Monitoraggio di ossigeno

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1 Monitoraggio di ossigeno Sistemi in-situ per misure di ossigeno Risultati tangibili per il vostro processo

2 La competenza di METTLER TOLEDO METTLER TOLEDO Innovazione e qualità Il gruppo METTLER TOLEDO La nostra Società si impegna a fornire strumenti di precisione, supporto tecnico ed assistenza ai clienti del settore industriale. Nel 2010, METTLER TOLEDO ha generato ricavi pari a circa 2 miliardi di dollari. La società è quotata alla Borsa di New York dal Presenza globale METTLER TOLEDO ha una rete di distribuzione mondiale e un organico di più di dipendenti. Supportiamo i clienti dell industria fornendo sistemi di misura in linea per tutte le fasi dei processi produttivi, a partire dal ricevimento della merce, fino al confezionamento, logistica e spedizione. Le soluzioni di METTLER TOLEDO vengono utilizzate nella ricerca e nello sviluppo, nel controllo dei processi produttivi e per il controllo qualità. Tra i principali clienti ci sono le industrie del settore farmaceutico, biotecnologico, chimico, degli alimenti e bevande e cosmetico. Innovazione e qualità La nostra società gode di un eccellente reputazione in termini di innovazione anche grazie all elevato investimento nella ricerca e sviluppo, superiore alla media. Il nostro obiettivo è quello di raggiungere il massimo livello di qualità. Per garantire ai nostri clienti la massima conformità alle linee guida internazionali, monitoriamo la qualità non solo del prodotto finito ma anche di ogni singola fase della produzione. Divisione analitica di processo All interno del gruppo METTLER TOLEDO, la divisione analitica di processo si concentra su sistemi di analisi in linea per i processi produttivi industriali. La divisione è composta da due unità, Ingold e Thornton, entrambe riconosciute a livello internazionale nei loro rispettivi mercati e tecnologie. Rappresentante (sede) Rappresentante (filiale) Produzione Organizzazione (sede) Organizzazione (filiale) 2

3 Leader nell analitica di processo Ingold e Thornton hanno una consolidata esperienza nella creazione di soluzioni innovative di alta qualità per applicazioni analitiche critiche di processi liquidi. Ingold è stata fondata nel 1948 da Werner Ingold. Oggi Ingold produce una vasta gamma di soluzioni per analisi in processo tipiche del settore biotecnologico, farmaceutico, chimico e delle bevande. Ingold offre sistemi per la misura di parametri elettrochimici quali ph/redox, ossigeno disciolto (DO), CO2 disciolta, conducibilità e torbidità. Thornton Inc, fondata nel 1963 da Richard Thornton, professore al MIT, fa parte della Divisione analitica di processo dal Thornton è leader di mercato nell analisi di acqua pura e ultrapura, con una tecnologia che completa i sistemi di misura nel processo di Ingold. Monitoraggio di gas in-situ: misurate dove serve veramente Controllare il livello di ossigeno in fase gas nel vostro processo è fondamentale per garantire la sicurezza dell ambiente, delle persone e delle vostre risorse. È altrettanto importante segnalare che processi che coinvolgono l ossigeno come reagente vanno attentamente controllati per assicurarsi che rispettino i limiti di sicurezza. Grazie alla nostra consolidata esperienza in misure analitiche in processo, abbiamo sviluppato sistemi per la misura di ossigeno con elevate prestazioni grazie a: utilizzo in-situ: i nostri sistemi sono costruiti per misurare in linea, proprio dove serve basso costo di esercizio: massima accuratezza di misura e ridottissima necessità di manutenzione robustezza e stabilità del segnale a lungo termine per un utilizzo negli ambienti più ostili. Grazie alle ampie conoscenze del controllo ed automazione di processo, il nostro team di specialisti vi può supportare per: aumentare l affidabilità dei processi, massimizzare la resa dei prodotti, ridurre i costi di manutenzione e l inventario delle parti di ricambio. M420 InPro 6850 ig M400 GPro 500 HART FIELD COMMUNICATION PROTOCOL 3

