Startseite » Chemie » Messtechnik (Chemie) »

Automatische pH-Messstellen

Steigern Produktqualität und verringern Ausschuss
Automatische pH-Messstellen

Speziell in der chemischen Industrie sind die Wartungskosten für pH-Messstellen häufig besonders hoch. Regelmäßiges manuelles Kalibrieren und Reinigen treiben die cost of ownerships nach oben. Eine Automatisierung dieser Arbeiten kann hier effektiv Abhilfe schaffen. Amortisationszeiten von weniger als zwei Jahren für eine automatische Messstelle sind daher keine Seltenheit.

Dipl. Phys., Dipl.-Ing. Philipp Roth

Eine automatische pH-Messstelle erfüllt neben den Messaufgaben noch die gesamten Wartungsaufgaben, d. h. sie überprüft, reinigt und kalibriert die pH-Elektrode. Eine manuelle Wartung ist daher fast nicht mehr notwendig. TopCal S von Endress+Hauser besteht aus dem Messumformer, der das System vollständig kontrolliert, einer einfachen elektropneumatischen Einheit sowie den Behältern für Puffer und Reinigungslösung. Für eine komplette Messstelle werden nur noch die pH-Elektrode, ein Messkabel und die pneumatische Armatur benötigt. Diese Messstelle kann wahlweise als Stand-alone-Messstelle über ein Wochenprogramm laufen oder aber von der Warte aus über Stromein- und ausgänge oder über digitale Kommunikation (Hart, Profibus) gesteuert werden. Auch für prädiktive Wartung ist gesorgt, d. h. die Messstelle überprüft den eigenen Zustand permanent und gibt im Problemfall die entsprechenden Fehlermeldungen aus. Dabei wird auch der Füllstand der Behälter für Puffer und Reinigungslösung und der Zustand der Elektrode kontrolliert.
Die Automatisierung sowie die permanente Selbstüberwachung ermöglichen eine hohe Messgenauigkeit sowie eine große Zuverlässigkeit. Außerdem ist ein hohes Maß an Sicherheit bei gesundheitsgefährdenden Prozessen gegeben, da ein direktes Eingreifen vom Wartungspersonal weitgehend entfällt.
Herstellung von Metallhydroxiden
In einem Werk für pharmazeutische Vorprodukte in Südfrankreich wird in einem chemischen Prozess ein wichtiger Ausgangsstoff für die Produktion eines bekannten Magenmedikaments hergestellt. Die Produktion findet in einem Batchprozess statt, der einen extrem hohen Mehrwert erzielt. Der pH-Wert ist die wichtigste Prozessgröße.
In der Vergangenheit wurde die pH-Messung mit einer hochwertigen manuellen Messstelle durchgeführt. Allerdings gingen regelmäßig Produktionsbatche wegen einer fehlerhaften pH-Messung daneben. Eine Nacharbeit war dabei nicht möglich, so dass jeweils der gesamte Batch im Wert eines fünfstelligen Eurobetrages verworfen werden musste. Als Ursache für die Messfehler wurden fehlerhafte Kalibrierungen und eine fehlende Sensorreinigung festgestellt. Letzteres war allerdings manuell nicht möglich, da das Medium gesundheitsschädigend ist.
Schon lange war das Unternehmen daher auf der Suche nach einer Lösung, die ihm für diese Anwendung höchste Zuverlässigkeit gepaart mit hoher Messgenauigkeit bringen konnte. Vor allem musste auch für die Wartung und Reinigung der Elektroden eine ungefährliche und sichere Lösung gefunden werden.
In der Zwischenzeit hat sich das Unternehmen für das TopCal S-System entschieden. Ausschlaggebend für diese Entscheidung war, dass mit diesem Gerät ein kompaktes, flexibles und einfach zu verstehendes System zur Verfügung steht. Mit dieser Instrumentierung wird nun vollautomatisch und bisher mit bestem Ergebnis pH gemessen. Bisher ist noch kein Batch verloren gegangen. Der Betriebsleiter: „Allein schon dadurch hat sich das Gerät in weniger als einem Jahr amortisiert!“
Inline-pH-Messung in der Kunstharzproduktion
Diese Applikation stellt für die pH-Messung eine große Herausforderung dar, denn aufgrund der schwierigen Prozessbedingungen, der aggressiven Inhaltsstoffe und der Adhäsionswirkung des Harzes wird die Leistungsfähigkeit der pH- Elektrode stark eingeschränkt. Andererseits ist eine Genauigkeit von besser als 0,1 pH gefordert.
Bei diesem Prozess besteht die Gefahr, dass bei zu stark abweichender pH-Messung das Harz in der Anlage aushärtet, was zu enorm hohen Ausfallkosten führt – nicht nur weil der Produktansatz nicht mehr weiterverarbeitet werden kann, sondern auch durch den Verlust hochwertiger Rohstoffe, den Ausfall der Produktionsanlage, den Kosten für die Reinigung der Anlage und möglichen Konventionalstrafen wegen Terminverzugs.
Bei der Produktion von Melamin-Kunstharz kommt es zu einem derartigen Szenario, wenn die pH-Messung um 0,15 pH abweicht. Außerdem ist hier der pH-Wert nach dem Ansatz der Ausgangsstoffe Formalin, Harnstoff und Additiven die prozessführende Größe und daher für die Produktqualität entscheidend. Mit den schon beschriebenen schwierigen Prozessbedingungen heißt das: kurze Standzeiten der pH-Elektroden, hoher Reinigungsbedarf, häufiges Kalibrieren.
Ein österreichischer Hersteller hat diese Schwierigkeiten mit der vollautomatischen Instrumentierung TopCal gelöst. Durch die Kombination von regelmäßiger Reinigung und präziser Kalibrierung ließ sich die Genauigkeit der pH-Messung wesentlich verbessern, die Produktqualität erhöhen sowie das Verkleben des Harzes zuverlässig und sicher verhindern.
Außerdem war es möglich, die Standzeit der pH-Elektroden um ein Vielfaches zu steigern. Wegen der Automatisierung der Reinigung und Kalibrierung entfielen außerdem Wartungsarbeiten, die vorher manuell erledigt wurden. Auch in dieser Anwendung amortisierte sich die Investition nach nur wenigen Monaten. Vor allem die Einsparungen durch die Senkung des Ausschusses und der damit verbundenen Reinigungarbeiten waren enorm.
cav 401
Unsere Webinar-Empfehlung
Newsletter

