Automatisierte Prozessüberwachung in der chemischen Industrie
Durchgeführt im Rahmen des Forschungsprojektes imPACts zum
Themenbereich Prozessanalytik, FFG 843546.
Während chemischer Produktionsprozesse ist die Entnahme einer
Vielzahl von Proben notwendig. Bei KremsChem/Metadynea in
Niederösterreich wurden bisher zur Bestimmung des optimalen
Abstellzeitpunktes eines Prozesses während jeder Charge bis zu neun
Trübungspunktmessungen durchgeführt.
Ziel war es, valide chemische Informationen in Echtzeit direkt aus den Prozessströmen zu gewinnen. Diese Informationen sollen neue Optimierungspotentiale für chemische Prozesse in verschiedenen Branchen eröffnen.
Lösung & Nutzen:
In der Produktionsanlage wurde ein NIR-Spektrometer mittels Faseroptik mit drei Reaktoren verbunden, in die Messsonden eingebaut wurden. Die Spektren werden während der Kondensation der Melamin-Formaldehyd-Harze (MF) und Phenol- Formaldehyd-Harze (PF) kontinuierlich alle paar Sekunden aufgezeichnet, ohne dafür eine Probe aus dem Reaktor entnehmen zu müssen. Parallel zu den spektralen Daten werden zusätzlich über andere Sensoren relevante Parameter wie Prozesstemperatur und -druck erfasst. Die chemometrischen Modelle, die mit zuvor aufgenommenen Daten kalibriert wurden, analysieren die Spektren und liefern als Ergebnis die gewünschten Prozessparameter.
Es wurde eine voll automatisierte Methode entwickelt, die eine Reaktionsüberwachung und Bestimmung des gewünschten Reaktionsendpunktes bei der Herstellung von Melamin-Formaldehyd-Harzen für dekorative Oberflächen und Phenol-Formaldehyd-Harzen für Mineralwolle ermöglicht. Der Analyseaufwand konnte nun durch Inline-Monitoring mittels
Nahinfrarot-Spektroskopie gänzlich ersetzt werden. Der Abstellpunkt wird automatisch durch die chemometrische Analyse der Infrarotspektren gefunden. Damit werden die Mitarbeiter für andere Tätigkeiten freigespielt.
Die manuellen Probennahmen konnten um fast 90 Prozent reduziert werden, die Mitarbeiter:innen sind frei für andere Tätigkeiten mit höherer Wertschöpfung.