世界で行われているプロセス分析の実例

メトロームは、1987年に最初のオンライン・プロセス分析計をダウ・ケミカル社へ設置しました。

依頼、長い道のりを経て、これまでに10,000台以上を世界中に販売・設置してきました。

メトロームは、第一号機より、難題にも正面から取り組み、お客様の仕様に沿った仕様でプロセス分析計を、ある時は砂漠の中に、ある時は船上に、さらには危険な環境にもプロセス計を設置してきました。その全てにおいて、メトロームはお客様のニーズを理解し要望を実現することに全力を投じてきました。

これまでのご紹介します。

メトロームはチャレンジします – 難題への挑戦と解決は私たちのサクセスストーリーです。

> An explosion-proof analyzer?

> On-site support in the desert?

> Your analyzer ... on a boat?

その1 本当にできるの? ポリプロピレンに含まれる低水分の常時モニタリング測定

お客様

このお客様は世界最大規模の化学メーカーの1つで、メトローム プロセスアナリテックス社のプロセス分析計の長期ユーザーです。メトロームのラボ用分析装置ならびにプロセス分析計の両方でここまでの関係が築けているこのお客様は、難しいアプリケーションを解決する先として、メトローム プロセスアナリテックス社を選ばれました。こちらのお客様が世界的に製造している多くの製品の1つに酸化プロピレン(C3H6O、PO)があります。様々な重要化学物質の製造に使用されていますが、非常に危険で吸湿性が高く、燃えやすい物質です。

課題

POの製造における大きな問題の1つは、副反応が起こさないように、含水量を低く保つことです。こちらのお客様は、他のプロセス分析機器メーカーで解決できなかった大きな課題を抱えてメトロームへコンタクトしてきました。PO中の低濃度の水分量をできるだけ正確に測定がしたい、という問題です。それまでは、水分測定に用いていたシステムは、FT-IRアナライザーをベースにしたもので、メンテナンスの負荷が大きく、その結果、かなりのダウンタイムが発生していました。POは危険で吸湿性が高いため、水分量を最高の精度で、しかも短時間で測定するには、オンライン分析がどうしても必要とのことでした。ラボ分析は時間がかかり、正確な結果を得るためには、手間のかかるサンプル前処理が必要です。製造工程中、もし変化が生じた場合でも短時間で対応して製造へ支障をきたさないようにするため、PO中の低濃度の水分量を測定は「リアルタイム」のモニタリングが必要となります。

解決策

POの危険で燃えやすい性質を考慮すると、丈夫な防爆(ATEX)プロセス分析計が必要だと、メトローム プロセスアナリテックス社は提案しました。プロセス用近赤外分析計 NIRS XDSにはビルトイン型のATEXハウジングが付属しており、最大9つの独立したサンプリングポイントで測定できます。測定は工業グレードのフローセルによりオンラインで行えるため、低濃度水分を正確にモニター(数十ppmを±4 ppmの誤差で)することが可能です。測定結果は4-20 mAで、リアルタイムで(30秒ごとに)お客様のPLCに送られます。

お客様のラボでメトロームの装置を使って、実行可能性検証を行ったあと、プロセス環境で赤外分析計(IR)の結果と近赤外分析計(NIR)の結果の直接比較を行いました。メトロームのNIRS装置のSN比のほうが、それまでのIRのSN比よりはるかに優れており、これもそうした低水分量の測定ではプラスのメリットになります。メトロームはまた、分光分析の結果が正しいことを確認するため、参考分析としてカールフィッシャー水分測定も行いました。メトロームの滴定装置技術担当者の貴重なアドバイスもあり、お客様のラボの作業は効率が向上しました。このプロセス分析計は現在、希釈タワーから最終製品(フィニッシャー)まで、複数の異なるサンプリングポイントで水分量をモニタリングしています。

結論

こちらのお客様は非常に難しい課題を抱えておられましたが、今はPO中の低水分量をリアルタイムで安全にモニターできています。1台の防爆型オンラインプロセス分析計を組み合わせることで、化学的な処理工程を減らし、製品の品質を向上させて、利益を増やすことができるようになりました。

