Systemy pomiaru tlenu Rozwiązania do pomiaru tlenu In-situ Dostarczamy wymierne korzyści dla procesu
METTLER TOLEDO kompetencja METTLER TOLEDO Zaangażowanie na rzecz innowacji i jakości Grupa METTLER TOLEDO Nasza firma specjalizuje się w dostarczaniu urządzeń precyzyjnych i związanych z nimi usług dla klientów przemysłowych. W 2010 roku firma METTLER TOLEDO odnotowała zysk w wysokości około 2 miliardów dolarów. Od 1997 roku akcje firmy znajdują się w publicznym obrocie na Nowojorskiej Giełdzie Papierów Wartościowych. Firma o zasięgu międzynarodowym METTLER TOLEDO dysponuje ogólnoświatową siecią dystrybucyjną i zatrudnia ponad 11 000 pracowników. Wspieramy naszych klientów przemysłowych, dostarczając kompletne rozwiązania dla każdego etapu produkcji począwszy od odbioru surowców, przez wszystkie etapy procesu produkcji włącznie z pomiarami in-line, aż po ostateczną kontrolę pakowania, logistykę i wysyłkę. Urządzenia produkowane przez METTLER TOLEDO są stosowane w fazach badań i rozwoju oraz podczas sterowania procesami i kontroli jakości. Główni odbiorcy to przedsiębiorstwa działające w branży farmaceutycznej, biotechnologicznej, chemicznej, spożywczej oraz kosmetycznej. Innowacja i jakość Nasza firma cieszy się doskonałą renomą, jako jedna z najbardziej innowacyjnych firm, przeznaczając ponadprzeciętne nakłady na badania i rozwój. Dokładamy wszelkich starań, aby osiągnąć najwyższy poziom jakości produktów. Dzięki kompleksowemu zarządzaniu jakością zarówno na poziomie produktu, jak i procesu produkcji pomagamy naszym klientom sprostać międzynarodowym standardom. Dział kontroli procesów przemysłowych Dział kontroli procesów przemysłowych będący częścią grupy METTLER TOLEDO koncentruje działania na systemowych rozwiązaniach analitycznych typu in-line dla przemysłowych procesów produkcji. Dział składa się z dwóch jednostek biznesowych: Ingold oraz Thornton. Obie jednostki to światowi liderzy w swoich branżach oraz dostarczanych technologiach. Przedstawiciel (centrala) Przedstawiciel (oddział) Produkcja Firma (centrala) Firma (oddział) 2
Wiodąca analityka procesowa Ingold i Thornton mają wieloletnie doświadczenie w zakresie tworzenia innowacyjnych rozwiązań o wysokiej jakości dla wymagających zastosowań kontroli przetwarzania cieczy. Firma Ingold została założona w 1948 roku przez dr. Wernera Ingolda. Obecnie Ingold zapewnia największy wybór rozwiązań analityczno-pomiarowych typu in-line do kontroli przemysłowych procesów produkcji w branży biotechnologicznej, farmaceutycznej, chemicznej oraz wśród producentów napojów. Firma Ingold oferuje systemy pomiarowe ph/orp, tlenu rozpuszczonego (DO), rozpuszczonego CO 2, przewodności oraz zmętnienia. Firma Thornton Inc założona w 1963 roku przez dr. Richarda Thorntona, wykładowcę Instytutu Technologii w Massachusetts, od 2001 roku jest częścią działu kontroli procesów przemysłowych. Thornton jest liderem na rynku analityki wody ultraczystej i czystej, oferując technologię będącą uzupełnieniem systemów pomiarowych firmy Ingold. Analiza In-situ: pomiary tam, gdzie ma to znaczenie Kontrola tlenu gazowego w procesie produkcji jest niezbędna do zapewnienia bezpieczeństwa dla środowiska, ludzi oraz zasobów produkcyjnych. Dla zachowania wymogów bezpieczeństwa ważne jest zapewnienie starannej kontroli procesów wymagających obecności tlenu jako reagenta. Bazując na wieloletnim doświadczeniu, stworzyliśmy systemy pomiaru tlenu, które wyróżnia: Pomiary In-situ: systemy wykonują