AHLERS, Wolfgang (D'Hondtstraat 6, Nossegem, B-1930, BE)
MAGIN, Gerold (Römerstr. 16, Mutterstadt, 67112, DE)
STEIGER, Gerhard (Waldstr. 20, Harthausen, 67376, DE)
SAMMET, Frank (Tiergartenstr. 8, Harthausen, 67376, DE)
VAMVAKARIS, Christos (Otto Beck Straße 10, Mannheim, 68165, DE)
AHLERS, Wolfgang (D'Hondtstraat 6, Nossegem, B-1930, BE)
MAGIN, Gerold (Römerstr. 16, Mutterstadt, 67112, DE)
STEIGER, Gerhard (Waldstr. 20, Harthausen, 67376, DE)
SAMMET, Frank (Tiergartenstr. 8, Harthausen, 67376, DE)
| Patentansprüche 1. Vorrichtung (1 10) zur Markierung eines Fluids (112) mit mindestens einem Markierstoff (1 14), insbesondere zur Markierung eines Mineralölprodukts, wobei die Vorrichtung (1 10) mindestens ein Rohrleitungssystem (116) zum Transport des Fluids (112) umfasst, wobei die Vorrichtung (110) weiterhin mindestens ein Dosiersystem (128) zum Dosieren des Markierstoffs (1 14) in das Fluid (1 12) umfasst, wobei die Vorrichtung (1 10) weiterhin mindestens einen Detektor (140) zur Detektion des Markierstoffs (1 14) in dem Fluid (1 12) umfasst, wobei der Detektor (140) mit dem Dosiersystem (128) über mindestens eine Steuervorrichtung (142) verbunden ist, wobei die Steuervorrichtung (142) eingerichtet ist, um die Dosierung des Markierstoffs (1 14) zu beeinflussen. 2. Vorrichtung (1 10) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Steuervorrich- tung (142) eingerichtet ist, um das Dosiersystem (128) derart zu beeinflussen, dass eine Konzentration des Markierstoffs (1 14) in dem Fluid (1 12) auf mindestens einen vorgegeben Sollwert eingestellt wird. 3. Vorrichtung (1 10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuer- Vorrichtung (142) mindestens eine Regelstrecke (148) umfasst. 4. Vorrichtung (1 10) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Regelstrecke (148) eine Zweipunktregelung umfasst, wobei mittels der Zweipunktregelung eine Dosierung des Markierstoffs (1 14) unterbrochen oder ermöglicht wird. 5. Vorrichtung (1 10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend mindestens zwei Dosiersysteme (128) zur Dosierung mindestens zweier Markierstoffe (1 14) und mindestens zwei Detektoren (140), wobei jeweils mindestens ein Detektor (140) die Dosierung mindestens eines Dosiersystems (128) beeinflusst. 6. Vorrichtung (110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Rohrleitungssystem (1 16) mindestens eine mindestens einer Hauptleitung (138) zumindest teilweise parallel geschaltete Bypassstrecke (136) umfasst, wobei der mindestens eine Detektor (140) in der Bypassstrecke (136) angeordnet ist. 7. Vorrichtung (1 10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Dosiersystem (128) mindestens eines der folgenden Elemente umfasst: eine Dosierpumpe (134), insbesondere eine Membranpumpe; eine Hubkolbenpumpe; eine Schlauchpumpe oder eine Zahnradpumpe; ein Dosierventil. 8. Vorrichtung (110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Detektor (140) einen optischen Detektor (140) umfasst. 9. Vorrichtung (1 10) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der optische Detektor (140) mindestens einen der folgenden Detektoren umfasst: einen Fluoreszenzdetektor; einen Phosphoreszenzdetektor; einen Ramandetektor; einen Streulichtdetektor; einen Transmissionslichtdetektor; einen Absorptionsdetektor. 10. Vorrichtung (1 10) nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, wobei der optische Detektor (140) mindestens eine Laserlichtquelle (154) umfasst, wobei die Laserlichtquelle (154) mindestens einen Laserlichtstrahl (158) erzeugt, wobei der Laserlichtstrahl (158) das Fluid (1 12) zumindest teilweise durchdringt. 1 1. Vorrichtung (1 10) nach einem der drei vorhergehenden Ansprüche, wobei der Detektor (140) weiterhin mindestens einen optischen Nachweisdetektor (170) zum Nachweis mindestens einer von dem Fluid (1 12) und/oder dem Markierstoff (114) emittierten, transmittierten oder gestreuten Lichtkomponente (176) aufweist. 12. Vorrichtung (1 10) nach einem der vier vorhergehenden Ansprüche, wobei der Detektor (140) mindestens eine Anregungslichtquelle (152) zur Erzeugung mindestens eines Anregungslichtstrahls (156) umfasst, wobei der Detektor (140) weiterhin mindestens eine Reflexionsvorrichtung (162) zur zumindest teilweisen Re- flexion des Anregungslichtstrahls (156) umfasst. 13. Vorrichtung (1 10) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der Anregungslichtstrahl (156) zumindest teilweise gepulst und/oder moduliert ausgestaltet ist. 14. Vorrichtung (1 10) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der Detektor (140) einen Lock-In-Detektor umfasst. 15. Vorrichtung (110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Rohrleitungssystem (1 16) eine Abfüllstation (1 18) zur Abfüllung des Fluids (112) in mindestens eine Transportvorrichtung (120) umfasst. 16. Verfahren zur Markierung eines Fluids (1 12) mit mindestens einem Markierstoff (114), insbesondere zur Markierung eines Mineralölprodukts, insbesondere unter Verwendung einer Vorrichtung (1 10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: das Fluid (112) wird durch ein Rohrleitungssystem (1 16) transportiert; - mindestens ein Markierstoff (1 14) wird in das Fluid (112) eindosiert; mindestens eine Konzentration des Markierstoffs (1 14) in dem Fluid (1 12) wird erfasst; und entsprechend der erfassten Konzentration wird die Eindosierung des Markierstoffs (1 14) beeinflusst. 17. Verwendung einer Vorrichtung (110) nach einem der vorhergehenden, eine Vorrichtung (1 10) betreffenden Ansprüche zur Erzeugung mindestens eines zumindest weitgehend fälschungssicheren Produkts, wobei das Produkt mindestens eines der folgenden Produkte umfasst: ein Mineralölprodukt; einen Biokraftstoff, insbesondere Biodiesel und/oder Bioethanol; einen Alkohol. 18. Verwendung einer Vorrichtung (110) nach einem der vorhergehenden, eine Vorrichtung (1 10) betreffenden Ansprüche zur Markierung und Unterscheidung unterschiedlicher Produktströme in mindestens einer der folgenden Anlagen: einer Produktionsanlage; einer Abfüllanlage; einer Pipeline; einem Reaktor. |
Beschreibung
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Markierung eines Fluids mit mindestens einem Markierstoff sowie ein entsprechendes Verfahren zur Markierung des Fluids mit mindestens einem Markierstoff. Derartige Vorrichtungen und Verfahren lassen sich insbesondere im Bereich der Herstellung und Distribution von Mineralölprodukten einsetzen, beispielsweise im Bereich von Mineralöl-Raffinerien oder -Terminals. Auf diese Weise können insbesondere, unter Verwendung geeigneter Markierstoffe, weitgehend fälschungssichere Mineralölprodukte hergestellt werden.
Stand der Technik
Bei der Herstellung von fluiden Medien, wie insbesondere Kraftstoffen, spielt die Fälschungssicherung, also die Erkennung der Authentizität oder Nicht-Authentizität des fluiden Mediums, eine zunehmende Rolle. Insbesondere im Bereich der Mineralölprodukte entsteht den Herstellern durch von nicht-autorisierten Personen in Umlauf gebrachte Produkte teilweise ein erheblicher wirtschaftlicher Schaden. Zudem besteht, da gefälschte Produkte insbesondere im Bereich der Mineralölindustrie in vielen Fällen qualitativ minderwertig sind, auch die Gefahr einer Beschädigung von Vorrichtungen, welche die gefälschten Mineralölprodukte einsetzen, wie beispielsweise Verbrennungsvorrichtungen oder Vorrichtungen, in denen Mineralölprodukte als Schmiermittel zum Einsatz kommen.
