Schnell und sicher produzieren – BASF-Fachzentrum Prozessanalysentechnik macht Erfahrung und Know-how auch für externe Kunden zugänglich. 

Das Fachgebiet Prozessanalysentechnik umfasst alle Messmethoden zur Bestimmung von Stoffeigenschaften, Stoffkonzentrationen und Gemischzusammensetzungen in Produktionsanlagen der Prozessindustrie. Sie ergänzt die gebräuchliche Instrumentierung, deren Aufgabe es ist, stoffunabhängige Prozessgrößen wie Füllstand, Druck, Durchfluss und Temperatur zu messen.

Das moderne Fachzentrum für Prozessanalysentechnik der BASF am Verbundstandort Ludwigshafen, dessen Geschichte bis in die 30er-Jahre des letzten Jahrhunderts reicht, bietet seine Leistungen längst nicht mehr allein der eigenen Unternehmensgruppe an.

Seine Erfahrungen können auch von Drittunternehmen genutzt werden, denen die Spezialisten des Fachzentrums als kompetente Partner für die Projektierung von Einsatzstoffanalysen, Prozesssteuerung, Verfahrenskontrolle, Produktqualitätssicherung, Emissionsund Arbeitsplatzüberwachung sowie Explosionsschutz zur Seite stehen. Die Leistungen werden dabei grundsätzlich am Bedarf des Kunden ausgerichtet.

Die Messmethoden der Prozessanalysentechnik beginnen bei der Analyse binärer Gemische durch Messung nichtselektiver Größen wie Dichte, Schallgeschwindigkeit, Brechungsindex oder Wärmeleitfähigkeit.

Um eine bestimmte Komponente selektiv in einem Mehrkomponentengemisch zu bestimmen, steht eine große Anzahl Methoden zur Verfügung wie beispielsweise die Absorption von Infrarotstrahlung in einem für die zu messende Substanz relevanten Frequenzbereich.

Chromatographische oder spektroskopische Methoden erlauben darüber hinaus die Bestimmung mehrerer Komponenten in einem Gemisch.

Innovative, zum Teil noch in der Entwicklung befindliche Methoden, die eine bestimmte physikalische Eigenschaft des Gemisches durch gezielte Variation einer unabhängigen Größe über deren Variationsbereich messen und mittels Regressionsanalyse daraus die Konzentrationen der Komponenten bestimmen, lassen das Potential der Prozessanalysentechnik von morgen erkennen.

Dr. Michael Kloska, Leiter des Fachzentrums Prozessanalysentechnik der BASF, beschrieb auf der letzten Namur- Hauptsitzung in seinem Plenarvortrag die Prozessanalysentechnik.

Neben der seit Jahren bekannten Online- Analytik, d.h. im Bypass zum Prozess und fallweise auch mit Probenaufbereitung, setzt sich gerade im Bereich der Spektroskopie nun auch die Inline- Analytik in immer stärkerem Maß durch.

Da hierbei der Messwert direkt im Prozess aufgenommen wird, ist sie an Schnelligkeit der klassischen Online-Analytik überlegen.

Ihre Grenzen findet sie oft bei Aufgabenstellungen, die eine Aufbereitung des Mediums vor der Messung erfordern. In vielen Fällen kann auch die Atline-Analytik zur Steigerung der Wirtschaftlichkeit von Produktionsprozessen beitragen.

Man versteht darunter eine manuelle oder automatisierte diskontinuierliche Probenahme mit nachfolgender Konzentrationsmessung in anforderungsspezifisch automatisierten Geräten der instrumentellen Analytik.

Atline-Analytik wird vor allem im Bereich der Chromatographie sowie bei chromatographischen Koppelmethoden mit der Spektroskopie realisiert.

Angebotsspektrum von der Planung bis zur Wartung

Rund 8.000 Messeinrichtungen der Prozessanalysentechnik tragen allein am Standort Ludwigshafen zur Wettbewerbsfähigkeit der BASF-Produkte bei. „Die Prozessanalysentechnik ist stark interdisziplinär geprägt", erläutert Dr. Volker Huth, Leiter der Fachgruppe Projektierung im Fachzentrum.

In Ludwigshafen arbeiten daher Spezialisten Hand in Hand, die beginnend bei der Auswahl der wirtschaftlichsten Analysenmethoden die Vor- und Nachteile nicht zuletzt auch aus physikalisch-chemischer Sicht mit ihren Auftraggebern erörtern.

Vor allem im Bereich der Spektroskopie und Chromatographie erarbeiten Spezialisten analytische Methoden und fertigen spezielle Applikationen.

Weitere Experten, die neben ihrem Wissen über prozessanalytische Methoden und Anforderungen auch Kenntnisse im Bau von Produktions-Anlagen besitzen, projektieren kundenspezifisch Prozessanalyseneinrichtungen inklusive der Berücksichtigung aller Schnittstellen zu dem Prozess, der Energieversorgung sowie der Signalübertragung an das Prozessleitsystem.

