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Tagungsberichte - Flüssigkeitsanalytik im Prozess ifak Workshop - Extended Abstract

 

Flüssigkeitsanalytik im Prozess

ifak Workshop

17. September 2003

ifak
Vortrag
Autor
Firma
Workshop - Flüssigkeitsanalytik im Prozess - Übersicht
Akustische Messverfahren
Frank Dinger
MAT - Mess- und Analysentechnik
Schallgeschwindigkeits- und Dichtemessung unter Prozessbedingungen Ingo Benecke SensoTech GmbH
Charakterisierung mehrphasiger Flüssigkeitsgemische mittels Ultraschall Bernd Henning,
Michael Gulsch
Universität Paderborn
Elektrische Messverfahren    
Online-Feuchtemessung in Ölen Rüdiger Henning Vaisala GmbH
Neuartiger Ölqualitätssensor zur Ölwechseloptimierung und zur Schadensprävention Berthold Bode flucon fluid control GmbH
Dielektrische Charakterisierung von Flüssigkeiten Jörg Auge Institut für Automation und Kommunikation e.V. Magdeburg
Universeller Netzwerkanalysator für die Inline-Impedanzspektroskopie Steffen Doerner Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg
Optische Messverfahren    
Online-Reaktionsverfolgung von industriellen Polymerisationen Wolf-Dieter Hergeth Wacker Polymer Systems GmbH
Prozesstaugliche optische Messverfahren für das Bestimmen von Stoffkonzentrationen Claus Weiler Optek-Danulat GmbH


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Workshop - Flüssigkeitsanalytik im Prozess - Übersicht


47 Ingenieure nahmen an diesem Workshop im Gründerzentrum Magdeburg teil.
In 9 Vorträgen wurde über neueste Verfahren und Anwendungen in der Flüssigkeitsanalytik berichtet.
Hierbei reichte die Spannweite von der Beobachtung der Polymerisation mit akustischen bzw optischen Verfahren über ein neues Messverfahren zur Feuchtemessung in Ölen bis hin zu einem neuartigem Ölqualitätssensor (elektrisches Verfahren).

Summeries und pdf-Files zu den Vorträgen sind zu finden unter der Rubrik Fachreport.
(28.12.2003)

IFAK

 

Akustische Messverfahren

Mehrkomponentenanalytik mittels akustischer Verfahren / IFAK Workshop September 2003
Frank Dinger / MAT - Mess- und Analysentechnik
mat

Es werden die Gemeinsamkeiten und Unterschiede von spezifischen und integralen Messverfahren dargestellt. In den integralen Messgrössen können u.a. eingesetzt werden bei

  • Konzentrations- und Dichtemessungen
  • Umsatzbestimmung bei chemischen, physikalischen und biologischen Reaktionen
  • Kontrolle und Steuerung von Kristallisationsprozessen

Speziell das Ultraschallverfahren ist bei vielen potentiellen Anwendern nicht bekannt. Dabei gibt es für einige Reaktionen – z.B. Polymerisations- und Kristallisations-reaktionen – nahezu keine Alternativen.

Die Online- oder Inline - Prozesskontrolle erhält einen immer höheren Stellenwert. Bei der Messung der Zusammensetzung von Stoffgemischen und deren Konzentration (Prozessanalytik)besteht grosser Nachholbedarf.
Das Problem bei der Inline - Prozessanalytik ist, dass ein umfangreiches Know-how über das Messverfahren, den Stoff und die Verfahrenstechnik vorhanden sein und miteinander verknüpft werden muss.
Spezifische und integrale Messverfahren haben Gemeinsamkeiten und Unterschiede, die letztlich die Auswahl und die Anwendung bestimmen.
Der Hauptunterschied ist, dass bei den integralen Verfahren alle Informationen in einem einzigen Messwert enthalten sind, während bei den spezifischen Methoden mehrere Informationen nebeneinander (Spektren) vorliegen.

