41-7
Anhaltend – 8 Stunden (maximale Arbeitsplatzkonzentration) Kurzzeitig – 15 Minuten (Kurzzeitwert)
ppm mg/m3 ppm mg/m3
Europäische Union 20 14 50 36
Frankreich 10 7 20 14
Deutschland 20 14 40 28
Italien 20 14 50 36
Spanien 20 14 50 36
Großbritannien 25 18 35 25

Nord- und Südamerika

Ammoniak
CAS No: 7664-41-7
Anhaltend – 8 Stunden (maximale Arbeitsplatzkonzentration) Kurzzeitig – 15 Minuten (Kurzzeitwert)
ppm mg/m3 ppm mg/m3
USA - ACGIH (TLV) 25 17 35 24
USA - NIOSH (REL) 25 18 35 27
USA - OSHA (PEL) 50 35
Kanada 25 17 35 24
Brasilien 25 17 35 24

Australien

Ammoniak
CAS No: 7664-41-7
Anhaltend – 8 Stunden (maximale Arbeitsplatzkonzentration) Kurzzeitig – 15 Minuten (Kurzzeitwert)
ppm mg/m3 ppm mg/m3
Australien 25 17 35 24
Neuseeland 25 17 35 24

Asien

Ammoniak
CAS No: 7664-41-7
Anhaltend – 8 Stunden (maximale Arbeitsplatzkonzentration) Kurzzeitig – 15 Minuten (Kurzzeitwert)
ppm mg/m3 ppm mg/m3
Japan (JSOH) 25 17
Volksrepublik China 20 30
Singapur 25 17 35 24
Südkorea 25 18 35 27

Informieren Sie sich, welche Grenzwerte an Ihrem Standort gelten, und entnehmen Sie unserem Response Guide zusätzliche Hinweise.

Sensortechnologien zur Erkennung von Ammoniak

Systeme zur Erkennung von Ammoniak mit unterschiedlichen, sich ergänzenden Technologien zur Risikofrüherkennung wirken den möglichen Folgen von Austritten entgegen und verhindern Anlagen- oder Sachschäden, Personenschäden und den Verlust von Menschenleben.

Düngemittelproduktion

Das meiste Ammoniak wird in der Landwirtschaft als Düngemittel verwendet. Flüssigdünger besteht aus Ammoniak, Ammoniumnitrat, Harnstoff und Ammoniakwasser. Ammoniak wird auch zur Herstellung von Ammonium- und Nitratsalzen verwendet. Zu den Prozess- und Versorgungsbereichen in Düngemittelfabriken, in die Erkennung von Ammoniak erforderlich ist, gehören:

  • Sprühtürme
  • Grundstücksgrenze der Anlage
  • Pumpen und Kompressoren
  • Rohrleitungen und Ventile
  • Lagerbehälter
  • Umschlagplätze von/auf Lkw oder Bahn
  • Umschlagplätze in Häfen

In diesen Bereichen steht die Ausrüstung dicht gedrängt, sodass eine Überwachung der Umgebung zum Schutz der gesamten Anlage und der Anwohner unerlässlich ist. Die Open-Path-Technologie erkennt austretendes Ammoniakgas an mehreren Stellen des Düngemittel-Herstellungsprozesses. Ergänzend bietet ein mehrgleisiges Sensorikkonzept mit verschiedenerlei punktförmigen Gasdetektoren und Probenahmesystemen durch seine Redundanz zusätzliche Sicherheit für Personen und Ausrüstung.

Verfahrenstechnik

Eine Reihe von Industriezweigen verwendet Ammoniak in Produktionsprozessen. In der Gummi- und Lederindustrie wird Ammoniak zur Stabilisierung von Natur- und Kunstlatex verwendet, um eine vorzeitige Gerinnung zu verhindern.

Die Zellstoff- und Papierindustrie verwendet Ammoniak für den Holzaufschluss und als Kaseindispergiermittel zur Papierbeschichtung.

Ammoniak wird auch häufig zur Arzneimittelherstellung verwendet, da es das Wachstum und die Vermehrung bestimmter Bakterienarten hemmt. Hinzu kommen verschiedene andere Anwendungen in der pharmazeutischen Produktion und als Neutralisierungsmittel.

Zu diesen Anwendungen gehören manuelle und automatisierte Prozesse, bei welchen das Personal die Produktion überwachen und steuern muss. Die zuverlässige Erkennung sehr niedriger Ammoniakkonzentrationen spielt eine wichtige Rolle beim Schutz der Gesundheit und des Lebens der Mitarbeiter.

Kältetechnik / Kühlsysteme

Ammoniak ist ein weitverbreitetes Kältemittel in der Getränke- und Lebensmittelverarbeitung. Typische Bereiche mit Kühlanlagen sind:

  • Gefrieranlagen
  • Kühlanlagen
  • Ladedocks
  • Produktionsbereiche
  • Maschinenräume
  • Klimageräte

Schnell wechselnde Temperaturen und Luftfeuchtigkeit in Kühlsystemen beeinflussen unter Umständen den Ammoniakgehalt und auch die Nutzungsdauer herkömmlicher Sensoren. Herkömmliche elektrochemische Sensoren können auch auf andere Gase und auf Gerüche aus der Anlage ansprechen und zu unnötigen und kostspieligen Fehlalarmen führen. Daher kommt es auf die Wahl einer geeigneten und zuverlässigen Technologie an, die gegenüber wechselnden Bedingungen unempfindlich ist. Der einzigartige photoakustische Infrarotsensor erfüllt diese Anforderungen.

Produktion und Lagerung von Ammoniak

Der Großteil der weltweiten Ammoniakproduktion geschieht durch Dampfreformierung von Erdgas. Bei der Synthese werden die Erdgasmoleküle zu Kohlenstoff und Wasserstoff reduziert. Der Wasserstoff verbindet sich bei hohem Druck und hoher Temperatur mit Stickstoff zu Ammoniak. Eine andere Art der Gewinnung des für die Ammoniakproduktion erforderlichen Wasserstoffs ist die Wasserelektrolyse. Bei diesem Verfahren wird Wasser mithilfe von Elektrizität in Wasserstoff und Sauerstoff aufgespalten.

Die Verfahren zur Ammoniakherstellung benötigen Gase wie Wasserstoff unter hohem Druck, was die Gefahr von Gasaustritten birgt. Die Ultraschalltechnologie ist eine hervorragende Ergänzung herkömmlicher katalytischer Gasdetektoren zur Erkennung von Wasserstoff und ermöglicht eine schnellere Erkennung von Lecks. Zusätzlich installierte Wasserstoff-Flammenmelder erkennen unsichtbare Brände und verhindern dadurch bedingte Explosionen.

Ein weiteres Risiko ist die Einwirkung von Ammoniak im Freien bei Gas- und Flüssigkeitsaustritten in Produktionsanlagen und Lagern. Open-Path-Detektoren für toxische Gase verringern dieses Risiko großflächig, wo immer die schnelle Verdünnung des austretenden Gases ein ernstes Problem darstellen kann.

Weiterführende Unterlagen

Sensortechnik Animationen

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