Aus dem Stand der Technik sind daher Ansätze bekannt, die fluiden Medien, insbesondere flüssige Mineralölprodukte, mit Markierungsstoffen zu versetzen, welche die Fälschungssicherheit erhöhen. So können beispielsweise ein oder mehrere derartiger Markierungsstoffe mit spezifischen physikalischen und/oder chemischen Eigenschaften eingesetzt werden, welche beispielsweise in dem ursprünglichen Mineralölprodukt nicht enthalten sind, welche den Mineralölprodukten jedoch nachträglich beigemengt werden, um einen „Fingerabdruck" eines authentischen, nicht-gefälschten Markenprodukts zu erzeugen. Die physikalische und/oder chemische Eigenschaft dieses Markierungsstoffs lässt sich anschließend, beispielsweise bei einem Distributor, einem Händler oder beim Endkunden, detektieren und auf das Vorliegen oder Nicht-Vorliegen des „Fingerabdrucks", also des Markierungsstoffs in dem fluiden Medium, überprüfen. Auf diese Weise lässt sich einfach und schnell eine Authentizitätsprüfung durchführen. Derartige Markierungsstoffe umfassen beispielsweise optisch nachweisbare Markierungsstoffe. Beispiele derartiger Markierungsstoffe sind in D E 1 98 1 8 1 76 A1 , US 5,525,516, US 5,710,046, WO 94/02570, WO 2006/010527 A1 oder DE 10 2005 062 910 A1 beschrieben. Die in diesen Schriften beschriebenen Markierungsstoffe lassen sich auch, einzeln oder in Kombination, im Rahmen der vorliegenden Erfindung einsetzen, so dass als Beispiel auf die dort offenbarten Markierungsstoffe verwiesen werden kann.
In den genannten Druckschriften wird in der Regel mindestens eine spektroskopische Eigenschaft des Markierungsstoffs nachgewiesen. So beschreiben beispielsweise die Schriften US 5,525,516, WO 94/02570, WO 2006/010527 A1 und DE 10 2005 062 910 A1 optische Detektoren, mittels derer das Vorhandensein und/oder die Konzentration des mindestens einen Markierungsstoffs in dem fluiden Medium optisch nachge- wiesen werden kann. Dabei können beispielsweise Korrelationsverfahren zum Einsatz kommen, um ermittelte Spektren, beispielsweise Fluoreszenzanregungsspektren mit einem oder mehreren Referenzspektren zu vergleichen, um auf die Art und/oder die Konzentration des mindestens einen Markierungsstoffs zu schließen.
Insbesondere in großtechnischen Anlagen, wie beispielsweise in Raffinerien, in welchen erhebliche Produktströme zu verarbeiten sind, stellen die aus dem Stand der Technik bekannten Markierungsverfahren jedoch verfahrenstechnisch eine hohe Herausforderung dar. Insbesondere, wenn die Konzentration der Markierungsstoffe, beispielsweise neben der Art des Markierungsstoffs, als zusätzlicher Teil des „Fingerab- drucks" verwendet wird, sowie wenn mehrere Markierungsstoffe, beispielsweise in einem bestimmten Konzentrationsverhältnis zueinander, zur Identifizierung verwendet werden, ist die Beimischung der Markierungsstoffe, welche üblicherweise in einen oder mehrere Tanks oder Zwischenlagern erfolgt, sorgfältig zu überwachen.
Dabei ist auf eine korrekte Konzentration der Markierungsstoffe in den Produkten sowie eine gleichmäßige Verteilung dieser Markierungsstoffe im fluiden Medium zu achten. Zu diesem Zweck werden in der Regel in regelmäßigen oder unregelmäßigen Abständen Proben des fluiden Mediums entnommen, um diese dann, beispielsweise unter Verwendung eines oder mehrerer der genannten Detektoren, zu analysieren und den Prozess entsprechend einzustellen. Dieses Verfahren ist mit einer vergleichsweise hohen Unsicherheit behaftet und stellt produktionstechnisch einen vergleichsweise hohen Aufwand mit einer teilweise erheblichen Unsicherheit dar. Aufgabe der vorliegenden Erfindung
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren bereitzustellen, welche die oben beschriebenen Nachteile bekannter Vorrichtungen und Verfahren zumindest weitgehend vermeiden. Insbesondere sollen die Vorrichtung und das Verfahren eine zuverlässige und gleichmäßige Einbringung mindestens eines Markierungsstoffs in ein fluides Produkt ermöglichen.
Beschreibung der Erfindung
Diese Aufgabe wird mit einer Vorrichtung und einem Verfahren gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen, welche einzeln oder in Kombination realisiert sein können, werden in den Unteransprüchen dargestellt.
Es werden eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Markierung eines Fluids mit mindestens einem Markierstoff vorgeschlagen. Bei dem Fluid kann es sich grundsätzlich beispielsweise um mindestens eine Flüssigkeit handeln. Besonders bevorzugt kann die Vorrichtung zur Markierung von Kraftstoffen eingesetzt werden.
Bei dem mindestens einen Markierstoff kann es sich grundsätzlich um einen beliebigen Stoff in flüssiger Form handeln. Der Markierstoff soll mindestens eine von dem Fluid verschiedene, nachweisbare physikalische und/oder chemische Eigenschaft aufwei- sen. Beispielsweise kann es sich dabei um eine mittels eines Detektors nachweisbare chemische Eigenschaft, eine elektrochemische Eigenschaft oder eine elektrische Eigenschaft oder eine Kombination derartiger Eigenschaften handeln. Alternativ oder zusätzlich ist besonders die Verwendung optischer Eigenschaften bevorzugt, beispielsweise spektroskopischer Eigenschaften, Reflexionseigenschaften, Transmissi- onseigenschaften, Lumineszenzeigenschaften (Fluoreszenz- und/oder Phosphoreszenzeigenschaften) oder ähnlicher Eigenschaften. Dabei kann der Markierstoff dem Fluid in Reinform beigemischt werden, oder der Markierstoff kann in einem Trägerstoff enthalten sein, beispielsweise in einem Lösungsmittel, einem Dispergiermittel, einer Trägerflüssigkeit oder ähnlichen Hilfsstoffen. In letzterem Fall wird im Folgenden zwi- sehen dem eigentlichen Markierstoff, welcher die nachweisbaren physikalischen und/oder chemischen Eigenschaften aufweist, und dem gegebenenfalls vorhandenen Trägerstoff mit dem beigemischten eigentlichen Markierstoff begrifflich nicht unterschieden, da beides schließlich dem zu markierenden Fluid als „Markierstoff" beigemischt wird. So kann der Markierstoff beispielsweise auch aus mehreren Komponenten zusammengesetzt sein, von denen beispielsweise lediglich eine oder mehrere Komponenten die nachweisbare Eigenschaft aufweisen müssen. So kann beispielsweise der Markierstoff Bestandteil eines Additivpakets sein, welches beispielsweise einem Kraftstoff oder einer sonstigen Art von Flüssigkeit beigemischt sein kann. Derartige Additiv- pakete können beispielsweise die Verbrennungseigenschaften von Kraftstoffen verbessern und/oder Ablagerungen verhindern, beispielsweise an Ventilen einer Brennkraftmaschine.
Als Beispiele für mögliche Markierstoffe, welche einzeln oder auch in Kombination ein- gesetzt werden können, kann auf die oben genannten Druckschriften verwiesen werden, insbesondere auf die EP 0 656 929 B1 , WO 94/02570, US 5,525,51 6, US 5,710,046, WO 2006/010527, DE 198 18 176 A1 oder DE 10 2005 062 910 A1. Grundsätzlich sind jedoch, alternativ oder zusätzlich, auch andere Arten von Markierstoffen einsetzbar, beispielsweise andere Arten von Stoffen mit einer spezifischen, nachweis- baren optischen Eigenschaft.