Am Beispiel eines Labor – Reaktors wird dies deutlich gemacht:
Es werden zwei Stoffströme zusammengeführt – eine wässrige Lösung der Komponente A und der Komponente B. Die Komponenten reagieren miteinander.

Es soll entschieden werden, ob die Reaktion verfolgt werden kann und ob die Konzentrationen der Komponenten ermittelt werden können.
Es werden zwei Messverfahren eingesetzt: die Messung der Schallgeschwindigkeit und der Brechzahl. Durch die Kombination beider Verfahren und Verknüpfung von Schallgeschwindigkeit, Brechzahl, Temperatur und Konzentration sind beide Konzentrationen ermittelbar (grüne Kurve: Schallgeschwindigkeit, blaue Kurve: Brechzahl). Notwendig ist jedoch die Ermittlung der Schallkennlinien und Brechzahlkennlinien bei mindestens 4 verschiedenen Temperaturen.


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MAT Mess- und Analysenmesstechnik
Dr.F.Dinger
Ludwig-Ehrhard-Straße 12
D-34131 Kassel

Tel. +49 - (0)561 - 314 97 83
Fax +49 - (0)561 - 314 97 84
e-mail info@mat-kassel.de
Internet www.mat-kassel.de

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Schallgeschwindigkeits- und Dichtemessung unter Prozessbedingungen/ IFAK Workshop September 2003
Ingo Benecke / SensoTech GmbH
SensoTech

Der Vortrag informiert über die grundlegenden Eigenschaften des Messverfahrens in den verschiedenen Anwendungsbereichen.

Die zu berücksichtigen Messbedingungen werden beschrieben und an dem Beispiel der Gasblasenbildung auf einige Probleme eingegangen.

Messanordnungen zur Bestimmung von Schallgeschwindigkeit und Dichte sowie von Schallgeschwindigkeit und Leitfähigkeit im Inline-Verfahren werden beschrieben.

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SensoTech GmbH
Steinfeldstraße 3
D-39179 Magdeburg-Barleben

Tel. +49 - (0)392 03 - 813 00
Fax +49 - (0)392 03 - 813 09
e-mail info@SensoTech.com
Internet www.SensoTech.com

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Charakterisierung mehrphasiger Flüssigkeitsgemische mittels Ultraschal/
IFAK Workshop September 2003

Rüdiger Henning / Universität Paderborn
uni_paderborn

Der Vortrag befasst sich mit dem Einfluss der Gasblasen (und deren Bildung) auf die Schallausbreitung in mehrphasigen, flüssigen Systemen.
Ziel der Arbeiten war die Extraktion signifikater Signalmerkmale bei Anwesenheit von Blasen und die die Bestimmung quantitativer Zusammenhänge.

An einem hydraulischen, experimentellen System wurde der Einfluss der Blasen auf die Signalform, die Amplitude und die Frequenz systematisch beobachtet.

Mit Hilfe der sog. Wavelettransformation kann die Anwesenheit von Gasblasen ermittelt und so entstandene fehlerhafte Messungen erkannt werden.

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Universität Paderborn
Institut für Elektrotechnik und Informationstechnik
Elektrische Messtechnik
Warburger Straße 100
D- 33098 Paderborn

Tel. +49 - (0)5251- 60 3023
Fax +49 - (0)5251- 60 3237
e-mail Henning@emt.upb.de
Internet http://emt.upb.de

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Elektrische Messverfahren

 

Online-Feuchtemessung in Ölen/ IFAK Workshop September 2003
Rüdiger Henning / Vaisala GmbH
VAISALA

Die Online-Feuchteüberwachung ermöglicht die präventive Wartungsplanung und vermeidet ungeplante Ausfallzeiten, Präventivmaßnahmen sind besser als die Schadensbehebung.

Dier Wasseraufnahmefähigkeit von Schmierölen ist temperaturabhängig und wird im i. a. in ppm angegeben, interessant in der Parxis ist aber die Wasseraktivität, d.h. der Anteil des "Freien Wassers", das vom VAISALA-Messgerät erfasst wird.