Schließlich sind die Spezialisten für Instandhaltung prozessanalytischer Einrichtungen mit ihrem zusätzlichen Wissen um die Betriebsanforderungen moderner Produktionsanlagen zu nennen.

Sie garantieren nicht nur störungsarme Analyseneinrichtungen zur Überwachung und Steuerung der Produktionen, sie sorgen auch für einen ständigen Erfahrungsrückfluss an die Berater, Applikateure und Projektierer mit dem Ziel, zukünftige Messeinrichtungen weiter verbessert anzubieten.

Die Spezialisten des Fachzentrums können über die rein technischen Dienstleistungen hinaus auch als Bevollmächtigter des Auftraggebers handeln.

Dies umfasst nicht nur das Erstellen technischer Ausschreibungsunterlagen für größere Units sowie die Bewertung der Angebote.

Das Owner's Engineering kann die gesamte Überwachung des Analysen-System-Integrators ab der Unitfertigung über den „factory acceptance test" und „site acceptance test" bis hin zur Einbindung und Inbetriebnahme der Unit in die Produktionsanlage umfassen.

Interessante Innovationsfelder

Die Erfahrungen aus der Instandhaltung fließen in die Verbesserung heutiger Prozessanalysenmesseinrichtungen ein. „Das Verständnis und die sich daraus ableitenden Möglichkeiten der Nutzung neuer analytischer Methoden und Strategien sind der Schlüssel für eine wirtschaftlich erfolgreiche Produktion in der chemischen Industrie. Das wirtschaftliche Potential von Prozessanalysenmesseinrichtungen wird heute zunehmend auch in anderen Industriezweigen, wie beispielsweise der Pharmaindustrie genutzt.", so Dr. Wolfgang Kasten, zuständig für Photometrie und Spektroskopie im Fachzentrum Prozessanalysentechnik in Ludwigshafen.

Einige der aus wirtschaftlichen Gesichtspunkten interessantesten Aufgabenfelder sind:

• Inline-Analytik mit Quantenkaskadenlaser, Raman- und Terahertz-Spektroskopie
• Identifizierung geeigneter analytischer Labormethoden für die Atline-Analytik
• Erweiterung des Einsatzspektrums einfacher, preiswerter, auch nicht stoffspezifischer Prozessanalysengeräten zur Charakterisierung von Mehrkomponentengemischen und Polymerprozessen mit Hilfe der Multivariaten Datenanalyse
• Bereitstellung geeigneter prozessanalytischer Metho den für die Bio- und Nanotechnologie
• Alle unter dem Begriff "Asset- Management" zusammenfassbaren Einrichtungen wie z. B. Bus-Anbindung oder zentralisierte und damit kostenoptimierte Diagnose und Wartung prozessanalytischer Einrichtungen.

Innovationen, die gestern auf den Weg gebracht wurden, ermöglichen heute in vielen Fällen Inline-Messungen, die mit den unmodifizierten Analysengeräten der Hersteller nicht möglich gewesen wären. Als Beispiel seien die im Team von Herrn Dr. Wolfgang Kasten entwickelten Fensterflansche genannt.

Bei der Messung von Sauerstoff in Prozessgasen mittels Diodenlaser-Spektrometer werden damit sowohl sonst störende Reflexionen des Laserstrahls stark verringert als auch Möglichkeiten zur Reinigung der Fenster in situ geschaffen.

Damit wird es möglich, den Laser auch mit dickeren Glasfenstern zu betreiben. Fensterflansche an Reaktoren der chemischen Industrie haben verfahrenstechnisch bedingt in der Regel dickere Glasfenster, als sie der handelsübliche, für Emissionsmessungen gedachte Laser aufweist.

Fazit

Seit den Anfängen der Prozessanalysentechnik in den 30er Jahren des letzten Jahrhunderts können chemische Produktionen immer besser überwacht und optimiert werden.

Der Fortschritt in der Anwendung bekannter Analysenmethoden direkt im Produktionsprozess ermöglicht heute oft erst die optimale Prozessführung. Die auf das Produktionsverfahren angepasste Prozessanalysentechnik ist damit zur Voraussetzung für eine nachhaltig wirtschaftliche Produktion geworden.

In wenigen Jahren werden moderne prozessanalytische Analysenmethoden verbunden mit der langjährigen Erfahrung von Spezialisten für die Prozessanbindung Verfahren ermöglichen, die heute nur im Laboratorium mit großem Aufwand möglich sind.

Kontakt:
Dr. Volker Huth
BASF SE, Ludwigshafen
Tel.: 0621/60-52052
Fax: 0621/60-6652052
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