その2 本当にできるの? 砂漠で廃油の精製する際の品質試験

お客様

このお客様は砂漠に遠隔設置された大手原油精製と化学製品製造の企業で、ガソリンからファインケミカルまで広範な製品を製造しています。ガソリン製造は非常に危険な仕事で、安全基準(IECEx)を厳守して、オクタン価(ON)などの主なプロセスパラメータを常時モニタリングする必要があります。信頼できるプロセスデータをタイムリーに提供することが、ダウンストリームのプロセスユニット(接触改質装置)をすばやく最適化して、操業コストを下げながら利益を上げることにつながります。

課題

精製プロセスでは、オクタン価の高い改質油を製造するため、接触改質が高価値の工程と考えられます。接触改質中は、常にプロセスをコントロールして改質油の品質が最適になるよう、化学的な調整を行わなければなりません。この製品は出荷して販売する前に、「米国試験材料協会」(ASTM)規格に厳格に従って市場投入に向けた最終の改質油製品の品質を保証しなければなりません。したがって、プロセスの「リアルタイム」のモニタリングでは精度が特に重要です。

また、この製造工程は危険なエリアで行われるため、丈夫な防爆ソリューションが必要で、短い分析時間(「リアルタイム」分析)で、いかなる製造工程の変化も見逃さない正確なデータが提供できなければなりません。

こちらのお客様では、現在使用されているプロセス分析計はフーリエ変換型赤外分光分析計(FT-NIRS)でした。しかし、これは信頼性が低く、頻繁にメンテナンスや故障による修理でした。さらに、サンプリングシステムの設計が甘いために、信頼して通常のオペレーションに利用できない誤った結果を出してしまうことがありました。

解決策

メトローム プロセスアナリテックス社は、ほとんどすべてのアプリケーションに対応できます。今回のケースでは、プロセス用近赤外分光計(NIR)に再現性の高いサンプルを供給するため、分析計に高性能のサンプル前処理システムを組み合わせる必要がありました。

調製システムは、複数のインラインろ過装置と、常にきわめて正確な測定が継続して行える温度管理されたフローセルで構成されています。調製システムはまた、正しいサンプリングポイントを保証し、検証サンプルの捕集用ポートも備えています。この完全なパッケージにより、ASTMの必要要件をすべて満たすことが可能になります。

そのほか、長期のオペレーションを可能にする丈夫なオンラインフローセルや、防爆性(ATEX)ハウジングなど、工業分析に必要な要件もすべて、この難しいプロセスモニタリングソリューションに統合しました。このように、危険なプロセス環境などの遠隔地で正しいオペレーションを行うには、メトロームのセールス担当者による現地でのサポートおよびトレーニングが最優先で必要で、メンテナンスのガイドラインや、オンラインプロセス分析計がはじき出すデータの意味を把握必要がありました。

結論

現在はメトローム プロセスアナリテックス社が厳しいニーズに合わせて特別に開発したターンキーソリューションを使って、オンラインプロセスモニタリングにより安全に改質油の製造をコントロールできています。危険な地域では、リモートでコントロールできる防爆性アナライザを用いてオンライン測定を行えば、すべての人の作業環境がより安全になります。どんなプロセスの変化にも迅速に対応できるので、ダウンタイムを最小限に抑えて、製造効率を最大限に引き上げられます。カスタマイズされたプロセス分析計からアプリケーションメソッドの開発、さらにはメトロームの技術者によるオンサイトでのトレーニングまで、私たちがお客様のパートナーとしてあらゆる課題を解決します。

その3 本当にできるの?  船上で魚の害虫駆除(シラミ取り)に使用する過酸化水素水の濃度試験

お客様

メトローム プロセスアナリテックス社とは長いお付き合いがある、化学業界の世界的大手企業より、風変わりで難しいアプリケーションの相談がありました。その内容は、操業中の船上の塩風呂で、魚のシラミを治療する薬剤量(シラミ取り剤)を正確に測定できる堅牢な分析装置が必要、というものでした。