pomiary bezpośrednio w strumieniu gazu. niski koszt użytkowania: doskonałe wyniki pomiarowe bez konieczności pracochłonnej konserwacji wytrzymałość i wieloletnia stabilność podczas ciągłego użytkowania w trudnych warunkach Specjalistyczna wiedza naszego międzynarodowego zespołu zapewnia wsparcie w następujących obszarach: zwiększenie niezawodności procesu produkcji, optymalizacja wydajności produkcji, redukcja kosztów konserwacji oraz liczby wymaganych części zapasowych. M420 InPro 6850 ig M400 GPro 500 HART FIELD COMMUNICATION PROTOCOL 3
Rozwiązania In-Line Pomiary tlenu In-situ Koniec martwienia się o najsłabsze ogniwo procesu Pomiar próbkowy jest trudny bez skutecznego kondycjonowania gazu. METTLER TOLEDO oferuje czujniki, które można instalować bezpośrednio w strumieniu gazu, co pozwala uniknąć problemów z próbkowaniem i kondycjonowaniem. Pomiary próbkowe... Wyznacznikiem niezawodności analizatora do pomiarów próbkowych tlenu jest niezawodność najsłabszego ogniwa procesu. W procesach o wysokim stopniu zagrożenia niezawodność systemu ma największe znaczenie. Porównanie: Pomiar próbkowy a pomiar In-Situ Wejście próbki Zawór Pompa Miernik przepływu W procesach wymagających ciągłego monitorowania każdy nieplanowany przestój bezpośrednio wpływa na wydajność. NOWOŚĆ Przetwornik...co ma swoją cenę Urządzenia do pomiarów próbkowych to złożone systemy, których niezawodność zależy od poszczególnych elementów. Regularnie pojawiające się problemy to: serwis i naprawa podzespołów, zatkanie linii wywołane wilgocią lub pyłem, powolna reakcja wynikająca z długości linii próbkowania. Czujnik polarograficzny Analizator TDL Przetwornik 10 głównych powodów do zastosowania pomiaru in-line Nie wymaga próbkowania i kondycjonowania: mniej części, mniej awarii Pomiar bezpośrednio w strumieniu gazu: dokładniejsze wyniki pomiarów Koniec z kłopotliwą konserwacj łatwa i szybka kalibracja Szybki zwrot nakładów: zwrot kosztów inwestycji najczęś maksymalnie po 6 miesiącach 4
Płuczka Filtr Chłodnica Analizator 02 Wyjście próbki Wykonywanie pomiarów tam, gdzie mają one znaczenie Oferowane przez METTLER TOLEDO technologie z zakresu pomiaru tlenu umożliwiają wykonywanie pomiarów In-situ, bez konieczności próbkowania i kondycjonowania gazu. Pomiar próbkowy Cena/wydajność Konserwacja Niezawodność Cena/wydajność Konserwacja Niezawodność Pobór próbki i kondycjonowanie nie są łatwe Typowe wady systemów pomiaru próbkowego to: pracochłonne przygotowywanie systemu źle dobrane komponenty fazy kondycjonowania próbki długotrwałe przestoje spowodowane konserwacją systemu Pomiar In-Situ: wprowadzenie czujnika bezpośrednio do procesu Niezawodność dzięki prostocie Dzięki przepływowemu analizatorowi tlenu zamontowanemu bezpośrednio na linii produkcyjnej próbkowanie i kondycjonowanie gazu stają się zbędne. Uzyskujemy wiarygodne wartości pomiarowe tlenu zapewniające dokładniejszą i bardziej niezawodną kontrolę tlenu. Pokryte membraną czujniki polarograficzne są w dużej mierze odporne na wilgoć i kurz: doskonale sprawdzają się w przypadku tworzenia osłony z gazu obojętnego i intertyzacji. Analizatory TDL (Tunable Diode Laser) zapewniają najwyższy poziom niezawodności i najszybszy czas reakcji w zakresie sterowania procesem oraz wymogów bezpieczeństwa. Odwiedź centrum kompetencyjne www.mt.com / o2-gas ą: Czujnik niewrażliwy na wilgoć: możliwy pomiar w mokrych strumieniach gazu Prewencyjna konserwacja: dzięki wbudowanej technologii ISM Łatwa konfiguracja systemu: możliwa także w strefach zagrożonych wybuchem ciej Trwała konstrukcja systemu: do zastosowań w najtrudniejszych warunkach Wymiana czujnika podczas pracy: Powtórna kalibracja bez przerywania procesu Prosta konserwacja: nie wymaga specjalistycznej wiedzy 5
