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Prozessanalytik

Wie die richtigen Analysenmethoden die Prozessanalytik auf die Überholspur bringen

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Welche Hebelwirkung PAT vor allem in Kombination mit Automatisierung entfalten kann, zeigt ein Beispiel aus der Petrochemie: Ein Prozessgaschromatograph kann beispielsweise in einem Steamcracker die komplexen Eingangsprodukte Naphtha & Co. analysieren. Dabei misst und gruppiert er bis zu 200 Komponenten und überträgt die Werte an das Leitsystem. „Dadurch kann das Leitsystem den Prozess automatisch mit dem Rechenmodell regeln, das optimal zu dem jeweiligen Einsatzprodukt passt“, erklärt Peter Berghäuser, Leiter Produktmanagement Prozess Analytik bei Siemens. Angesichts der Tonnagen, die die Petrochemie erzielt, haben selbst kleinste Produktivitätssteigerungen große Wirkung. So kommt der derzeit größte Naphtha-Steamcracker – betrieben von BASF Fina Petrochemicals in Port Arthur/Texas – schließlich auf eine Jahreskapazität von 920 000 Tonnen Ethen.

Um solche ganzheitlichen PAT-Lösungen realisieren zu können, müssen die Analysengeräte in existierende Leit- und Steuerungssysteme der jeweiligen Anwender integrierbar sein. „Und dies möglichst schnell, kostengünstig und ohne zusätzlichen Programmieraufwand“, präzisiert Oliver Schmitt von Malvern Instruments. Nur so gelangt der Anwender zu einer Closed-Loop-Steuerung, welche die Echtzeitmessdaten fortlaufend nutzt, um den Prozess am Optimum zu fahren. „Die Vergleichbarkeit der Chargen, bessere Nutzung der Anlagen und auch die Anlagensicherheit durch die Möglichkeit des direkten Eingreifens, hängen von der unmittelbaren Verfügbarkeit der Messwerte und direkten Rückkopplung zum Prozess ab“, erklärt Schmitt.

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Genau hier ist auch der größte Entwicklungsbedarf, denn die Kunst besteht darin, die dem Prozess abgerungenen Daten intelligent zu verknüpfen und dadurch Softsensoren, also neue qualitätsrelevante Kenngrößen, zu gewinnen. Erst dann kann PAT seine wahren Stärken ausspielen. Und noch etwas kommt hinzu: Längst nicht alle Branchen haben eine vergleichbare Durchdringung mit PAT erreicht, wie die Chemie und die Petrochemie. Das gilt vor allem für die Biotechnologie, wo Anwender bislang vor der Vielzahl der Parameter kapitulieren.

Auch deshalb fasst Mathis Kuchejda, Vorsitzender des Spectaris-Fachverbandes Analysen-, Bio- und Labortechnik, die Zukunft von PAT etwas pragmatischer als die Kollegen des Arbeitskreises Pozessanalytik. „Aufgabe wird es in den kommenden Jahren sein, neue Anwendungen für bestehende Messverfahren zu erschließen.“ Im Bereich der Flüssigkeits- analytik steckt seiner Meinung nach vor allem in Pharma-Anwendungen großes Potenzial. Hat man sich früher auf die Kontrolle einzelner Schritte beschränkt, so kommt hier nun langsam Bewegung ins Spiel. Auch der Produktmanager PAT & Automation von Sartorius, Dr. Sven Groß, sieht, „dass immer mehr Bereiche der Pharmaindustrie zu Analytik- und Softwarelösungen greifen, um die Stabilität ihrer Produktionsprozesse zu erhöhen.“ Die richtige Datenanalyse und eine unkomplizierte Integration der Geräte werden dabei von Bedeutung sein.

Literatur

[1] Industrielle Prozessanalysentechnik

[2] Prof. Dr. Rudolf Kessler, Prof. W. Kessler: Optische Spektroskopie und Chemometrie für wissensbasierte Produkte und Verfahren, Referat VDI Wissensforum, 2011.

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