課題

薬剤の投薬量を正しく測定して、水質および廃水をモニタリングすることが、政府規格に沿うには欠かせません。魚は一定の量の過酸化水素(H2O2)薬剤を含む海水槽に短時間浸けて、シラミ取りを行います。これにより、付着していた寄生虫が取り除かれ、水からも取り除くことができるようになります。水槽への投薬量が少ないと、寄生虫が魚に付着したまま残り、製品の品質が低下したり、場合によっては魚が死んでしまったりします。しかし、投薬量が多すぎると、魚に酸化的ストレスがかかり、皮膚やうろこが白くなったり死んでしまったりします。したがって、正しく処置を行うには、迅速ですばやい分析が必要となります。

この分析を、陸地から遠く離れた場所にある操業中の船上で行わなければならないということは、オンラインプロセス分析計が、縦揺れ、横揺れのある不安定な場所で、日々の使用に耐えられるだけ頑丈でなければいけません。船上の設置スペースは限られているため、装置はコンパクトであることが必須でした。こうした状況でのプロセスコントロールが、魚の生死を分けることがあります。

解決策

今回は、通常の産業アプリケーションでもなければ、一般的な使用場所でもないため、メトローム プロセスアナリテックス社は、船上で高速分析のためにカスタマイズされた堅牢なプロセス分析計を提案しました! さらに、メトロームの化学エンジニアが、オンライン分析メソッドを開発して、測定の間隔を60秒にまで短縮しました。

結論

現在は、いくつかの改善を加えて、コストをさらに削減できるようになりました:投薬をより正確に行えるようにできたことで、薬剤の削減、不正確な薬剤投与による製品ロスの減少、分析時間の短縮をしたことによる全体の作業の効率化が実現したのです。こちらのお客様とは長いお付き合いであったことから、メトローム社は、他のプロセス装置メーカーでは断っていたカスタムメイドのソリューションを提案することができました。工業分析から遠隔でのプロセスモニタリングまで、メトローム プロセスアナリテック社は単に分析計だけでなく、総合的なプロセスソリューションを提案しています。

アプリケーション冊子ダウンロード

飽和塩水や肥料中に含まれるアンモニアから亜鉛採掘、精製まで、メトロームの得意とする専門分野を詳しくご紹介します - メトロームは全てにおいて実績があります。

メトロームのアプリケーション冊子には、過去40年以上にわたってプロセス業界に販売されてきた広範なアプリケーションの概要を掲載しています。世界中に私たちのプロセス分析計が10,000台以上設置されていることから、課題に合ったソリューションが数多く記載されています。

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ホワイトペーパー:酸化プロピレン製造におけるプロセス分析計の導入事例

酸化プロピレン(PO)製造における、プロセス分析計の導入事例を紹介したホワイトペーパーです。副産物の有無に関わらず、酸化プロピレン製造で使用されているプロセス分析計の導入事例です。

オンラインによる化学分析やオンラインおよびインライン分析のメリットについても解説しています。

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お客様の声

"We found the Metrohm NIRS XDS to be extremely robust and reliable. Maintenance is no issue. Production has been improved significantly. The technical support from Metrohm was outstanding. Developing the necessary models was done quickly!"

Dipl.-Ing. (FH) Christoph Kleimeier, PAT, Dow Chemical, Stade, Germany

メトロームは常に世界中でお客様の近くにいます

メトロームのグループ会社は世界50か国以上にあり、オンサイトでのサービスやトレーニングを現地で、迅速に、現地の言語で行うことができます。

> メトローム プロセスアナリテック社について

信頼と経験

世界中に10,000台を超えるユニットが設置されていることは、メトローム プロセス アナリテック社のプロセスコントロールおよびプロセスモニタリング用システムは、以下を含むあらゆる産業のお客様より信頼を得ている証です:
  • 石油化学
  • 化学
  • 半導体
  • 食品&飲料
  • 製薬
  • めっき
  • 電力/エネルギー
  • 鉱山
  • 廃水処理



メトロームジャパンへのお問い合わせはこちらからも行えます。

And what is your challenge?

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