4 Soluzioni in linea Effettuate il monitoraggio in-situ dell ossigeno e non avrete niente di cui preoccuparvi. La misura di ossigeno con il metodo del campionamento è difficile ed inaffidabile senza il condizionamento del gas del processo. METTLER TOLEDO offre sensori che possono essere installati in linea e non richiedono l impiego di alcun sistema di campionamento e condizionamento del gas. Le misure mediante campionamento... Un analizzatore di ossigeno estrattivo non può essere sicuro quanto un sistema installato in linea. In processi critici, l affidabilità è un requisito fondamentale. Confronto: Misura estrattiva / in-situ Ingresso del campione Valvola Pompa Flussimetro Per processi che necessitano di un monitoraggio in continuo, ogni interruzione del processo ha un impatto diretto sulla resa. NOVITÀ Trasmettitore...implicano costi elevati. Gli analizzatori non in linea sono sistemi complessi che operano in modo soddisfacente solo se ciascun componente funziona bene. I seguenti aspetti vanno valutati regolarmente: manutenzione e riparazione occlusione delle linee tempo di risposta lento Sensore polarografico Analizzatore TDL Trasmettitore I 10 motivi principali per il monitoraggio in linea Nessun campionamento o condizionamento di gas: meno parti, meno guasti Misurare effettuata direttamente in processo: misure più rappresentative Nessuna manutenzione complicata: Rapido e facile da usare Ritorno dell'investimento in tempi rapidissimi: ritorno solitamente in meno di 6 mesi 4

5 Misurate dove serve veramente Lavaggio Filtro Sistema di raffreddamento Analizzatore Misura mediante campionamento Prezzo/Prestazioni Manutenzione Affidabilità 02 Uscita del campione Il campionamento e il condizionamento del gas I tipici svantaggi dei sistemi estrattivi: frequente manutenzione componenti di condizionamento scelti erroneamente lunghi tempi di inattività causa interventi di manutenzione Misure in-situ: portate il sensore direttamente in processo Tutte le tecnologie di METTLER TOLEDO per la misura dell ossigeno consentono di misurare in situ, senza la necessità del campionamento o del condizionamento del gas. I sensori polarografici ricoperti da membrana sono insensibili all umidità e alla polvere: sono l ideale per applicazioni di inertizzazione e di applicazione di atmosfere. Gli analizzatori con diodo laser modulabile (TDL) forniscono il massimo livello di affidabilità e il tempo di risposta più rapido nelle applicazioni di controllo dei processi e di sicurezza. Prezzo/Prestazioni Manutenzione Affidabilità Affidabilità e semplicità Con un analizzatore di ossigeno montato direttamente nel processo, il campionamento e il condizionamento dei gas non sono necessari. Si ottengono valori di ossigeno in tempo reale che garantiscono un controllo dell'ossigeno ancora più accurato ed affidabile. Visitate il centro di competenza / o2-gas Sensore non influenzato dall'umidità: flussi di gas umido ben accetti Manutenzione predittiva: con la tecnologia ISM integrata Avviamento semplice del sistema: approvato per aree pericolose Robusto design del sistema: per le applicazioni più critiche Sostituzione del sensore in pochi secondi: Ritaratura senza interrompere il processo Manutenzione semplice: non servono conoscenze specifiche 5