Freies Wasser verhindert die Bildung einer geschlossenen Ölschicht auf Metalloberflächen und reduziert damit die Schmiereigenschaften des Öls.
Der Detektor wirkt als kapazitiver Sensor. Ein spezieller, sehr dünner Polymerfilm (1 mm) wirkt als Dielektrikum, deren DK durch die Anwesenheit von dipolaren Wassermolekülen verändert wird.

Die Überwachung von Transformatorenöl ist eine besonders interessante Applikation, um die Betriebssicherhait von Hochspannungsanlagen zu gewährleisten.

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Vaisala GmbH
Herr Rüdiger Henning
Buchtstraße 45
D- 27570 Bremerhaven

Tel. +49 - (0)471 - 170-1655
Fax +49 - (0)471 - 170-1755
e-mail ssdvertrieb@vaisala.com
Internet: http://www.vaisala.de

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Neuartiger Ölqualitätssensor zur Ölwechseloptimierung und zur Schadensprävention /
IFAK Workshop September 2003
Berthold Bode / flucon fluid control GmbH
flucon fluid control

Im Beitrag wird ausführlichauf die Problematik der Ölalterung in Otto- und Dieselmotoren eingegangen.
Charakerisierende Kennwerte für die Ölalterung sind insbesondere die

  • Viskosität
  • Dielektrizitätskonstante
  • elektrische Leitfähikeit

Das vorgestellte Konzept der kontinuierlichen Schmierstoffüberwachung beruht auf der Verwendung nur eines einzigen, speziell entwickelten Schwingquarzes zur Bestimmung aller oben genannten drei physikalischen Parameter (bei unterschiedlichen Frequenzen).
Das Messsystem LUBRICON ermöglicht eine auf das individuelle Aggregat bezogene Optimierung der Ölwechselintervalle und gleichzeitig eine Erhöhung der Betriebssicherheit im Sinne der Schadensprävention.

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flucon fluid control GmbH
Herr Dr.-Ing. B. Bode
Burgstätter Str.6
D- 38678 Clausthal-Zellerfeld

Tel. +49 - (0)5323 - 2212
Fax +49 - (0)5323 - 937615
e-mail bode@harz.de
Internet: http://flucon.de

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Dielektrische Charakterisierung von Flüssigkeiten / IFAK Workshop September 2003
Jörg Auge / Institut für Automation und Kommunikation e.V.
ifak

Der Beitrag befasst sich mit der Mediencharakterisierung mit Hilfe der Dielektrizitätskonstanten (DK), deren Möglichkeiten noch besser genutzt werden können.
Neben anderen physikalischen Methoden wie Ultraschall ist die DK-Bestimmung für Inline-Analytik von zunehmender Bedeutung. Nach den mehr theoretischen Betrachtungen über die verschiedenen Polarisierungsarten von Molekülen in elektrischen Feldern, wird der heutige Stand der Messtechnik kurz beschrieben.
Anschließend wird der experimentelle Aufbau für die DK-Messung mit der Impedanzspektroskopie dargestellt. Verschiedene Flüssigkeitssysteme werden auf ihre Detektierbarkeit untersucht.
Die jeweiligen Signalveränderungen bei Durchfluss- und Füllstandsmessungen können zur qualitativen Medienerkennung herangezogen werden.
Der Einfluss von Gasblasen aud Korrelationsmessungen wird untersucht.

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ifak - Institut für Automation und Kommunikation e.V. Magdeburg
Herr Dr.-Ing. Jörg Auge
Steinfeldstraße 3
D- 39179 Barleben

Tel. +49 - (0)39203 - 81022
Fax +49 - (0)39203 - 81100
e-mail aug@ifak.fhg.de
Internet: http://www.ifak-md.de

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Universeller Netzwerkanalysator für die Inline-Impedanzspektroskopie /
IFAK Workshop September 2003
Steffen Doerner/ Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg
Uni Magdeburg

Das Forschungsvorhaben Impedanzspektroskopie untersucht theoretisch und experimentell das Übertragungsverhalten der hochfrequenten Signale und deren Eliminierung aus dem Rauschuntergrund durch die Sinusregression.

