Realtime monitoring van lage vochtgehaltes in propeenoxide

Klant

Onze klant wordt beschouwd als een van de grootste chemieproducenten ter wereld en is reeds jarenlang gebruiker van Metrohm procesanalyzers. Op basis van de langdurige relatie van dit bedrijf met Metrohm, zowel wat betreft laboratoriuminstrumentatie als procesanalyzers, was het direct duidelijk wie kon worden ingeschakeld voor een uitdagende applicatie: Metrohm Process Analytics. Een van de vele stoffen die het bedrijf wereldwijd produceert is propeenoxide/propyleenoxide (C3H6O, PO), een zeer gevaarlijke, hygroscopische en zeer licht ontvlambare stof die gebruikt wordt bij de productie van verschillende basiscomponenten.

Uitdaging

Een van de belangrijkste aspecten in de PO-productie is het op een laag niveau houden van het vochtgehalte om nevenreacties te voorkomen. Onze klant kwam naar ons toe met een enorme uitdaging die geen enkele andere leverancier kon aangaan: betrouwbare meting van lage vochtgehaltes in propeenoxide. Aanvankelijk werd hiervoor gebruikgemaakt van een analysesysteem op basis van FT-IR analyzers. Die vergden echter veel onderhoud, wat veel downtime met zich meebracht. Daarbij vereist het gevaarlijke en hygroscopische karakter van propeenoxide een online analyse voor de meest nauwkeurige meting van het vochtgehalte en korte analysetijden. Het uitvoeren van laboratoriumanalyses is traag en vereist voor nauwkeurige resultaten ook nog eens een lastige monsterbewerking. Omdat vanwege de hoge doorvoersnelheid in de productie korte reactietijden vereist zijn om in geval van procesvariaties de procesregeling aan te kunnen passen, is ‘realtime’ monitoring van de lage vochtgehaltes in PO een must.

Oplossing

Vanwege de gevaarlijke, zeer licht ontvlambare kenmerken van PO, werd door Metrohm Process Analytics een robuust explosieveilig (ATEX) procesinstrument aangeboden om aan de eisen van de klant te voldoen. De NIRS XDS heeft een ATEX-behuizing en kan tot negen onafhankelijke monsternamepunten meten. De metingen konden online worden uitgevoerd dankzij een industriële flowcel, die het mogelijk maakt om lage vochtniveaus (enkele tientallen ppm met een nauwkeurigheid van ±4 ppm) nauwkeurig te meten. De resultaten worden realtime (elke 30 seconden) via een 4-20 mA verbinding gecommuniceerd naar de PLC van de klant.

Na uitvoering van een haalbaarheidsstudie met ons instrument in het laboratorium van de klant is een directe vergelijking gemaakt tussen de resultaten met IR en NIR in de procesomgeving. De signaal-ruisverhouding (S/N) van onze NIRS-instrumentatie is veel beter dan die van hun vorige IR, wat een extra voordeel is voor de bepaling van zulke lage vochtgehaltes. Metrohm leverde ook instrumentatie voor Karl Fischer-titratie, die werd gebruikt als referentietechniek voor het waarborgen van de juistheid van de spectroscopieresultaten. Op basis van waardevolle input van Metrohm titratie-experts kon de klant ook de werkwijze in het laboratorium verbeteren. De nieuwe industriële procesanalyzer bewaakt nu verschillende monsternamepunten, vanaf de destillatietoren tot aan het eindproduct (finisher).

Conclusie

Onze klant had een echt uitdagend probleem, maar kan nu veilig, realtime lage vochtgehaltes in PO monitoren. De configuratie van een enkele, explosieveilige online procesanalyzer stelt de eindgebruiker in staat om chemische bewerkingen te verminderen, de productkwaliteit te verbeteren en de winst te verhogen.

Download dit document en lees meer over inline waterbepaling

> Application Note: Inline process monitoring of moisture content in propylene oxide

Olieraffinaderij in de woestijn

Klant

Onze klant, die zich op een afgelegen locatie in de woestijn bevindt, is een grote olieraffinaderij en chemicaliënproducent met een breed productenpallet, variërend van benzine tot fijnchemicaliën. De productie van benzine is een zeer gevaarlijke activiteit die een strikte naleving van de veiligheidsnormen (IECEx) en een constante monitoring van de belangrijkste procesparameters zoals het octaangetal (ON) vereist. Door het tijdig verstrekken van betrouwbare procesgegevens kunnen downstream procesinstallaties (zoals een katalytische reformer) snel worden geoptimaliseerd, waardoor de winst wordt verhoogd en de operationele kosten worden verlaagd.

Binnen het raffinageproces wordt reformaat vanwege het hoge octaangetal beschouwd als een hoogwaardige productstroom. Tijdens het katalytisch reformeren moet het proces voortdurend worden gemonitord om aan de hand van aanpassingen in de chemie de kwaliteit van het reformaat te optimaliseren. Voordat het eindproduct kan worden verkocht en verzonden dient het te voldoen aan de strikte ASTM-normen van de ‘American Society for Testing Materials’. Voor een dergelijke kwalificatie voor marktvrijgave is het zeer belangrijk dat de realtime monitoring van het proces precies plaatsvindt.

Bovendien wordt dit proces uitgevoerd in een explosiegevaarlijke zone. Dat vereist een robuuste, explosieveilige oplossing met korte analysetijden (realtime analyse) om voldoende nauwkeurige gegevens te leveren voor het monitoren van de kleinste procesverandering.

