Neue Märkte verlangen besondere Kompetenzen – Globale Analytiklösungen unter Beachtung regionaler Anforderungen.

Die Einsatzmöglichkeiten moderner Prozessanalytik wachsen permanent und erschließen neue und interessante Anwendungen – vorausgesetzt, man versteht die Situation beim Kunden und kennt die Technik.

Eine besondere Herausforderung bilden die neuen Märkte, die für ihre Investitionen die beste Technik wollen, traditionell aber kein gewachsenes Know-how im Land haben. Hersteller, die regional optimierte Kundenlösungen anbieten wollen, müssen mit Kompetenz vor Ort präsent sein.

Dabei liefert die Prozessanalytik substanzspezifische Online-Informationen und ist die Spürnase im Prozess. Sie bietet dem Betreiber wertvolle Informationen und ist wichtige Voraussetzung für eine effiziente Prozessautomatisierung.

Dabei erschließen die Mikro-Gas-Chromatographie (GC) und die Laserspektrometrie neue interessante Anwendungsfelder.

 

Suche nach Lösungen

Die zunehmende Komplexität der Technologien macht es immer schwerer, die bestmögliche applikative Lösung und Systemkonfiguration zu finden. Moderne Prozess-GCs zeichnen sich durch hohe Flexibilität aus.

Dadurch können auch komplexeste Messaufgaben gelöst werden. Bei der analytischen Methodenentwicklung eines Prozess-GCs gibt es vielfältige Anpassungsmöglichkeiten.

Dabei werden die Dosier- und Detektionstechnik, Trennsäulen, Trägergase und ihre Strömungsgeschwindigkeiten und Temperaturen sowie die Trennsäulenschaltung betrachtet und optimiert.

Wichtige neuere Trends sind die parallele Chromatographie, um schnelle Messungen zu realisieren, die Verdichtung der Messaufgaben auf einen oder wenige Analysatoren mit dem Ziel der Kosteneinsparung und Mikro-Prozess-GCs mit Multi-Inline-Detektoren.

Diese eröffnen die Möglichkeit einer automatischen Optimierung von Methodenparametern wie des Rückspülzeitpunkts oder der Auswerteparameter und damit letztlich eine Verbesserung der Online-Verfügbarkeit von Prozess-GCs. Oft entstehen besonders attraktive analytische Lösungen durch die Kombination von klassischer Chromatographie mit der Mikro-Prozess-Gas-Chromatographie.

 

Beispielhafte Applikationen

Ein Beispiel dafür ist die Anwendung in einem Naphthacracker, den die Lonza Gruppe im schweizerischen Visp zur Herstellung von Ethylen, Acetylen und Wasserstoff betreibt.

Das dabei eingesetzte Brenngas und das beim Crackprozess entstehende Rohgas werden mit Hilfe von zwei Maxum Prozess-Gas-Chromatographen direkt während des laufenden Prozesses analysiert.

Maxum ist mit dem flexiblen Doppelofen-Konzept aus einem energiesparenden Airless-Ofen und einem programmierbaren Airbath-Ofen ausgerüstet. Dabei lassen sich verschiedene Detektoren einsetzen, um auch komplexe Analysen in einem Prozess vornehmen zu können.

Der bewusst einfache und ventillose Aufbau dieses Gerätes erlaubt die gleichzeitige Analyse von bis zu acht Komponenten innerhalb eines rund zweiminütigen Zyklus.

Dadurch kann auf die bisherige Offline-Analyse verzichtet werden. Zur Überwachung des Flüssiggases wird bei Lonza der extrem kompakte Microsam Gas-Chromatograph eingesetzt. Er lässt sich ohne aufwändige Umbaumaßnahmen in nahezu jede Anlage integrieren.

Die gesamte Technik ist gerade mal so groß wie eine Untertasse. Die Multidetektion des Microsam liefert außergewöhnlich präzise Messergebnisse, denn das Wärmeleitfähigkeits-Detektoren-Array misst nicht nur an allen Säulen- und Spülausgängen, sondern erfasst auch den Dosierpeak vor der Trennsäule.

Eine neuartige elektronische Druckregelung sorgt außerdem für eine wartungsfreie Säulenschaltung. Ein weiteres Beispiel für eine gelungene Optimierung einer schon länger bekannten Messaufgabe ist die Feuchtemessung in Chlor.

Traditionell wird mit coulometrischen Phosphorpentoxid Messzellen gearbeitet. Der Nachteil liegt in einer langsamen Ansprechgeschwindigkeit, Hysterese sowie aufwendigem Kalibrationsbedarf.

Mit dem Laser lässt sich die Messung inline, schnell, hysteresefrei und ohne Kalibrationsaufwand realisieren. Da die Messung kritisch für die gesamte Anlage ist, ging der Installation eine sorgfältige Qualifizierung voraus, bei der Kunde und Hersteller intensiv zusammengearbeitet haben. Fast immer wird die besondere Situation beim Kunden analysiert und darauf ein gezieltes Lösungskonzept erarbeitet.

