Process Analytical Technology

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Process Analytical Technology

Die Process Analytical Technology kurz auch PAT genannt, beschäftigt sich mit der qualitativen Analyse von chemischen Prozessen. Üblicherweise werden in chemischen Anlagen nur die physikalischen Parameter online (d.h. in Echtzeit) erfasst und zur Anlagensteuerung oder -regelung herangezogen. Wenn man jedoch komplexe chemische Zusammenhänge in einem Prozess beobachten, dokumentieren oder gar für Regelungszwecke nutzen will, muss man auch die chemischen Parameter online beobachten. Dies wird von PAT Systemen erledigt.
Bei der PAT unterscheidet man zwischen der Messaufgabe und der PAT-Lösung. Dabei unterscheidet man zusätzlich noch die Messgrößen und die Messmethoden voneinander. Eine Messmethode muss nicht zwingend eine Messgröße haben, mit der man direkt auf den chemischen Prozess herleiten kann. Es kann auch sein, das verschiedene Methoden zusammengefasst und miteinander verrechnet werden, um zu einer Messgröße zu gelangen die für den Prozess aussagekräftig ist.

PAT Messmethoden

Stoffspezifische Methoden

Optische Methoden

• • dispersiv / nicht dispersiv UV-VIS
  • dispersiv / nicht dispersiv (N)IR
  • Röntgenfluoreszenz
  • Fluoreszenz
  • Chemolumineszenz
  • Lichtstreuung, -absorption, Trübung
  • Refraktometrie
  • Polarimetrie

Chromatographie

• • Gaschromatographie
  • HPLC

Elektrochemie

• • Potentiometrie: pH und Redox
  • ionensensitive Elektr., gel. O2, H
  • sonstige E. in Gasen
  • sonstige E. in Flüssigkeiten

Titration

• • nicht Farbstärkemessung
  • einstufig, einfach
  • mehrstufig, komplex

Messverfahren mit stoffspezifischer Hilfsreaktion

• • Kolorimetrie
  • Aerosolbildung
  • nach Absorption in Aerosolen
  • w.Reaktionen in Flüssig.,bei Gasen

Feuchtemessverfahren

• • kapazitive Verfahren
  • elektrochemische Verfahren
  • optische Verfahren

Gruppenspezifische Methoden

• • Elektrische Leitfähigkeit
  • DK-Messung (incl. Mikrowellenabsorption)
  • Gasionisation - Flammenionisation

Kalorimetrie

• • • Verbrennung in Flammen
    • katalytischer Verbrennung

Methoden mit gruppenspezifischer Hilfsreaktion

Dichte

• • • radiometrisch
    • nicht radiometrisch

Radiometrie (ausser Dichte)

• • Füllstand
  • Grenzstand

Akustische Messverfahren

• • Schallgeschwindigkeit
  • Schallabsorption

Mechanische Messverfahren

• • Elektrostatik, Tribologie

Spektroskopie

• • Massenspektrometrie
  • Ramanspektrometrie
  • Ionenmobilitätsspektrometer
  • Diodenlaser - Spektrometer

Messaufgabe und Lösung

Eine typische PAT-Aufgabe ist die Überwachnung von Abwasser auf Schadstoffe. Diese "simple" Aufgabe kann auf vielvältige Weise erledigt werden. Zum Beispiel durch bilden eines Summenparameters über den im Wasser gefunden Kohlenstoff. Dieses Messverfahren heißt TC (total carbon). Falls das nicht reicht kann man auch zur TOC Methode greifen. Manchmal reicht das auch nicht aus. Dann wird sogar ein Gaschromatograph eingesetzt. Dabei wird das Messgerät schon so komplex, das man es als kleine Chemieanlage in der Anlage betrachten kann. Der Vorteil eines Gaschromatographen im Onlinebetrieb ist, daß er ohne Unterbrechung 24h am Tag das ganze Jahr hindurch automatisch Analysen macht und die Ergebnisse anschließend sofort für weitere Maßnahmen wie Alarmierung und Schaltfunktionen genutzt werden können. Bevor man also von einer Messaufgabe zur Lösung kömmt stellt sich immer wieder die gleichen Fragen:

• Was genau soll analysiert werden
• Welche anderen Stoffe sind beteiligt
• Welche Gefahren sind dabei zu beachten
• Wie hoch soll die Verfügbarkeit sein
• Wieviel darf die Einrichtung kosten
• Wie hoch darf der Aufand der preventiven und der reaktiven Instandhaltung sein

Erst danach wird entschieden, was angeschaft wird.

PAT Aufgaben

Die Mitarbeiter bei der PAT planen Neuanlagen, verbessert bestehende Systeme und ist sind für preventive und reaktive Instandhaltung zuständig.

PAT Gerätepark

Der PAT Gerätepark, man könnte ihn wohl eher Gerätezoo nennen, enthält eine Reihe von Messgeräten von unterschiedlichen Herstellern. Da sind z.B. Sensoren für pH, Redox, Leitfähigkeit, Trübung, TC bzw. TOC, Spektrometer u.v.m. Es werden auch immer wieder neue Geräte erfunden, bzw. bekannte Geräte verbessert.

Externe Links

Eine Liste von Firmen die PAT - Leistungen anbieten (in alphabetischer Reihenfolge, nicht vollständig)

Aliseca [1]
Bayer Technology Services [2]
Mettler Toledo [3]
Valicare [4]