Die Vorrichtung weist mindestens ein Rohrleitungssystem zum Transport des Fluids auf. Unter einem Rohrleitungssystem ist dabei eine beliebige Vorrichtung zu verstehen, mittels derer das Fluid gezielt transportiert werden kann. Als Beispiele sind aus einem oder mehreren Rohren zusammengesetzte Rohrleitungssysteme zu nennen, beispielsweise aus Rohren mit rechteckigem oder rundem Querschnitt zusammengesetzte Rohrleitungssysteme. Da auch das Fluid aus einer oder mehreren Komponenten bestehen kann, kann das Rohrleitungssystem beispielsweise auch für jede dieser Komponenten ein eigenes Teil-Rohrleitungssystem umfassen. Alternativ oder zusätz- lieh zu Rohren kann das Rohrleitungssystem auch andere Komponenten zum Transport des Fluids umfassen, beispielsweise Schächte, Reaktionsrohre oder andere Arten von Transportvorrichtungen, welche einen kontinuierlichen Transport, also einen Strom, des Fluids aufrechterhalten können. Weiterhin kann das Rohrleitungssystem Ventile, Pumpen oder andere Förder- und Steuervorrichtungen zur Steuerung des Transports des Fluids umfassen, insbesondere Komponenten, welche eine Überwachung und/oder Steuerung eines kontinuierlichen Stroms des Fluids ermöglichen können. Neben dem reinen Transport des Fluids kann das Rohrleitungssystem auch ausgestaltet sein, um weitere Aufgaben zu übernehmen, beispielsweise Reaktionsräume bereitzustellen, eine Kühlung und/oder Heizung bereitzustellen oder Ähnliches. Weiterhin umfasst die Vorrichtung mindestens ein Dosiersystem zum Dosieren des Markierstoffs in das Rohrleitungssystem, das heißt in das Fluid. Unter einer Dosierung ist dabei grundsätzlich eine beliebige Art des Einbringens des Markierstoffs in das Fluid zu verstehen, welche naturgemäß von der Art des Fluids und/oder der Art des Markierstoffs abhängig sein kann. Das Dosiersystem, welches eine automatisierte Einbringung des Markierstoffs ermöglichen sollte, kann dementsprechend beispielsweise eine oder mehrere Düsen, Zuleitungen oder Ähnliches umfassen. So wie das Rohrleitungssystem beispielsweise mit einem oder mehreren Vorratstanks zum Bevorraten des mindestens einen Fluids verbunden sein kann, kann auch das Dosiersystem entsprechend mit einem oder mehreren Vorratsbehältern zur Bevorratung des mindestens einen Markierstoffs verbunden sein, beispielsweise über ein Dosierleitungssystem, welches im Dosiersystem in das Rohrleitungssystem einmündet. Diese Einmündung kann beispielsweise unmittelbar über ein Düsensystem, über ein Sprühsystem, über ein Zerstäubungssystem oder über einfache Öffnungen erfolgen, je nach Art des Fluids und/oder des Markierstoffs. Die Dosierung kann kontinuierlich oder auch diskontinuierlich, beispielsweise gepulst, erfolgen.
Weiterhin umfasst die Vorrichtung mindestens einen Detektor zur Detektion des Markierstoffs in dem Fluid. Der Detektor sollte insbesondere in dem Rohrleitungssystem stromabwärts des Dosiersystems angeordnet sein, um sicherzustellen, dass der Markierstoff in gewünschter Weise in das Fluid eingebracht ist. Beispielsweise kann die Anordnung des Detektors bezüglich einer Hauptströmungsrichtung des Fluids durch das Rohrleitungssystem stromabwärts einer Einmündung des Dosiersystems erfolgen. Vorzugsweise erfolgt die Detektion an einer Stelle, an welcher bereits eine gewünschte Verteilung des Markierstoffs in dem Fluid stattgefunden hat. Diese Verteilung kann durch zusätzliche Verteilungshilfsmittel weiter begünstigt werden, beispielsweise durch Verwirbler, Mischer oder ähnliche Verteilungshilfsmittel, welche in dem Rohrleitungssystem und/oder in dem Dosiersystem angeordnet sein können und welche eine Verteilung des Markierstoffs in dem Fluid homogenisieren können.
Der Detektor soll eingerichtet sein, um die oben beschriebene mindestens eine nachweisbare Eigenschaft des Markierstoffs nachzuweisen. Dementsprechend kann der Detektor auf die Art des Markierstoffs angepasst sein und kann beispielsweise einen chemischen Detektor, einen elektrochemischen Detektor, einen elektrischen Detektor, einen optischen Detektor, einen elektronischen Detektor oder eine beliebige andere Kombination derartiger Detektoren umfassen, gegebenenfalls auch in Kombination, welcher gezielt auf die mindestens eine nachzuweisende chemische und/oder physikalische Eigenschaft des Markierstoffs angepasst sein kann. Besonders bevorzugt ist, wie unten näher ausgeführt wird, die Verwendung mindestens eines optischen Detek- tors, das heißt eines Detektors, welcher in der Lage ist, mindestens eine optisch nachweisbare Eigenschaft des Markierstoffs qualitativ oder vorzugsweise quantitativ zu erfassen. Der Detektor ist also, im Gegensatz zu den aus dem Stand der Technik bekannten Detektoren, beispielsweise den Detektoren aus den eingangs beschriebenen Druckschriften, als Online-Detektor ausgestaltet und mittelbar oder unmittelbar in das Rohrleitungssystem integriert. Unter einem Online-Detektor ist in diesem Zusammenhang ein Detektor zu verstehen, welcher eingerichtet ist, um eine Detektion in kontinuierlich oder diskontinuierlich wechselnden Probenvolumina durchzuführen, insbesondere eine Detektion in einem strömenden Fluid in dem Rohrleitungssystem, beispielsweise in einem mit einer Hauptströmungsrichtung strömenden Fluid. Derartige Detektoren sind aus dem Stand der Technik in anderem Zusammenhang grundsätzlich bekannt, bei- spielsweise aus GB 1 309 551 , aus WO 03/040704 A1 , aus EP 1 674 412 A1 , aus EP 0 533 333 A2, aus WO 93/01486, aus WO 2004/029592 A1 , aus US 5,521 ,384, aus US 4,620,284 oder aus WO 98/3306 A1 . Auf die dort beschriebenen Detektoren kann als mögliche Ausführungsbeispiele im Rahmen dieser Erfindung verwendbarer Detektoren verwiesen werden.
Ein Grundgedanke der vorliegenden Erfindung besteht darin, derartige Online- Detektoren zu nutzen, um die Zusammensetzung des fertigen Produkts, also des Fluids mit dem beigemengten Markierstoff, gezielt zu überwachen. Zu diesem Zweck weist die erfindungsgemäße Vorrichtung weiterhin mindestens eine Steuervorrichtung auf. Der Detektor ist mit dem Dosiersystem über die mindestens eine Steuervorrichtung verbunden. Die Steuervorrichtung ist eingerichtet, um die Dosierung des Markierstoffs zu beeinflussen, wobei die Beeinflussung entsprechend der von dem Detektor detektierten Menge und/oder Konzentration des Markierstoffs in dem Fluid abhängig sein soll. Insbesondere kann die Beeinflussung eine Steuerung und/oder Regelung des Dosiervorgangs umfassen, wie unten näher ausgeführt wird.
Entsprechend der vorgeschlagenen Vorrichtung wird ein Verfahren zur Markierung eines Fluids mit mindestens einem Markierstoff vorgeschlagen. Das Verfahren kann insbesondere unter Verwendung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung durchgeführt werden, so dass bezüglich möglicher Ausgestaltungen des Verfahrens auf vorangehend oder im Folgenden beschriebene mögliche Ausgestaltungen der Vorrichtung verwiesen werden kann. Alternativ ist jedoch auch die Verwendung einer auf andere Weise ausgestalteten Vorrichtung grundsätzlich möglich.
