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Artikel und Hintergründe zum Thema

TOC-Prozesstag in Duisburg

Neues aus der Prozessanalysentechnik

Mitte März 2017 war Shimadzu zum zweiten Mal Gastgeber des TOC-Prozesstags. Anwender, Planer und Ingenieure aus Industrie und Wissenschaft trafen einander, um sich über den Stand der Prozessanalysentechnik auszutauschen.

Reger Austausch und interessante Vorträge beim 2. TOC-Prozesstag in Duisburg.

Die Bestimmung des TOC (Total Organic Carbon = gesamter organischer Kohlenstoff) ist in vielen Industrien von großer Bedeutung. Der Summenparameter gibt in einem Analysenwert die gesamte Konzentration des Kohlenstoffs aus organischen Verbindungen an. Die Bestimmung lässt sich im Labor sowie als Online-Messung im Prozess sicher und einfach durchführen. Shimadzu bietet für die Analyse im laufenden Prozess aktuell die Systeme der TOC-4200-Serie an.

Als Plattform für Erfahrungsaustausch und „Netzwerken“ für die Anwender von Prozessanalysentechnik hat Shimadzu vor zwei Jahren das erste Mal den TOC-Prozesstag veranstaltet. Er findet nun im Wechsel mit den bereits seit 15 Jahren bestehenden TOC-Anwendertreffen statt. Wie schon zum ersten TOC-Prozesstag, berichteten Referenten aus Wirtschaft und Wissenschaft über ihre Erfahrungen und Anwendungen, um sie mit den Teilnehmern zu erörtern.

Shimadzu TOC-4200 mit MCERTS-Akkreditierung.

Kontrolle von Reinwasser 
In vielen Anwendungen entspricht der TOC unerwünschten Verunreinigungen. Gerade bei der Verwendung von reinen Wässern spielt ihre Kontrolle eine wichtige Rolle. Dr. Raoul Schröder (Bürkert Werke), zeigte, dass aber auch die Peripherie der verwendeten Anlagen einen Einfluss auf die Wasserqualität hat. 

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Bürkert, u.a. Hersteller von Ventilen und Ventiltechnik, untersucht den Einfluss von verschiedenen Bauteilen einer wasserführenden Anlage hinsichtlich der Verunreinigung des Wassers. Das Wasser kommt beim Fließen durch die Anlage mit verschiedenen Anlagenteilen in Berührung, wie Pumpen, Rohren oder Ventilen. Dabei kann es zur Mobilisierung von unterschiedlichen Verbindungen aus den Bauteilen kommen, die das Wasser verunreinigen. Die Größenordnung der Verunreinigungen liegt hier zwar im unteren ppm-Bereich, ist aber im Hinblick auf die Nutzung von Reinstwasser von Bedeutung – und ganz bestimmt zur Qualitätssicherung für Hersteller von wasserführenden Bauteilen. 

Steigende Produktionsqualität
Die Anforderungen an die moderne Produktion steigen stetig an. Neben dem ständigen Anspruch, die Kosten zu senken sowie Energie und Rohmaterialien einzusparen, soll gleichzeitig die Produktionskapazität erhöht werden, ebenso Effizienz und Flexibilität – und das bei immer höheren Qualitätsansprüchen. „Um diese Anforderungen zu erfüllen, ist es notwendig, eine höhere Datendichte für die automatisierte Prozesskontrolle zu erzeugen“, sagte Andreas Gräfe von der Lanxess Deutschland, der den allgemeinen Nutzen der Pro-zessanalysentechnik (PAT) erläuterte. 

Referententeam (von links nach rechts): Dr. Raoul Schröder (Bürkert Werke), Bettina Gierszewski (Shimadzu Europa), Mischa Dings (Shimadzu Deutschland), Ralf Kienle (Clariant Plastics & Coatings Deutschland), Dr. Tomas Sauter (Covestro Deutschland), Andreas Gräfe (Lanxess Deutschland) und Sascha Hupach (Shimadzu Deutschland).

Die Verwendung von Laboranalytik gerät dabei immer mehr in den Hintergrund. Kaum eine großtechnische Anlage wird heutzutage angefahren, ohne dass entsprechende Pro-zessanalytik Daten zur Prozesssteuerung liefert. Dabei liegt der Anspruch an die verwendeten Systeme vor allem auf der möglichst hohen Verfügbarkeit sowie der Steigerung der Datendichte. Die Prozesstechnik nutzt auf diese Weise der Anlagensicherheit und Prozess-Sicherheit, aber auch dem Mitarbeiter- und dem Umweltschutz.