Sterowanie procesem i bezpieczeństwo Laserowa precyzja pomiaru w strumieniu gazu Nowoczesne sterowanie procesem W przypadku kontroli stężenia tlenu wykonywanej w trudnych warunkach przy użyciu potencjalnie szkodliwych komponentów niezbędne jest dokładne zbadanie wszystkich czynników wydajności analizatora tlenu. Zapobieganie eksplozjom Analizator powinien być umieszczony jak najbliżej odbywającego się procesu. Jest to szczególnie ważne w przypadku szczegółowych kontroli ze względu na zapewnienie bezpieczeństwa w procesach z zagrożonych wybuchem. Często zdarza się, że analizatory do pomiarów wyposażone w wyrafinowane systemy próbkowania i kondycjonowania nie dostarczają wiarygodnych pomiarów, jeśli nie są odpowiednio konserwowane. Podejmowanie decyzji staje się łatwe arkusz porównawczy Koszty eksploatacji systemu próbkowego a Analizatora TDL (Tunable Diode Laser) 100 Systemy pomiaru próbkowego 90 TDL 80 70 60 50 40 30 20 (TDL = próbkowanie Próbkowanie 10 niepotrzebne) 0 Analizator Próbkowanie Inżynieria Szkolenie Konserwacja Oszczędności do 60% Zmniejszenie kosztów eksploatacji Rozwiązanie TDL znacząco obniża koszty związane z żywotnością systemu. Analizator TDL i czujniki In-Line Analizatory tlenu TDL (Tunable Diode Laser) firmy METTLER TOLEDO oferują najlepsze aspekty obu rozwiązań: niezawodność pomiarów In-situ i wydajność analizatora gazowego. Ponadto innowacyjna konstrukcja sondy METTLER TOLEDO pozwala na ograniczenie działań instalacyjnych i konserwacyjnych do absolutnego minimum. Zastosowania Kontrola bezpieczeństwa Rafinerie Flary Oksychlorowanie w zakładach EDC Zakład VCM Systemy odzyskiwania pary Jednostki FCC Ograniczenie niezbędnych prac konfiguracyjnych pozwala zmniejszyć koszt instalacji nawet o 40% w porównaniu z analizatorami TDL z konstrukcją krzyżową. 6
Seria GPro 500: Wygodne czujniki In-situ i wydajny analizator Laser diody z wbudowanym wzorcem PENDING C US PENDING Możliwość modułowego dostosowania do procesu PENDING Dysza czyszcząca Laser i czujniki w jednej głowicy czujnika Składana ścieżka optyczna zwiększa dokładność Wytrzymała konstrukcja czujnika In-situ Wygodny interfejs użytkownika Seria METTLER TOLEDO GPro 500 korzysta z uniwersalnego Max. C Days of operation DLI przetwornika ACTM400 umożliwiającego MAX łatwą konfigurację systemu i zaawansowaną diagnostykę. Dynamic Lifetime Indicator Adaptive Calibration Timer Max. Temperature/ODI Termin konserwacji: wykonywana w czasie TTM rzeczywistym CAL ocena jakości ścieżki optycznej. Time to Maintenance Calibration History Dynamiczny wskaźnik Max. C żywotności: pozostały Days of operation czas spodziewanej żywotności lasera diody. DLI Dynamic Lifetime Indicator TTM Time to Maintenance ACT Adaptive Calibration Timer CAL Calibration History MAX Max. Temperature/ODI Podsumowanie korzyści Instalacja jednokołnierzowa Pomiar In-Situ Łatwa instalacja Niskie koszty eksploatacji Kompaktowa konstrukcja Praktycznie bez konieczności konserwacji Intuicyjny interfejs użytkownika w terenie Niskie zużycie gazu czyszczącego 7