Jetzt unseren Newsletter abonnieren

cav-Produktreport

Für Sie zusammengestellt

Webinare & Webcasts

Technisches Wissen aus erster Hand

Whitepaper

Hier finden Sie aktuelle Whitepaper

Top-Thema: Instandhaltung 4.0

Lösungen für Chemie, Pharma und Food

Pharma-Lexikon

Online Lexikon für Pharma-Technologie

phpro-Expertenmeinung

Pharma-Experten geben Auskunft

Prozesstechnik-Kalender

Alle Termine auf einen Blick


Industrie.de Infoservice
Vielen Dank für Ihre Bestellung!
Sie erhalten in Kürze eine Bestätigung per E-Mail.
Von Ihnen ausgesucht:
Weitere Informationen gewünscht?
Einfach neue Dokumente auswählen
und zuletzt Adresse eingeben.
Wie funktioniert der Industrie.de Infoservice?
Zur Hilfeseite »
Ihre Adresse:














Die Konradin Verlag Robert Kohlhammer GmbH erhebt, verarbeitet und nutzt die Daten, die der Nutzer bei der Registrierung zum Industrie.de Infoservice freiwillig zur Verfügung stellt, zum Zwecke der Erfüllung dieses Nutzungsverhältnisses. Der Nutzer erhält damit Zugang zu den Dokumenten des Industrie.de Infoservice.
AGB
datenschutz-online@konradin.de