Typische Anforderungsschwerpunkte liegen in den Bereichen Kalibration, Querempfindlichkeit und Repräsentanz der Messung. Bei der Systemintegration spielen regionale Anforderungen eine besondere Rolle, z. B. lokale Normen für elektrische Sicherheit und Explosionsschutz und die unterschiedlichen Temperaturbelastungen. Analytische Lösungen können nach sehr unterschiedlichen Kriterien optimiert werden.

Oft gilt die Optimierung der Wirtschaftlichkeit einer Investition als Kriterium. Dabei sind die Leistungsfähigkeit und der daraus resultierende Nutzen der Analytik und die Cost of Ownership zentrale Kenngrößen.

Der Nutzen der Analysentechnik geht von der Kostensenkung über Qualitäts-, Umwelt- und Assetmanagement bis zur Anlagensicherheit. Es spielen die Kosten der Investition, von Engineering und Installation, die Kosten für Energie und Betriebsstoffe sowie Wartung eine Rolle.

Ferner ist die Investitionssicherheit ein wichtiger Faktor, denn der Betreiber möchte auch in Zukunft von neuen Entwicklungen profitieren und innovierte Analysentechnologien leicht in vorhandene Anlagen einbinden können.

Beim Betrachten dieser Einflussfaktoren entstehen üblicherweise Zielkonflikte, die im Dialog mit dem Kunden gelöst werden müssen, um eine maßgeschneiderte und kundengerechte Systemlösung zu finden.

Die detaillierte Kenntnis der Leistungsfähigkeit moderner Prozessanalysentechnik und deren Einsatz in den unterschiedlichen Prozessumgebungen ist dabei eine wesentliche Voraussetzung.

 

Regionale Anforderungen im Blick

In den traditionellen Hauptmärkten Europa und Amerika funktioniert das Zusammenspiel von Kompetenz auf Hersteller und Kundenseite gut, weil das Know-how historisch gewachsen ist.

Investitionen in Neuanlagen erfolgen heute aber überwiegend in Märkten, die diese gewachsenen Strukturen nicht haben. Dabei spielen Planungsbüros und Anlagenbauer eine wichtige Rolle.

Deren Expertise ist aber oft fokussiert auf die Verfahrenstechnik oder das mechanische Engineering, weniger auf die Analysentechnik, wo oft spezifisches Wissen um die Erarbeitung von Lösungen und Konzepten in der Analysentechnik fehlt.

Besondere Wachstumsdynamik zeigt China, wo seit Jahren mit großem Einsatz in die Grundstoffindustrie investiert wird. Dabei wird oft westliches Know-how genutzt, das über Joint Ventures eingebracht wird. Die Betreiber erwarten den besten Stand der Technik für die neuen Anlagen.

Bei der Entwicklung und Umsetzung des Konzepts spielen lokale Gegebenheiten eine wichtige Rolle. Die analytischen Spezifikationen werden von dem Betreiber der Anlage, vom Lizenzgeber und vom Errichter beeinflusst.

Sie können je nach Anlagentyp und Erfordernissen nach unterschiedlichen Kriterien optimiert werden.

Derartige Priorisierungen fallen in Abhängigkeit von lokalen Gegebenheiten oft unterschiedlich aus. Hersteller, die regional optimierte Kundenlösungen anbieten wollen, müssen daher mit Kompetenz vor Ort präsent sein. Bei Siemens sind Vertrieb und Kundensupport weltweit in die bestehenden Landesgesellschaften integriert.

Dadurch wird sichergestellt, dass jeder Kunde schnell einen Ansprechpartner in seiner Nähe findet, der sich um sein Anliegen kümmert. Ergänzend dazu sind Experten für Prozessanalytik in regionalen Kompetenz- und Lösungszentren organisiert.

Diese stehen in einem synergetischen Verbund und greifen auf gemeinsam genutztes Expertenwissen zu, wie zum Beispiel global zugängliche Datenbanken, in dem das applikationsspezifische Knowhow in der Chromatographie erfasst ist.

 

Lösungszentrum Prozessanalytik in China

Mit der Forcierung von Investitionsprojekten in der Chemie und Petrochemie in den letzten Jahren hat sich Siemens Prozessanalytik zunehmend in China engagiert.

Zunächst wurden überwiegend Produkte aus westlicher Fertigung importiert. Danach wurde ein Reparatur-, Applikations- und Trainingszentrum für Prozessanalytik in Shanghai aufgebaut und damit analytische Kernkompetenz in China verfügbar.

Durch die Akquisition des Systemintegrators Eastime Automation wurde 2006 die gesamte Bandbreite analytischer Lösungskompetenz unter dem Dach der Siemens Process Automation Shanghai (SPAS) vereinigt.

Die Firma beschäftigt 70 Mitarbeiter und liegt mit ihrem Standort in der Songjiang Export Processing Zone in Shanghai ideal in Bezug auf seine Nähe zu wichtigen Entscheidungsträgern und Investitionsstandorten in der Chemie und Petrochemie.

 

Kontakt

Dr. Frank Diedrich,
General Manager Prozessanalytik
Siemens Automation and Drives, Karlsruhe
frank.diedrich@siemens.com
www.siemens.com/processanalytics