Inertyzacja Kontrola inertyzacji in-line Sam pomiar, bez próbkowania Zniwelowanie ryzyka eksplozji w procesach wykorzystujących łatwopalne rozpuszczalniki i potencjalnie wybuchowe materiały to w każdej branży rzecz najistotniejsza. Polarograficzne czujniki tlenu oferują doskonałą jakość pomiaru poziomu tlenu przy niskich kosztach użytkowania. Niechciany tlen Inertyzacja to przede wszystkim ciągłe unikanie ryzykownych sytuacji przez utrzymywanie stężenia tlenu poniżej poziomu LOC (maksymalne stężenie tlenu) po odjęciu współczynnika bezpieczeństwa. Najczęściej odpowiednie warunki inertyzacji osiąga się dzięki kontroli przepływu i/lub zastosowaniu niewielkiego nadciśnienia w zbiorniku. Należy jednak pamiętać, że ta metoda nie dostarcza informacji o stężeniu tlenu, co jest niezwykle ważne podczas napełniania i opróżniania zbiornika. Ponadto spadek temperatury otoczenia może doprowadzić do wdychania powietrza przez zbiornik, co zapobiega jego zapadnięciu się. Dowiedz się, co jest w środku Właśnie z tego powodu do systemu inertyzacji dodawane są czujniki tlenu. W praktyce lokalizacja pomiaru tlenu ma kluczowe znaczenie. Gaz do inertyzacji w zbiorniku nie zawsze znajduje się w stanie homogenicznym i mogą pojawić się miejscowe zagęszczenia. Stężenie tlenu (%) 12 10 8 6 4 2 0 Górny limit interwencji Dolny limit interwencji Kontrola tlenu zapewnia prawidłowe warunki do inertyzacji Przykłady udanych zastosowań: Monitoring wirówek i separatorów Systemy młynarskie Krystalizatory Inertyzacja w komorze rękawicowej Kontrola atmosfery w wieży rozpryskowej Maksymalne stężenie tlenu (LOC) Margines bezpieczeństwa 0 1 2 3 4 5 W przypadku pomiarów próbkowych miejscowe zagęszczenie gazu nie zostanie rozpoznane. Dodatkowo długi czas próbkowania powoduje niepotrzebne opóźnienia. 8
Cała prawda o tlenie w procesie Polarograficzne czujniki in-line są częściej polecane do systemów próbkowych, ponieważ pozwalają na pomiary tlenu w miejscach, gdzie istnieje ryzyko wybuchu, oraz eliminują problemy związane z długością linii próbkowania i długim czasem reakcji. Nowe podejście do inertyzacji Dostępność niezawodnych rozwiązań polarograficznych tworzy nowe możliwości lepszej i szybszej kontroli inertyzacji. Systemy w pętli zamkniętej z zastosowanymi czujnikami in-line oraz analizatory zawierające zintegrowane regulatory PID i określone górne/dolne limity dają początek autonomicznym systemom inertyzacji w liniach przemysłowych. Podsumowanie korzyści Wykonywanie pomiarów tlenu tam, gdzie mają one znaczenie: w procesie produkcyjnym Konserwacja trwa 2 minuty i nie wymaga przestoju Brak interferencji wielu rozpuszczalników Lepsze sterowanie procesem przez kontrolę tlenu w systemie pętli zamkniętej Technologia cyfrowa to dokładność sygnałów i trafna diagnostyka Dodatkowo, pomiar tlenu umożliwia efektywne zarządzanie zużyciem gazu do inertyzacji. W połączeniu z pomiarem nadciśnienia, kontrola tlenu zapewnia maksymalne bezpieczeństwo najważniejszych urządzeń. InPro 6850 i InTrac 777 e M420 Dzięki opatentowanemu systemowi Tri-Lock dla obudów InTrac czujniki mogą być bezpiecznie usunięte ze strumienia gazu w dowolnej chwili, bez konieczności przerywania procesu. 9