Bei dem vorgeschlagenen Verfahren wird das Fluid durch ein Rohrleitungssystem transportiert, und mindestens ein Markierstoff wird in das Fluid eindosiert. Mindestens eine Konzentration des Markierstoffs in dem Fluid wird erfasst, und entsprechend der erfassten Konzentration wird die Eindosierung des Markierstoffs beeinflusst. Im Gegensatz zu den aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen und Verfahren, insbesondere den oben beschriebenen Vorrichtungen und Verfahren zur Markierung von Mineralölprodukten, ermöglichen die vorgeschlagene Vorrichtung und das vorgeschlagene Verfahren eine hohe Prozessintegration. Anstelle einer diskontinuierli- chen Probennahme, beispielsweise aus einem Vorratstank oder an einer Abfüllstation, gefolgt von einer Überprüfung der Proben in einem entsprechenden Detektor, erfolgt die Überwachung und Beimengung des mindestens einen Markierstoffs in das Fluid nunmehr Online, ohne dass der Strom des Fluids unterbrochen werden muss. Auf eine umständliche Probennahme kann somit verzichtet werden. Weiterhin kann eine gege- benenfalls erforderliche Korrektur der Konzentration des mindestens einen Markierstoffs Online erfolgen, da der Detektor das Dosiersystem unmittelbar beeinflusst. So kann beispielsweise eine kontinuierliche und zeitnahe Konzentrationsregelung des Markierstoffs erfolgen, beispielsweise auf mindestens einen Referenzwert. Hierdurch lassen sich Sollkonzentrationen des Markierstoffs erheblich präziser und reproduzier- barer einstellen, so dass die Konzentration des Markierstoffs neben der Art des Markierstoffs selbst als weiteres charakteristisches Merkmal herangezogen werden kann, was eine Fälschungssicherheit des Endprodukts erhöht. Weiterhin lassen sich, insbesondere in komplexen Produktionsanlagen oder Pipelines, Produktströme besser unterscheiden, da eine exaktere Markierung dieser Produktströme mittels der erfindungs- gemäßen Vorrichtung und dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich ist.
Die Erfindung lässt sich durch zahlreiche bevorzugte Ausführungsformen noch verbessern. So ist es beispielsweise, wie oben beschrieben, bevorzugt, wenn die Steuervorrichtung eingerichtet ist, um das Dosiersystem derart zu beeinflussen, dass eine Kon- zentration des Markierstoffs in dem Fluid auf mindestens einen vorgegebenen Sollwert eingestellt wird. Unter einer Konzentration kann dabei beispielsweise eine Menge des Markierstoffs in Form einer Masse und/oder einer Molmenge und/oder eines Volumens pro Menge des Fluids verstanden werden. Verschiedene Maßeinheiten sind möglich, welche üblicherweise für die Bestimmung der Konzentration verwendet werden. Alter- nativ kann jedoch der Begriff der Konzentration auch ausschließlich eine Menge des Markierstoffs beinhalten, beispielsweise indem eine pro Zeiteinheit durch den Detektor fließende Gesamtmenge des Markierstoffs gemessen wird. Auch dies kann unter dem Begriff der Konzentration subsumiert werden, da üblicherweise aus anderen Messungen beispielsweise die Gesamtmenge an durch das Rohrleitungssystem pro Zeiteinheit fließendem Fluid bekannt ist, woraus sich wiederum auf eine Konzentration schließen lässt. Letzteres ist insbesondere bei optischen Detektoren häufig der Fall, da diese in der Regel auf die Gesamtmenge an Markierstoff und nicht auf die Konzentration des Markierstoffs ansprechen. Aus einer Kenntnis der Gesamtmenge des fließenden markierten oder unmarkierten Fluids, beispielsweise einem Volumen- oder Massenstrom, kann dann wiederum auf eine Konzentration geschlossen werden. Zur Messung des Flusses, der Gesamtmenge oder des Stroms können beispielsweise ein oder mehrere zusätzliche Messeinrichtungen vorgesehen sein, beispielsweise Volumenstrommesser und/oder Massenstrommesser, welche beispielsweise den Volumenstrom des durch das Rohrleitungssystem strömenden Fluids messen.
Das Einstellen der Konzentration des Markierstoffs kann beispielsweise im Rahmen einer Regelung erfolgen. Unter einem Sollwert können dabei naturgemäß auch mehrere Sollwerte verstanden werden, beispielsweise in dem Fall, in welchem mehrere Mar- kierstoffe verwendet werden. In diesem Fall kann beispielsweise jeweils ein Sollwert pro Markierstoff vorgegeben sein. Weiterhin soll im Rahmen der vorliegenden Erfindung der Begriff der Einstellung auf einen oder mehrere Sollwerte weit zu fassen sein. So kann der Sollwert beispielsweise einen exakten Sollwert umfassen, beispielsweise eine exakte Konzentration, auf weiche die Konzentration des Markierstoffs eingestellt werden soll. Gegebenenfalls können diesem Sollwert jedoch auch Toleranzschwellen beigegeben werden, wobei beispielsweise eine Abweichung der Konzentration um mehr als die Toleranzschwelle von dem Sollwert ausgeglichen werden kann. Weiterhin können auch Sollwertbereiche vorgegeben sein, was ebenfalls unter dem Begriff der Einstellung auf einen Sollwert verstanden werden kann. So kann beispielsweise eine Konzentration c auf einen Bereich zwischen zwei Grenzwerten x und y eingestellt werden, beispielsweise in Form von x ≤ c ≤ y, x < c < y, x ≤ c < y, x < c ≤ y. Weiterhin können auch Untergrenzen vorgegeben sein, beispielsweise in Form einer Untergrenze x einer Konzentration, so dass beispielsweise auf c > x oder c > x geregelt werden kann. Weiterhin können auch Obergrenzen y vorgegeben sein, so dass beispielsweise auf c < y oder auf c < y geregelt werden kann. Auch variable Sollwertvorgaben sind möglich, beispielsweise Sollwertvorgaben, welche einer zeitlichen Veränderung unterworfen sind oder Sollwertvorgaben, welche einen einstellbaren Sollwert aufweisen. So können sich beispielsweise die Sollwerte mit der Strömungsgeschwindigkeit und/oder dem Volumenstrom des Fluids ändern.
Zur Regelung kann die Steuervorrichtung beispielsweise mindestens eine Steuerstrecke und/oder eine Regelstrecke umfassen, also eine elektronische und/oder elektro- mechanische und/oder mechanische Vorrichtung, mittels derer entsprechende Steuersignale und/oder Regelsignale erzeugbar sind oder für die Steuerung und/oder Rege- lung erforderliche Einstellungen vorgenommen werden können. Beispielsweise kann eine Regelstrecke zu diesem Zweck Pl-Regler, PID-Regler oder ähnliche Regler umfassen. Insbesondere kann die Regelung mittels einer Zweipunktregelung erfolgen, wobei beispielsweise mittels der Zweipunktregelung eine Dosierung des Markierstoffs unterbrochen oder ermöglicht wird. So kann beispielsweise, wenn die Konzentration des mindestens einen Markierstoffs in dem Fluid als zu hoch erkannt wird, die Eindo- sierung des Markierstoffs unterbrochen werden und wenn die Konzentration als zu niedrig oder als korrekt erkannt wird, kann die Dosierung fortgesetzt werden. Auch andere Arten der Regelung sind selbstverständlich möglich, beispielsweise eine Rege- lung über eine Drehzahlregelung einer Pumpe, beispielsweise eine digitale oder analoge Drehzahlregelung, eine analoge Regelung allgemein oder eine digitale Regelung, beispielsweise eine Regelung über eine Pulsweitenmodulation eines Ansteuerpulses des Dosiersystems.