De procesanalyzer, die aanvankelijk op deze klantlocatie werd gebruikt, was een Fourier Transform Nabij-Infrarood Spectroscopie (FT-NIRS) analyzer. Deze was niet betrouwbaar en vereiste veel onderhoud en troubleshooting. Bovendien produceerde de analyzer vanwege een slecht ontworpen bemonsteringssysteem foutieve resultaten, waarop je voor een gezonde bedrijfsvoering niet kon vertrouwen.

Oplossing

Metrohm Process Analytics heeft een volledige oplossing voor bijna elke toepassing. Voor deze klant was een analyzer in combinatie met een high-performance preconditioneringssysteem nodig om te zorgen voor een reproduceerbare afgifte van de monsters aan de NIR-procesanalyzer.

Het preconditioneringssysteem bestaat uit verschillende inline filtreersystemen en temperatuurgecontroleerde flowcellen die consistente metingen met hoge nauwkeurigheid mogelijk maken. Het preconditioneringssysteem garandeert ook het juiste afnamepunt van het monster en biedt een aansluiting voor het valideren van de monsterafname. Dit complete pakket maakt het mogelijk om aan alle ASTM-eisen te voldoen.

Andere eisen voor industriële analyse, zoals robuuste online flowcellen voor langdurig gebruik en een explosieveilige (ATEX) behuizing, werden ook geïntegreerd in deze uitdagende procesbewakingsoplossing. Om een goede werking in een dergelijke gevaarlijke procesomgeving te garanderen werd voor deze afgelegen locatie de hoogste prioriteit gegeven aan deskundige lokale ondersteuning en trainingen door specialisten van Metrohm. Daarbij was onder meer aandacht voor de onderhoudsrichtlijnen en de interpretatie van de gegevens die door de online procesanalyzer worden aangeleverd.

Conclusie

Onze klant kan nu veilig de productie van reformaat controleren door online procesbewaking met een turn-key oplossing die speciaal voor de uitdagende eisen van de klant is ontwikkeld door Metrohm Process Analytics. Online metingen in een explosiegevaarlijke omgeving met behulp van een op afstand bediende explosieveilige analyzer maken voor iedereen de werkomgeving veiliger. Een snelle reactie op eventuele procesverstoringen minimaliseert de stilstandtijd en optimaliseert de efficiency van de productie. Van de op maat gemaakte procesanalyzer tot aan methode-ontwikkeling voor deze applicatiemethode, alsmede de trainingen op locatie door onze experts: wij zijn uw partner voor elke uitdaging.

Download dit document en lees meer

> Application Note: Online process monitoring of octane number during catalytic reforming by NIRS following ASTM D2699 and ASTM D2700

Vissen ontluizen op een varende boot

Klant

Onze klant, die een belangrijke wereldwijde speler is in de chemische industrie, heeft een langdurige relatie met Metrohm Process Analytics en weet wie hij kan vertrouwen voor vragen over zijn uitdagende, niet-alledaagse toepassingen. In dit geval werd gezocht naar een robuuste oplossing voor het nauwkeurig meten van een medicijn, waarmee vissen, die in een een zeewaterbad op een varend schip zwemmen, tegen zeeluizen worden behandeld. Eenvoudig toch?

Uitdaging

Het waarborgen van de juiste dosering van de medicatie en het bewaken van de waterkwaliteit en de afvalstroom is essentieel voor het voldoen aan de overheidsnormen. Vissen worden gedurende korte tijd in zeewaterbaden gebracht waar precieze hoeveelheden inzitten van een ontluizingsmiddel dat is gebaseerd op waterstofperoxide (H₂O₂). Hierdoor komen parasieten los, die op de vis zitten, waarna ze uit het water kunnen worden gefilterd. Bij een te lage dosering van het middel blijven de parasieten vastzitten aan de vis, wat leidt tot een product van lage kwaliteit of zelfs de dood van het dier. Een te hoge dosering kan oxidatieve stress bij de vissen veroorzaken, wat kan leiden tot een bleke huid en schubben, of zelfs de dood. Daarom is een snelle analyse- en responstijd essentieel voor een nauwkeurige behandeling.
Het feit dat deze analyse op een varende boot in afgelegen gebieden moet worden uitgevoerd, betekent dat onze online procesanalyzer robuust genoeg moet zijn om dagelijks te worden ingezet op een onstabiele basis bij schommelende, deinende bewegingen. De beperkte ruimte aan boord betekende dat een kleine footprint absoluut noodzakelijk was. Procescontrole kan in deze situatie het verschil maken tussen leven en dood van de dieren.

Oplossing

Metrohm Process Analytics stelde aan deze klant een robuuste oplossing voor, die volledig was toegesneden op een snelle analyse op het schip. Dit was zeker geen typische industriële toepassing of locatie! Bovendien ontwikkelde ons team van deskundige chemici een online analysemethode, waarbij er minder dan 60 seconden tussen de metingen zit.

Conclusie

Onze klant bespaart nu geld door verschillende verbeteringen, die samenhangen met het gebruik van het analysesysteem: minder medicatiegebruik door een nauwkeurigere dosering, minder productverlies ten gevolge van onnauwkeurige medicatie en in het algemeen betere werkwijzen door de snelle analysetijden. Onze langdurige relatie met deze klant heeft ons in staat gesteld om een op maat gemaakte oplossing te presenteren waar andere leveranciers niet aan zouden beginnen. Voor industriële analyse tot aan procesbewaking op afstand bieden wij een geïntegreerde procesoplossing, niet alleen een analyzer.

Download deze documenten en lees meer