Rozwiązania pomiarowe in-line Rozwiązania pomiarowe in-line Osłona z gazu obojętnego i przechowywanie Osłonowanie gazem obojętnym w celu skutecznej ochrony produktu Wymagane stężenie tlenu resztkowego osiągane jest poprzez wtłaczanie gazu obojętnego do zbiornika. Aby zmniejszyć koszty procesu, należy zastosować pomiar tlenu bezpośrednio w zbiorniku. Mniej tlenu to zwiększony uzysk Jeżeli utlenianie jest szkodliwe dla produktu, to osłona gazem obojętnym w zbiorniku w fazach pośrednich procesu oraz podczas przechowywania jest wymagana. Konwencjonalny sposób rozwiązania tego problemu obejmuje pomiar nadciśnienia w fazie nadpowierzchniowej i/lub pomiar przepływu gazu obojętnego. Poleganie jedynie na wyżej wymienionych pośrednich parametrach w celu kontroli procesu osłaniania gazem obojętnym ma swoje minusy: Obecność tlenu w zbiorniku nie może być przeanalizowana ilościowo. Może to prowadzić do niejednorodności produktu. Aby tego uniknąć, wtłacza się większą ilość gazu obojętnego w celu zapewnienia prawidłowej osłony. Prowadzi to do większego zużycia gazu obojętnego. W przypadku braku pomiaru stężenia tlenu w gazach obojętnych pozyskanych z innych źródeł nie zaleca się ich mieszania (nie należy zakładać, że czysty azot jest czysty). Ilości wtłaczanego gazu obojętnego Porównanie metod inertyzacji Zużycie gazu do inertyzacji Oszczędność 30% Oszczędność 70% Ciśnieniowa Objętość odmierzana Pomiar tlenu W typowym procesie inertyzacji zastosowanie pomiaru tlenu in-line pozwoli zaoszczędzić do 70% kosztów inertyzacji. Oszczędności, jakich się nie spodziewaliśmy iśmy Rozpoznawanie możliwości zmniejszenia kosztów to część naszej codziennej pracy. Dzięki systemowi amperometrycznego pomiaru tlenu nie tylko zaoszczędziliśmy na inertyzacji, ale także unowocześniliśmy proces produkcyjny przez przejęcie kontroli nad stosowaniem rozwiązań osłonowania. Okazało się, że jest to kluczowy czynnik wpływający na jakość produkcji. Co mówią klienci Fragment oryginalnej opinii klienta. 10
Wydajne tworzenie osłony z gazu obojętnego Pomiary tlenu in-line pozwalają zminimalizować koszt związany z gazem obojętnym. Dzięki temu, że czujniki polarograficzne są odporne na kurz, wilgoć oraz wiele gazów zakłócających, mogą one być stosowane bezpośrednio w procesie w celu uzyskania wiarygodnych i dokładnych wyników. Podsumowanie korzyści Bezpośrednia instalacja w procesie Wysoka dostępność robocza dzięki 2-minutowej konserwacji Kalibracja za pomocą powietrza to niskie koszty eksploatacji Szeroka gama zastosowań dzięki bogatym opcjom konfiguracji Wysoki zakres dynamiki od 50 ppm do powietrza InPro 6850 i InFit 761 M700 Czujniki polarograficzne: Sposób działania Czujnik tlenu oddzielony jest od badanego gazu za pomocą membrany. Przepuszcza ona tlen, blokując inne składniki i niwelując ich wpływ na wyniki pomiaru. Katoda przeprowadza elektrochemiczny pomiar za pomocą prądu i oblicza miejscowe ciśnienie tlenu. Katoda e _ e _ Warstwa elektrolitu Silikon Prąd wyjściowy jest proporcjonalny do stężenia tlenu (wykres po prawej). Aby uzyskać w pełni liniową korelację w całym zakresie pomiaru 350 (od 0 do 100% zawartości 300 tlenu), stosuje się napięcie 250 polaryzujące - 675 mv, 200 które przebiega między 150 anodą i katodą (wykres 100 po lewej). 50 Natężenie prądu na czujniku (na) Azot 100% Tlen 21% Tlen 100% PTFE Natężenie prądu na czujniku (na) 350 300 250 200 150 100 50 R2 = 0.9999 Stalowa siatka 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 E (wolty) 0 21 100 O2% (obj.) 11
Centrum kompetencyjne pomiarów tlenu Najnowsze informacje o zastosowaniach i produktach Zapraszamy na naszą stronę internetową. Znajdziesz tam broszury, przewodniki, filmy oraz listę najbliższych seminariów internetowych. c www.mt.com/o2-gas www.mt.com Więcej informacji Mettler-Toledo AG Process Analytics Im Hackacker 15 CH-8902 Urdorf Telefon: +41 44 729 62 11 Dane techniczne mogą ulec zmianie. 01/2012 Mettler-Toledo AG Wydrukowano w Szwajcarii