Wie oben beschrieben, ist es insbesondere im Falle der Verwendung mehrerer Markierstoffe möglich, einen oder mehrere Detektoren zu verwenden. Im Fall, dass mehrere Detektoren verwendet werden, ist es beispielsweise bevorzugt, wenn mindestens zwei Markierstoffe eingesetzt werden, mindestens zwei Detektoren zu verwenden, wobei jeweils mindestens ein Detektor die Dosierung mindestens eines Dosiersystems zur Dosierung jeweils eines Markierstoffs beeinflusst. Auf diese Weise können auch Kombinationen von Markierstoffen beigemischt werden, beispielsweise um gezielt ein Konzentrationsverhältnis dieser Markierstoffe einzustellen. In Abhängigkeit beispielsweise von der Anzahl eingesetzter Detektoren lässt sich auf diese Weise gezielt ein „Fingerabdruck" in Form bestimmter Markierungsstoffe und bestimmter Verhältnisse dieser Markierungsstoffe in dem fertigen Produkt erzeugen.
Wie oben beschrieben, erfolgt die Detektion der mindestens einen physikalischen und/oder chemischen Eigenschaft des Markierstoffs „Online", das heißt im kontinuierlichen oder diskontinuierlichen (das heißt beispielsweise schubweise) Strom des Fluids. Dabei kann die Detektion beispielsweise unmittelbar in einer Hauptleitung des Rohrleitungssystems erfolgen. Besonders bevorzugt ist es jedoch, wenn das Rohrleitungssystem mindestens eine Bypassstrecke umfasst, welche mindestens einer Hauptleitung, durch welche der überwiegende Anteil des Fluids strömt, zumindest teilweise parallel geschaltet sein soll. Der mindestens eine Detektor soll dabei in der Bypassstrecke an- geordnet sein. Werden mehrere Detektoren verwendet, so können beispielsweise unterschiedliche Bypassstrecken für jeweils einen Detektor verwendet werden, oder es können mehrere oder alle Detektoren in jeweils einer Bypassstrecke angeordnet sein. Die Bypassstrecke kann beispielsweise an einer Abzweigungsstelle von der Hauptleitung abzweigen, dann eine Parallelstrecke umfassen, um anschließend wieder an ei- ner Einmündungsstelle in die Hauptleitung zu münden. In der Parallelstrecke kann dann beispielsweise der mindestens eine Detektor angeordnet sein.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen betreffen das Dosiersystem. Das Dosiersystem soll, wie oben beschrieben, zur Einbringung des mindestens einen Markierstoffs in das Fluid angepasst sein und soll dementsprechend zur Dosierung der Markierstoffe ausgestaltet sein. Unter einer Dosierung kann dabei insbesondere ein Einbringen eines definierten Volumens, Gewichts oder einer auf sonstige Weise definierten Mengen-, Massen- oder Volumeneinheit pro Zeiteinheit oder pro Takteinheit verstanden werden. Dementsprechend kann das Dosiersystem insbesondere mindestens ein Dosierventil umfassen, also ein Ventil, welches eingerichtet ist, um eine Eindosierung des mindestens einen Markierstoffs in das Fluid zu ermöglichen oder zu unterbrechen, wobei beispielsweise vorgegebene Volumeneinheiten pro Zyklus eindosiert werden. Auch andere Arten von Dosierventilen sind jedoch möglich. Alternativ oder zusätzlich kann das Dosiersystem weiterhin mindestens eine Dosierpumpe umfassen, beispielsweise eine Membranpumpe, eine Hubkolbenpumpe, eine Schlauchpumpe oder eine Zahnradpumpe.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen betreffen den Detektor. Wie oben beschrieben, kann der Detektor beispielsweise mindestens einen optischen Detektor umfassen, also einen Detektor, welcher eine oder mehrere optisch messbare Eigenschaften des mindestens einen Markierstoffs detektiert. Besonders bevorzugt ist es dabei, wenn der optische Detektor einen Lumineszenzdetektor, also einen Fluoreszenzdetektor und/oder einen Phosphoreszenzdetektor umfasst und/oder einen Ramandetektor, ei- nen Streulichtdetektor, einen Transmissionslichtdetektor, einen Absorptionsdetektor oder eine Kombination derartiger Detektoren. Auch komplexere Detektionsschemata unter Ausnutzung spektroskopischer Eigenschaften des mindestens einen Markierstoffs sind möglich, beispielsweise Mehrphotonen-Absorptionsdetektoren, Detektoren, welche bestimmte optische Übergänge nachweisen oder Ähnliches.
Dementsprechend kann der optische Detektor beispielsweise mindestens eine polychromatische Lichtquelle umfassen. Alternativ oder zusätzlich ist jedoch auch eine Verwendung einer monochromatischen Lichtquelle möglich, beispielsweise einer Lichtquelle, welche mittels einer oder mehrerer spektraler Trennvorrichtungen monochro- matisches Licht erzeugt. Weiterhin kann, ebenfalls alternativ oder zusätzlich, eine Laserlichtquelle umfasst sein, wobei die Laserlichtquelle mindestens einen Laserlichtstrahl erzeugt, der das Fluid zumindest teilweise durchdringt.
Allgemein kann der Detektor weiterhin mindestens einen optischen Nachweisdetektor zum Nachweis mindestens einer von dem Fluid und/oder dem Markierstoff emittierten, transmittierten oder gestreuten Lichtkomponente aufweisen. Der Detektor kann beispielsweise mindestens eine Anregungslichtquelle zur Erzeugung mindestens eines Anregungslichtstrahls umfassen, beispielsweise die oben beschriebene Laserlichtquelle, wobei der Detektor weiterhin mindestens eine Reflexionsvorrichtung zur zumindest teilweisen Reflexion des Anregungslichtstrahls umfasst. Auf diese Weise kann beispielsweise die Reflexion derart erfolgen, dass der Anregungslichtstrahl zumindest teilweise im selben Strahlengang in umgekehrter Richtung reflektiert wird, wobei auch Mehrfachreflexionen in dem Strahlengang möglich sind. Auf diese Weise lässt sich beispielsweise die Intensität des Anregungslichtstrahls in dem Fluid bzw. innerhalb eines Nachweisvolumens, innerhalb dessen der Detektor eine Messung durchführt, erheblich erhöhen. Hierdurch lässt sich die Empfindlichkeit des Detektors stark verbessern.
Auch weitere Maßnahmen zur Verbesserung der Signalqualität des Detektors können getroffen werden. So kann beispielsweise der Anregungslichtstrahl zumindest teilweise gepulst bzw. moduliert ausgestaltet sein, beispielsweise intensitätsmoduliert und/oder frequenzmoduliert. Der Detektor kann dann eine auf diese Modulation sensitive Detek- tion umfassen, beispielsweise einen Lock-In-Detektor. Auf diese Weise kann bei- spielsweise ein Signal-zu-Rauschverhältnis des Nachweises stark verbessert werden, so dass die Nachweisgenauigkeit beispielsweise der Konzentration des Markierstoffs in dem Fluid erheblich verbessert werden kann.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen betreffen das Rohrleitungssystem und dessen Ausgestaltung. So kann beispielsweise das Rohrleitungssystem eine Abfüllstation zur Abfüllung des Fluids in mindestens eine Transportvorrichtung umfassen. Beispielsweise kann das Rohrleitungssystem in der Abfüllstation münden, so dass das Rohrleitungssystem beispielsweise einen größeren Vorratstank der Abfüllstation, welche Bestandteil des Rohrleitungssystems bildet, verbindet. Mittels der Abfüllstation können dann beispielsweise Transportvorrichtungen wie Tanklastwagen, Tankschiffe, Kesselwagen oder ähnliche Transportvorrichtungen befüllt werden. Alternativ oder zusätzlich kann, wie oben beschrieben, die Markierungen auch beispielsweise zur Unterscheidung unterschiedlicher Produktströme in einer Produktionsanlage, einer Abfüllanlage, einer Pipeline oder einem Reaktor eingesetzt werden.
