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12 Achema-Neuheiten Prozessanalytik Innovationen in der Prozessanalytik auf der Achema Total Analytic Solutions Vom autark arbeitenden Analysengerät bis zur individuellen Systemlösung bietet das breit gefächerte Produktspektrum von Siemens alles für zeitgemäße Prozessanalytik. Darunter auch maßgeschneiderte Komponenten für die Bereiche Massenspektrometrie, Prozess-Gaschromatographie und NIR-Spektrometrie. Damit lassen sich Anwendungen in unterschiedlichsten Branchen noch schneller, flexibler, effizienter und/oder wirtschaftlicher gestalten. Auf der Achema präsentiert Siemens sowohl neue Entwicklungen als auch bewährte Technologien. Mit dem FT-ICR (Fourier Transform – Ion Cyclotron Resonance) Massenspektrometer Quantra hat Siemens ein hochauflösendes Analytikgerät für Online- Applikationen entwickelt, das weltweit einzigartig ist. Extrem klein, mobil, robust und kostenoptimiert aufgebaut, ist das Gerät auch für anspruchsvolle Applikationen prädestiniert. Von der Bestimmung von Gaskomponenten bei Fermentern und Katalysatoren in der chemischen und pharmazeutischen Industrie bis zur Rückstandsanalytik in der Halbleiterproduktion. Die ICR-Technologie sorgt für eine sehr hohe Massenauflösung, so dass sich selbst Verbindungen mit nahezu identischer Masse sicher identifizieren lassen. Die Informationsqualität und damit die Effektivität der Messung sind deutlich höher als bei vergleichbaren Systemen. Quantra wurde für den Einsatz in rauer Prozessumgebung, für kurze Analysenzeiten (um 800 Millisekunden) und den wartungsarmen Betrieb konzipiert. So ist zum Beispiel das integrierte Vakuumsystem (Ionen Getter Pumpe) ohne bewegliche Teile wartungsfrei und für eine Lebensdauer von mindesten fünf Jahren ausgeführt. Das System kann ohne eine externe Vakuumpumpe kontinuierlich unter Vakuum (10 -10 Torr) und damit fast jederzeit einsatzbereit gehalten werden. Nur Minuten nach dem Aufstellen kann die erste Probe eingebracht und eine Messung gestartet werden. process news 2/2003
Das Massenspektrometer lässt sich äußerst flexibel an unterschiedlichen Stellen im Prozess einsetzen. Im Gegensatz zu großen FT-Massenspektrometersystemen braucht es keine supraleitenden Magnete, sondern nur einen Permanentmagneten (1 Tesla). Dadurch benötigt Quantra deutlich weniger Platz als konventionelle FT- Massenspektrometer. Der Wegfall einer Kühlung mit Flüssiggasen spart zusätzlich Platz und – noch viel wichtiger – auch einen ganz erheblichen Teil der laufenden Kosten. Mit dieser Summe von Systemvorteilen erschließt sich Quantra weitere Applikationen, die bisher nicht oder nur sehr kostenintensiv zu realisieren waren. Ex-geschützter MicroSAM Immer wieder kann Siemens auf dem Gebiet der Prozess-Gaschromatographie mit technologischen Innovationen aufwarten – Beispiele dafür sind der erste Prozess- Gaschromatograph mit Kapillarsäulen oder die ventillose Live-Säulenschaltung. Die jüngste Innovation auf diesem Gebiet misst nur 25 Zentimeter im Durchmesser und 23 Zentimeter in der Höhe und ist dennoch ein äußerst leistungsfähiger, explosionsgeschützter Prozess-Gaschromatograph. Das bisher kleinste Gerät von Siemens heißt MicroSAM und liefert bei verkürzten Zykluszeiten noch bessere Prozessinformationen. Modernste Mikromechanik auf Silizium-Basis macht die weitere Miniaturisierung bei gleichzeitiger Leistungssteigerung möglich. In einem druckfest gekapselten Gehäuse bietet MicroSAM alle für die Trennung und Detektion der Messkomponenten erforder- process news 2/2003 MicroSAM ist ein kompletter, Ex-geschützter Prozess-Gaschromatograph Das kompakte, wartungsarme und leistungsstarke Quantra Massenspektrometer lichen Komponenten. Die ventillose, exakt den Möglichkeiten der Säulen angepasste Live-Dosierung besitzt ein flexibles Dosiervolumen, und die ebenfalls ventillose und wartungsfreie Säulenschaltung konnte mit elektronischen Druckreglern weiter perfektioniert werden. Die Multi-Inline-Detektion mit bis zu sechs Wärmeleitfähigkeits- Detektoren misst nicht nur an allen Säulenbzw. Spülausgängen, sondern auch den Dosierpeak vor der Trennsäule, was die Messergebnisse noch weiter verbessert. Zur Analyse mehrerer Probenströme können mehrere MicroSAM parallel geschaltet werden. Auch redundante Lösungen lassen sich mit geringem Aufwand erstellen. MicroSAM beansprucht im Analysenhaus oder direkt im Prozess sehr wenig Platz, nur eine einzige Gasversorgung, wenig elektrische Energie und Klimatisierung, so dass die Betriebskosten niedrig bleiben. Die Verwendung von standardisierten, schnell austauschbaren Analysemodulen und die wartungsfreie Säulenschaltung minimieren zudem Wartungsaufwand, Ausfallzeiten und Servicekosten. Robuster Routinier für prozessnahe Analysen Sinis A, das NIR (Near Infrared) Spektrometer in AOTF-Technik (Acousto-Optic Tunable Filter) von Siemens, kann dank des ohne bewegliche Teile arbeitenden Monochromators, einer hohen Lichtstärke und der Möglichkeit der Transmissionsund Reflexionsmessung in unterschiedlichsten Anwendungen zum Einsatz kommen. Mit Sinis A ist es möglich, die Konzentration oder Qualitätsmerkmale einer Der robuste Routinier Sinis A oder mehrerer Komponenten zu bestimmen, aber auch physikalische Eigenschaften einer (festen, flüssigen oder pastösen) Probe zu ermitteln. Darüber hinaus können aus den Signalen mehrerer Einzelverbindungen auch zusammengesetzte Summenparameter gebildet werden. Sinis A arbeitet mit einem Kristall als Monochromator, dessen Brechungsindex über einen elektronischen Ultraschallwandler eingestellt wird. Es gibt folglich keine beweglichen Teile, was das Gerät unempfindlich gegen Erschütterungen macht und aufwändige Wartungsarbeiten erspart. Mit Schutzart IP54/65, einem Einsatztemperaturbereich von –20 °C bis +50 °C und optionalem Ex-Schutz erfüllt das Gerät weitere wichtige Voraussetzungen für den industriellen Einsatz. Dank der hohen Lichtstärke können auch Glasfaseroptiken eingesetzt werden, die eine räumliche Trennung von Prozess und Spektrometer erlauben. Typische Anwendungsmöglichkeiten für Sinis A sind beispielsweise die Überwachung des Wassergehaltes von Substanzen oder mehrerer Komponenten in Destillationsprozessen der chemischen Industrie, von Prozesslaugen in der Papierherstellung oder von Produktionsprozessen in der Pharmaindustrie. In der Nahrungsund Genussmittelindustrie lassen sich damit Kohlehydrat- und Fettgehalte sowohl als Einzelwert als auch als Summenparameter bestimmen. ■ Hartmut Oesten, Karlsruhe E-Mail: hartmut.oesten@siemens.com 13
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