Exaktere Produktionssteuerung
Moderne Systeme der Online-Messtechnik haben mit Verfügbarkeiten von 99 % oder mehr die notwendige Zuverlässigkeit zur automatisierten Prozessführung. Andreas Gräfe machte dies an einem Praxisbeispiel deutlich: Die Überwachung eines Abwassers wurde vor dem Einsatz von Prozesstechnik bislang durch entsprechende Laboranalysen durchgeführt. Inklusive Probennahme und Transport dauerte die Durchführung einer TOC-Analyse etwa 40 min. Durch den Einsatz eines Prozess-TOC werden Analysendaten im Takt von 10 min „automatisch“ geliefert. Durch die höheren Datenmengen wird das Abwasser engmaschiger kontrolliert. Der Betrieb bekommt mehr Informationen über sein Abwasser und kann dadurch seine Produktion exakter steuern. Die anfallenden Kosten zur Reinigung in der Kläranlage können nun besser (nach dem Verursacherprinzip) abgerechnet werden. Und auch die Meldungen an die Behörden sind durch die hohe Datendichte genauer.

Leistungs- und Zuverlässigkeitsstandards
Um die hohe Verfügbarkeit von Prozessanalysatoren zu belegen, hat die Umweltagentur von England und Wales (UK) ein Zertifizierungssystem für Mess-Einrichtungen entwickelt – die MCERTS-Akkreditierung. Es stellt Unternehmen Rahmenbedingungen und Qualitätsziele für Mess-Systeme, um die Anforderungen der Behörde an die Umweltüberwachung einzuhalten. Nach und nach entwickelt sich MCERTS zu einem von Organisationen weltweit geforderten Leistungs- und Zuverlässigkeitsstandard. Mit akkreditierten Geräten stellen Unternehmen und Behörden sicher, dass sie das Möglichste zum Schutz ihrer Umwelt tun. 

Voraussetzungen für Prozessanalysatoren, das MCERTS-Zertifikat zu erhalten, sind verschiedene Laborversuche sowie ein 3-monatiger Feldtest unter Realbedingungen. Die Messungen werden von einer unabhängigen Prüfstelle nach vordefinierten Prüfverfahren durchgeführt. Den Mess-Systemen der TOC-4200-Serie von Shimadzu wurde die MCERTS-Akkreditierung erteilt. TOC-Produktmanagerin Bettina Gierszewski, Shimadzu, berichtete in ihrem Vortrag von MCERTS und den durchgeführten Testmessungen sowie den Ergebnissen des Praxistests des TOC-4200.

TOC-Gehalt und Abwasser-Entsorgung
Ralf Kienle, Clariant Plastics & Coatings Deutschland, berichtete über die Verwendung von Labor- und Online-Messungen zur Kontrolle von Betriebsabwässern. In dem pigmentherstellenden Betrieb fallen aus verschiedenen Reinigungsstufen Abwässer an, die in regelmäßigen Abständen in die Kläranlage des Chemiepark Hoechst geleitet werden. 

Der TOC-Gehalt der Abwässer gilt als entscheidendes Kriterium zur Entsorgung. Bis vor einiger Zeit wurde diese Analytik durch ein Laborsystem zuverlässig durchgeführt. Durch Einsatz eines Online-Messsystems wird nun Zeit eingespart. Zudem kann durch die Anbindung des Analysators an das Prozessleitsystem frühzeitiges Ablassen des Abwassers durch menschliches Versagen verhindert werden. Während der Analysenzeit werden über das Prozessleitwerk automatisch alle Pumpen gesperrt. 

Planungsstufen und Projektabwicklung
Als letzter Referent am 2. TOC-Prozesstag gewährte Dr. Thomas Sauter von Covestro Deutschland einen interessanten Einblick in die unterschiedlichen Planungsstufen und in die Projektabwicklung der Prozessanalysentechnik in Investitionsprojekten. Dabei zeigte er den bewährten Projektablauf zum Bau von „steckerfertigen“ Analysencontainern. Diese wurden durch die PAT-Spezialisten von Covestro für verschiedenste Projekte entworfen, gebaut und bis an ihren Bestimmungort transportiert, etwa eine Chemiefabrik in China. Thomas Sauter zeigte auf, was es hierbei zu beachten gibt und wie viele unterschiedliche Ansprechpartner zu beteiligen sowie Gewerke zu berücksichtigen sind.

Sascha Hupach

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