Wie oben beschrieben, lassen sich das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung insbesondere im Bereich der Fälschungssicherung einsetzen. Die Fälschungssicherung ist dabei nicht nur als eine Sicherung gegenüber nicht- autorisierten Produkten zu verstehen, sondern beispielsweise auch als Sicherung ge- genüber einer Verwechslung von Produkten. Allgemein lässt sich also prinzipiell jegliche Produkterkennung, welche die Art und/oder die Herkunft des Produkts zumindest mit einer Mindestwahrscheinlichkeit erkennbar macht, unter diesen Begriff subsumie- ren. So kann beispielsweise an einer geeigneten Stelle, beispielsweise bei einem Zwischenhändler, Distributor oder Verbraucher, eine entsprechende Kontrollapparatur vorgesehen sein, welche das Vorhandensein und/oder eine korrekte Konzentration des mindestens einen Markierstoffs registriert. Als Beispiel können derartige Kontrollvorrichtungen beispielsweise an Tankstellen vorgesehen sein. Fällt die Kontrolle negativ aus, so kann beispielsweise eine Zapfsäule gesperrt werden, oder es kann eine War- nung an einen Benutzer ausgegeben werden.
Wie oben beschrieben, lassen sich die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren in einer der beschriebenen Ausführungsformen insbesondere zur Produktsicherung, das heißt zur Fälschungssicherung im Sinne der obigen Definiti- on, im Bereich der Mineralölprodukte einsetzen. Auch eine Vielzahl anderer fluider Produkte ist auf diese Weise jedoch markierbar, beispielsweise Alkohole oder andere fluide Rohstoffe.
Insgesamt stellen die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Ver- fahren somit ein einfaches, leicht integrierbares, kostengünstiges und dennoch reproduzierbares und zuverlässiges Markierungsverfahren bereit, welches vielseitig und gewinnbringend eingesetzt werden kann. Sicherheitslücken in größeren Systemen und Netzwerken lassen sich auf diese Weise effizient schließen.
Ausführunqsbeispiele
Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Unteransprüchen. Hierbei können die jeweiligen Merkmale für sich alleine oder zu mehreren in Kombination verwirklicht sein. Die Erfindung ist nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt. Die Ausführungsbeispiele sind in den Figuren schematisch dargestellt. Gleiche Bezugsziffern in den einzelnen Figuren bezeichnen dabei gleiche oder funktionsgleiche bzw. hinsichtlich ihrer Funktionen einander entsprechende Elemente.
Im Einzelnen zeigt:
Figur 1 einen schematischen Aufbauplan einer erfindungsgemäßen Vorrichtung; und
Figur 2 ein Ausführungsbeispiel eines im Rahmen der vorliegenden Erfindung einsetzbaren Detektors.
In Figur 1 ist ein mögliches Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 10 zur Markierung eines Fluids 1 12 mit einem Markierstoff 114 in stark schematisier- ter Form dargestellt. Es wird dabei im Folgenden davon ausgegangen, dass das Fluid 1 12 ein flüssiges Fluid ist, welches über ein Rohrleitungssystem 1 16 mit einer Abfüllstation 1 18 in eine Transportvorrichtung 120 abgefüllt werden soll. Die Transportvorrichtung 120 ist dabei in Figur 1 schematisch als Tanklastwagen gezeigt. Die Abfüllsta- tion 1 18 kann dementsprechend beispielsweise eine Abfüllzelle umfassen, auf bzw. in welche der Tanklastwagen gefahren wird, um das Fluid 1 12 in den Kessel des Tanklastwagens abzufüllen. Auch andere Arten von Transportvorrichtungen 120 sind jedoch denkbar.
Das Rohrleitungssystem 1 16 ist in dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel stark schematisiert dargestellt und verbindet beispielsweise einen Vorratstank 122 zur Bevorratung des Fluids 1 12 mit der Abfüllstation 1 18. Der Vorratstank 122 kann beispielsweise mit großen Dimensionen ausgestattet sein, beispielsweise mit einem Fassungsvermögen von mehreren 100 m 3 , mehreren 1000 m 3 oder Ähnlichem. Der Vor- ratstank 122 und das Rohrleitungssystem 1 16 können beispielsweise Teil einer Raffinerie für Mineralölprodukte sein. Das Rohrleitungssystem 1 16 kann weiterhin mehrere, in Figur 1 nicht dargestellte Elemente umfassen, beispielsweise Ventile, um die Flüsse durch die einzelnen Komponenten des Rohrleitungssystems 1 16 zu steuern. Auch Pumpen oder ähnliche Förderelemente und/oder Durchflussmesser, Strömungsmes- ser, Geschwindigkeitsmesser, Druckmesser oder ähnliche Messvorrichtungen können vorgesehen sein. Das gesamte Rohrleitungssystem 1 16 kann beispielsweise computergesteuert ausgestaltet sein. Das Fluid 112 durchströmt das Rohrleitungssystem 116 in diesem Ausführungsbeispiel in einer Hauptströmungsrichtung 124.
Weiterhin umfasst die Vorrichtung 1 10 in dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 einen weiteren Vorratstank 126 zur Bevorratung des Markierstoffs 1 14. Auch dieser Vorratstank 126 ist in Figur 1 , wie die übrigen Komponenten, lediglich schematisch dargestellt. Üblicherweise wird dieser Vorratstank 126 kleiner ausgestaltet sein als der Vorratstank 122 zur Bevorratung des Fluids 112.
Die Vorrichtung 1 10 umfasst weiterhin ein Dosiersystem 128 mit einer Dosierleitung 130, welche den Vorratstank 126 mit dem Rohrleitungssystem 1 16 verbindet. An einer Mündungsstelle 132 der Dosierleitung 130 in das Rohrleitungssystem 1 16 kann beispielsweise eine einfache Öffnung oder eine Dosierdüse vorgesehen sein, um den Markierstoff 112 beispielsweise fein verteilt in das Fluid 1 12 einzubringen. Der Markierstoff 1 12 kann dabei in beliebigen Aggregatszuständen vorgesehen sein, wobei das Dosiersystem 128 auf diese Aggregatszustände eingerichtet sein kann. In dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Markierstoff 1 14 beispielsweise als flüssiger Markierstoff ausgestaltet, beispielsweise als Farbstoffflüssigkeit. Alternativ oder zusätzlich kann der Markierstoff 1 14 auch neben dem eigentlichen Markierstoff, beispielsweise einem Farbstoff, ein Trägermaterial bzw. einen Trägerstoff umfassen, beispielsweise ein Trägergas, ein Lösungsmittel, ein Dispergiermittel oder Ähnliches. Dies soll vom Begriff des Markierstoffs 1 14 mit umfasst sein, solange der Markierstoff 1 14 mindestens eine Komponente umfasst, welche messbare physikalische und/oder chemische Eigenschaften, im vorliegenden Fall insbesondere messbare optische, beispielsweise spektroskopische, Eigenschaften aufweist.
Weiterhin umfasst das Dosiersystem 128 in dem in Figur 1 dargestellten Ausführungs- beispiel eine in die Dosierleitung 130 eingebrachte Dosierpumpe 134. Beispielsweise kann es sich bei dieser Dosierpumpe 134 um eine Pumpe hoher Präzision handeln, welche getaktet arbeitet, beispielsweise eine Zahnradpumpe oder Membranpumpe, wobei in jedem Takt eine genau definierte Flüssigkeitsmenge des Markierstoffs 1 14 in das Rohrleitungssystem 1 16 eindosiert wird. Auch andere Ausgestaltungen der Do- sierpumpe sind denkbar. Alternativ oder zusätzlich zu einer Dosierpumpe 134 kann die Dosierleitung 130 und das Dosiersystem 128 auch weitere Komponenten umfassen, beispielsweise Ventile, Fördereinrichtungen oder ähnliche Vorrichtungen. Beispielsweise kann anstelle oder zusätzlich zu einer Dosierpumpe 134 ein Dosierventil vorgesehen sein, welches ebenfalls beispielsweise genau definierte Mengen an Markier- stoff 1 14 in das Rohrleitungssystem 1 16 abgibt.