Ziel der Entwicklung ist ein prozesstauglicher Impedanzanalysator. Phase und Betrag des Frequenzspektrums werden durch Korrelation mit Auswertealgorithmen ermittelt.

Mit dem universellen Impedanzwandler werden die DK-Werte verschiedener Flüssigkeiten bestimmt.

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Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg
Institut für Mikro- und Sensorsysteme
Dipl.-Ing. Steffen Doerner
Universitätsplatz 2
D- 39106 Magdeburg

Tel. +49 - (0)3 91 - 6 71 25
Fax +49 - (0)3 91 - 6 71 26 09
e-mail steffen.doerner@et.uni-magdeburg.de
Internet: http://www.uni-magdeburg.de

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Optische Messverfahren

Online-Reaktionsverfolgung von industriellen Polymerisationen / IFAK Workshop September 2003
Wolf-Dieter Hergeth / Wacker Polymer Systems GmbH
Wacker Chemie

Der Vortrag beschreibt zunächst die Ziele analytischer Untersuchungsmethoden und deren daraus folgenden praktisch verwertbaren Informationen. Im Weiteren wird auf die Unterschiede zwischen Labor- und Prozess-Analytik eingegangen. Die Prozessanalytik verlangt ein integriertes, ausgewogenes Konzept zum erfolgreichen Monitoring.

Im Zentrum steht die Anwendung verschiedener Analysenmethoden

  • Kaloremetrie
  • Raman Spektronmetrie
  • Lichtstreuung
  • Ultraschall
  • NMR

auf die Kontrolle des Polymerisationsprozesses.

Besonders ausführlich wird über die Möglichkeiten und Grenzen der Kalomeritrie und der Raman Spektroskopie berichtet.

Erfolgreiche Prozesskontrolle führt zu Vorteilen bei

  • Kosten
  • Anlagensicherheit
  • Produktqualität
  • Know how

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Wacker Polymer Systems GmbH
Herr Dr. Wolf-Dieter Hergeth
P.O. Box 1560
D-84483 Burghausen

Tel. +49 - (0)86 77 - 83 - 1148
Fax +49 - (0)86 77 - 83 - 7918
e-mail wolf-dieter.hergeth@wacker.com
Internet: http://www.wacker.com

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Prozesstaugliche optische Messverfahren für das Bestimmen von Stoffkonzentrationen /
IFAK Workshop September 2003
Caus Weiler / Optek-Danulat GmbH
Optek

Optische Sensoren werden in vielfach zur Bestimmung von Stoffkonzentrationen eingesetzt.

Mit Filtern wird der entsprechende Spektralbereich im Spektrometermodul selektiert.

Zu berücksichtigen ist bei der Transmission des Lichtes in der Substanz die "optische Weglänge", die seine "optische Dichte" und damit den Brechungsindex berücksichtigt. Die Schwächung des Lichtes (Extinktion CU) auf diesem Weg führt zu einem stoffspezifischen, charakteristischen Spektrum, gemessen z.B. mit dem Sensor AS 16-N.

Feststoffe beinflussen den Streuuntergrund des Spektrums und können z.B. mit einem 2-Sensor-Verahren spektrometrisch erfasst werden.
Trübungen beeinflussen das Absorptionverhalten in verschiedener Weise: nichtlinear im UV-Bereich, linear im sichtbaren und NIR-Bereich.

Der Filterwechsel ist in einfacher Weise am Sensor auzuführen.

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optek-Danulat GmbH
Emscherbruchallee 2
D-45356 Essen
Germany

Tel. +49 - (0)201 - 63 409 - 0
Fax +49 - (0)201 - 63 409 - 999
e-mail info@optek.de
Internet:http://www.optek.com/index.htm


 


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