Stromabwärts hinsichtlich der Hauptströmungsrichtung 124 zur Mündungsstelle 132 ist in dem Rohrleitungssystem 1 16 eine Bypassstrecke 136 vorgesehen, welche abschnittsweise zu einer Hauptleitung 138 des Rohrleitungssystems 1 16 parallel geschal- tet ist. Die Bypassstrecke 136 weist dabei üblicherweise einen geringeren Strömungsquerschnitt auf als die Hauptleitung 138, so dass durch die Bypassstrecke 136 im Vergleich zur Hauptleitung 138 eine geringere Flüssigkeitsmenge pro Zeiteinheit strömt.
In der Bypassstrecke 136 ist in diesem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 ein Detek- tor 140 angeordnet. Dieser Detektor 140 ist eingerichtet, um die mindestens eine nachweisbare physikalische und/oder chemische Eigenschaft des Markierstoffs 1 14 zu detektieren. Beispielsweise kann es sich bei dieser mindestens einen physikalischen und/oder chemischen Eigenschaft um eine optische Eigenschaft des Markierstoffs 1 14 handeln. Der Detektor 140 ist in Figur 1 lediglich schematisch angedeutet und wird unten anhand der Figur 2 beispielhaft näher erläutert.
Der Detektor 140 ist in dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 über eine Steuervorrichtung 142 mit dem Dosiersystem 128, beispielsweise der Dosierpumpe 134, verbunden. Zu diesem Zweck ist der Detektor 140 beispielsweise über eine erste Steuer- leitung 144 mit der Steuervorrichtung 142 verbunden, welche ihrerseits über eine zweite Steuerleitung 146 mit der Dosierpumpe 134 verbunden sein kann. Die Steuerleitungen 144, 146 sind dabei, im Gegensatz zu den Fluidleitungen 1 16, 130, 136 und 138, in der Darstellung gemäß Figur 1 gestrichelt dargestellt. Die Steuerleitungen 144, 146 können beispielsweise drahtgebundene und/oder drahtlose elektrische Leitungen umfassen, wie beispielsweise Bus-Systeme oder Ähnliches.
Die Steuervorrichtung 142 kann beispielsweise eine elektronische Regelstrecke 148 umfassen, beispielsweise zur Realisierung einer Zweipunktregelung oder einer digita- len oder analogen Regelung. Alternativ oder zusätzlich kann die Steuervorrichtung 142 auch andere elektronische und/oder elektromechanische und/oder mechanische Komponenten umfassen. Beispielsweise kann die Steuervorrichtung 142 weiterhin mindestens eine Datenverarbeitungseinrichtung umfassen, beispielsweise eine Datenverarbeitungseinrichtung, welche eingerichtet ist, um Signale des Detektors 140 ganz oder teilweise zu verarbeiten und entsprechende Stell- und/oder Regelsignale an das Dosiersystem 128 zu übermitteln. Entsprechend können die Signale des Detektors 140 in Stellsignale umgewandelt werden, so dass die Dosierung des Markierstoffs 1 14 entsprechend dieser Stellsignale erfolgen kann. Auf diese Weise kann beispielsweise, entsprechend der Signale des Detektors 140 und der daraus ermittelten aktuellen Kon- zentration des Markierstoffs 1 14 in dem Fluid 1 12, das Dosiersystem 128 derart eingerichtet werden, dass eine geringere, größere oder gleich bleibende Menge an Markierstoff 1 14 an der Mündungsstelle 132 in das Rohrleitungssystem 1 16 eindosiert wird. Auf diese Weise kann beispielsweise die Konzentration des Markierstoffs 1 14 in dem Fluid 1 12 auf einen Sollwert eingestellt werden, wobei im Gegensatz zu herkömmli- chen Verfahren ein Online-Regelungsverfahren eingesetzt werden kann.
Als Detektor 140 in der in Figur 1 dargestellten Vorrichtung 1 10 können grundsätzlich beliebige Arten von Detektoren eingesetzt werden, welche auf die mindestens eine nachweisbare physikalische und/oder chemische Eigenschaft des mindestens einen Markierstoffs 1 14 sensitiv reagieren und somit eine Konzentrationsbestimmung des Markierstoffs 1 14 ermöglichen. Als Beispiel sei auf die Vielzahl der in dem eingangs genannten Stand der Technik beschriebenen Detektoren verwiesen.
In Figur 2 ist ein mögliches Ausführungsbeispiel eines derartigen Detektors 140 in schematischer Darstellung gezeigt, welcher in der Vorrichtung 1 10 gemäß Figur 1 eingesetzt werden kann. Der Detektor 140 ist dabei in einer Schnittdarstellung in einer Schnittebene senkrecht zu der Bypassstrecke 136 gemäß Figur 1 gezeigt, also beispielsweise mit Blickrichtung in Hauptströmungsrichtung 124. Die Rohrwandung der Bypassstrecke 136 ist dabei als Rohrwandung mit kreisförmigem Querschnitt gezeigt, wobei jedoch, wie oben beschrieben, auch andere Rohrquerschnitte verwendet werden können. Das Fluid 1 12 mit dem darin aufgenommenen (beispielsweise gelösten, dispergierten oder emulgierten) Markierstoff 1 14, strömt dementsprechend in dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 in einer Richtung senkrecht in die Zeichenebene hin- ein.
Der Detektor 140 ist in dem in Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel als optischer Detektor in Form eines Fluoreszenzlichtdetektors 150 ausgestaltet. Alternativ oder zusätzlich zu einem Fluoreszenzlichtdetektor 150 können jedoch auch eine Vielzahl an- derer Detektionsprinzipien zum Einsatz kommen. Der Detektor 140 umfasst in dem dargestellten Ausführungsbeispiel eine Anregungslichtquelle 152 in Form einer Laserlichtquelle 154, zur Erzeugung eines Anregungslichtstrahls 156 in Form eines Laserlichtstrahls 158. Die Laserlichtquelle 154 kann beispielsweise einen Laser umfassen, beispielsweise einen Halbleiterlaser, einen Festkörperlaser oder eine andere Art von Laser. Auch eine Kombination mehrerer Laserlichtquellen 154 und/oder eine Kombination von herkömmlichen Anregungslichtquellen 152 oder eine Kombination herkömmlicher Anregungslichtquellen 152 mit Laserlichtquellen 154 kann vorgesehen sein. Die Laserlichtquelle 154 kann gepulst oder kontinuierlich betrieben werden. Besonders bevorzugt ist ein gepulster und/oder modulierter Betrieb, bei welchem die Intensität und/oder die Phase des Anregungslichtstrahls 156 moduliert wird. Zu diesem Zweck kann beispielsweise eine elektronische Ansteuerung der Laserlichtquelle 154 moduliert werden, beispielsweise ein Laserstrom eines Halbleiterlasers. Die Laserlichtquelle 154 kann monochromatisches Licht emittieren, öder es können auch mehrere Wellenlängen emittiert werden. Auch mehrere Laserlichtquellen 154 können vorgesehen sein. Alternativ oder zusätzlich zu Laserlichtquellen 154 können auch herkömmliche, nichtkohärent emittierende Anregungslichtquellen 152 vorgesehen sein, welche auch beispielsweise mit frequenzselektiven Elementen, beispielsweise Filtern und/oder dichroi- tischen Spiegeln, ausgestattet sein können, um monochromatisches Licht zu erzeugen.
Bevorzugte Anregungswellenlängen für die im eingangs beschriebenen Stand der Technik genannten Markierstoffe sind Anregungslichtquellen 152, welche im roten oder infraroten Spektralbereich emittieren. Die Anregungslichtquelle 152 kann auch, sequentiell oder zeitgleich, mehrere Anregungslichtwellenlängen erzeugen, beispielsweise um ein Fluoreszenzspektrum oder ein Anregungsspektrum des Fluids mit dem Mar- kierstoff 114 aufzunehmen. Dabei können die Wellenlängen auch beispielsweise kontinuierlich oder schrittweise durchgestimmt werden.
Der Anregungslichtstrahl 156 in dem Detektor 140 gemäß Figur 2 durchdringt an einem Sichtfenster 160 die Wandung der Bypassstrecke 136 und tritt senkrecht zur Haupt- Strömungsrichtung in das Fluid 1 12 mit dem Markierstoff 1 14 ein. Zur Erhöhung der Intensität des Anregungslichtstrahl 156 kann eine Reflexionsvorrichtung 162 vorgesehen sein, mit einem zweiten Sichtfenster 164 und einem Planspiegel 166, welcher bei Bedarf auch durch einen Spiegel mit einer Krümmung ersetzt werden kann, Beispiels- weise einen Konvex- und/oder Konkavspiegel. Mittels der Reflexionsvorrichtung 162 wird der Anregungslichtstrahl 156 in sich zurückreflektiert, so dass beispielsweise in einer Wechselwirkungszone 168 eine besonders hohe Intensität und Fokussierung des Anregungslichtstrahls 156 vorliegt.
Zur Detektion von Fluoreszenzlicht ist weiterhin in dem Detektor 140 gemäß Figur 2 ein optischer Nachweisdetektor 170 vorgesehen. Der optische Nachweisdetektor 170 um- fasst wiederum ein Sichtfenster 172 sowie ein Objektiv 174 mittels dessen gezielt Fluoreszenz aus der Wechselwirkungszone 168 betrachtet wird. Dieses Fluoreszenzlicht, welches in der Regel in alle Richtungen aus der Wechselwirkungszone 168 abgestrahlt werden wird, ist in der schematischen Darstellung gemäß Figur 2 symbolisch als De- tektionslichtstrahl 176 dargestellt, was beispielsweise den Strahlengang durch das Objektiv 174 charakterisieren kann.
Der optische Nachweisdetektor 170 kann, alternativ oder zusätzlich zu dem Objektiv 174, zusätzliche optische Elemente umfassen, wie beispielsweise in dem in Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel eine Sammellinse 178. Weiterhin können ein oder mehrere Filterelemente 180 vorgesehen sein, beispielsweise Filterelemente, welche Lichtkomponenten des Anregungslichtstrahls 152 aus dem Detektionslichtstrahl 176 eliminieren oder diese Komponenten zumindest teilweise unterdrücken. Das Filterele- ment 180 kann beispielsweise in einem entsprechenden Filterhalter aufgenommen sein. Beispielsweise kann das Filterelement 180 als austauschbares Filterelement ausgestaltet sein. Weiterhin umfasst der optische Nachweisdetektor 170 mindestens ein photosensitives Element 182, beispielsweise ein Photoelement, einen Halbleiterlichtdetektor, einen CCD-Chip, einen Photomultiplier oder ähnliche Elemente oder Kombinationen von photosensitiven Elementen 182.
Auf diese Weise kann mittels des in Figur 2 dargestellten Detektors 140 beispielsweise durch gezielte Detektion von Fluoreszenz des Markierstoffs 1 14, welche mittels des Anregungslichtstrahls 156 gezielt angeregt werden kann, auf die Anwesenheit und/oder Abwesenheit des Markierstoffs 1 14 in dem Fluid 1 12 geschlossen werden, und es kann insbesondere ein quantitativer Nachweis erfolgen, also eine Konzentrationsbestimmung des Markierstoffs 1 14 in dem Fluid 1 12. Anstelle einer Fluoreszenz können auch eine Vielzahl anderer Nachweisschemata verwendet werden, beispielsweise Transmissionsmessungen, Streulichtmessungen, andere spektroskopische Messungen oder Ähnliches. Nicht dargestellt in Figur 2 ist eine entsprechende Elektronik, welche zusätzlich in dem Detektor 140 umfasst sein kann, und welche beispielsweise die mindestens eine Anregungslichtquelle 152 und/oder den optischen Nachweisdetektor 170 ansteuern und/oder auslesen kann. Eine derartige Elektronik kann beispielsweise ein oder mehrere elektronische Komponenten umfassen, beispielsweise um eine Intensität und/oder spektrale Eigenschaften des Anregungslichtstrahls 156 zu steuern. Weiterhin können die Signale des mindestens einen photosensitiven Elements 182 ganz oder teilweise ausgewertet werden, wobei auch eine Vorauswertung erfolgen kann. So kann beispielsweise eine Signalaufbereitung erfolgen, beispielswei- se eine Filterung, beispielsweise im Rahmen eines Lock-in-Verfahrens unter Ausnutzung einer bekannten Modulation der Anregungslichtquelle 152. Auch ein vollständige oder teilweise Bestimmung der Konzentration des mindestens einen Markierstoffs 1 14 in dem Fluid 112 kann bereits in dem Detektor 140 bzw. einer Elektronik dieses Detektors 140 erfolgen, beispielsweise in einer oder mehreren Datenverarbeitungseinrich- tungen, welche in dieser Elektronik vorgesehen sein können. So kann beispielsweise in einer Datenverarbeitungseinrichtung eine Umrechnung der Fluoreszenzintensität in eine Konzentration erfolgen, wobei beispielsweise analytische, empirische oder semiempirische Zusammenhänge zwischen der Fluoreszenzintensität bzw. einer anderen Art von Signalintensität und der Konzentration ausgenutzt werden können. Diese Elek- tronik des Detektors 140 kann auch ganz oder teilweise mit der Steuervorrichtung 142, beispielsweise der Regelstrecke 148, zusammengefasst sein.
Der Detektor 140 gemäß dem Ausführungsbeispiel in Figur 2 ermöglicht somit eine kontinuierliche Überwachung der Konzentration des Markierstoffs 1 14 in dem FIu- id 1 12. Auf diese Weise lässt sich mit hoher Zuverlässigkeit und Präzision ein Endprodukt, welches das Fluid 1 12 und den Markierstoff 1 14 umfasst, beispielsweise ein Mineralölprodukt und/oder ein Alkohol, erzeugen. Insbesondere die Verwendung von Laserlicht bewirkt, dass die Probendetektion in einem relativ homogenen inneren Bereich des Flüssigkeitsstroms, nämlich in der vergleichsweise kleinvolumigen Wechsel- wirkungszone 168, erfolgt. Dieser Bereich ist vergleichsweise homogen, so dass übliche Störquellen, wie beispielsweise Blasenbildung, Schwebstoffe oder interne Reflexionen, als Störquellen weitgehend ausscheiden und die Messung kaum beeinflussen. Auf diese Weise lässt sich die Konzentration des Markierstoffs 1 14 kontinuierlich beispielsweise auf einen Sollwert oder in einen Sollbereich regeln. Die Messung wird durch Beimischung des Markierstoffs 1 14, dessen Eigenschaften relativ zu den Eigenschaften des Fluids 1 12 gezielt gewählt werden können, vergleichsweise wenig durch die Eigenfluoreszenz des Fluids 1 12 beeinflusst. Bezugszeichenliste
1 10 Vorrichtung zur Markierung eines Fluids mit einem Markierstoff
1 12 Fluid 1 14 Markierstoff
1 16 Rohrleitungssystem
1 18 Abfüllstation
120 Transportvorrichtung
122 Vorratstank zur Bevorratung des Fluids 124 Hauptströmungsrichtung
126 Vorratstank zur Bevorratung des Markierstoffs
128 Dosiersystem
130 Dosierleitung
132 Mündungsstelle 134 Dosierpumpe
136 Bypassstrecke
138 Hauptleitung
140 Detektor
142 Steuervorrichtung 144 erste Steuerleitung
146 zweite Steuerleitung
148 Regelstrecke
150 Fluoreszenzlichtdetektor
152 Anregungslichtquelle 154 Laserlichtquelle
156 Anregungslichtstrahl
158 Laserlichtstrahl
160 Sichtfenster
162 Reflexionsvorrichtung 164 Sichtfenster
166 Planspiegel
168 Wechselwirkungszone
170 optischer Nachweisdetektor
172 Sichtfenster 174 Objektiv
176 Detektionslichtstrahl
178 Sammellinse
180 Filterelement
182 photosensitives Element
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