6 Sicurezza e controllo dei processi Una visuale precisa del flusso di gas per un controllo di processo infallibile Quando si tratta di controllare l ossigeno in condizioni di processo critiche con componenti potenzialmente pericolosi, è necessaria un analisi dettagliata di tutti i fattori legati alle prestazioni del vostro analizzatore di ossigeno. Prevenzione delle esplosioni Più vicino si trova lo strumento di analisi al processo, meglio è. Questo è particolarmente vero quando è necessario uno stretto controllo per garantire la sicurezza in processi potenzialmente esplosivi. Spesso analizzatori di ossigeno estrattivi con sofisticati sistemi di campionatura e condizionamento non riescono a fornire misure affidabili se non vengono sottoposti ad adeguata manutenzione La decisione semplificata Grafico di confronto Costi ciclo di vita sistemi estrattivi / diodo laser modulabile (TDL) Sistemi estrattivi TDL (TDL = nessuna campionamento necessario) Risparmio Analizzatore Progettazione Manutenzione Campionamento Formazione fino al 60% Lungo ciclo utiledei costi Risparmi del 30% Un diodo laser modulabile riduce notevolmente i costi complessivi del sistema Il TDL incontra i sensori in linea Gli analizzatori di ossigeno con diodo laser modulabile (TDL) di METTLER TOLEDO offre il meglio di due mondi: misure affidabili e in situ e il potere di un analizzatore di gas. Inoltre, con il design innovativo della sonda METTLER TOLEDO, lo sforzo di installazione e manutenzione si riduce al minimo. Applicazioni Controllo sicurezza Raffinerie Esplosioni Ossiclorurazione in impianti EDC Impianto VCM Sistemi di recupero del vapore Unità FCC Infatti, rispetto ai diodi laser modulabili cross-stack, operazioni noiose come l allineamento diventano superflue, riducendo i costi di installazione fino al 40%. 6

7 Serie GPro 500: la comodità del sensore in situ con le prestazioni dell analizzatore Diodo laser con riferimento incorporato PENDING C US PENDING Adattamento modulare al processo PENDING Ugello di spurgo Laser e rivelatori nella stessa testa del sensore Percorso ottico ripiegato per un accuratezza superiore Design robusto della sonda per utilizzo in situ Comoda interfaccia utente La serie GPro 500 di METTLER TOLEDO utilizza il Max. C Days of operation versatile DLI trasmettitore ACT M400 MAX una semplice impostazione del sistema e una diagnostica avanzata. Dynamic Lifetime Indicator Adaptive Calibration Timer Max. Temperature/ODI Manutenzione tra: valutazione in tempo TTM reale CAL della qualità del percorso ottico. Time to Maintenance Calibration History Indicatore dinamico Max. C della vita residua: Days of operation vita residua prevista del diodo laser. DLI Dynamic Lifetime Indicator ACT Adaptive Calibration Timer MAX Max. Temperature/ODI Uno sguardo ai benefici Installazione con una flangia Misure in situ Semplice da installare Bassi costi di esercizio Design compatto Quasi nessuna manutenzione Interfaccia utilizzatore intuitiva Basso consumo di gas TTM Time to Maintenance CAL Calibration History 7

8 Inertizzazione Controllo dell inertizzazione in linea Nessun campionamento, solo misura Contenere il rischio di esplosione in processi con solventi infiammabili e prodotti potenzialmente esplosivi è una priorità in tutti i settori. I sensori polarografici di ossigeno offrono la possibilità di monitorare i livelli di ossigeno nel processo con costi di esercizio contenuti. Ossigeno indesiderato Nell inertizzazione è importante evitare situazioni potenzialmente pericolose in qualsiasi momento, mantenendo il livello di ossigeno al disotto di una determinata soglia LOC (concentrazione limite di ossigeno) di sicurezza. Solitamente le condizioni inerti si ottengono controllando il flusso e/o applicando una leggera sovrapressione ad una cisterna. Questo metodo però non fornisce informazioni sulla concentrazione di ossigeno, informazione particolarmente importante durante il riempimento e lo svuotamento delle cisterne. Inoltre, un calo della temperatura ambiente può implicare l ingresso di aria nella cisterna per evitare il collasso. Sapere che cosa c è dentro Per conoscere tutto ciò che avviene all interno della cisterna è necessario effettuare una misura in linea di ossigeno. La suddetta misura è molto critica poiché potrebbero non esservi condizioni omogenee del gas nel volume da inertizzare e potrebbero esistere hot spots di ossigeno. Concentrazione di ossigeno in % Vol Limite di intervento superiore Limite di intervento inferiore Il controllo in linea di ossigeno assicura condizioni inerti Con il metodo del campionamento questi hot spots potrebbero non essere identificati. Inoltre, lunghe linee di campionamento provocano ritardi nelle misure non necessari. Esempi di applicazioni di successo: Monitoraggio delle centrifughe e dei separatori Sistemi di macinazione Cristallizzatore Inertizzazione delle glove box Controllo dell atmosfera nella torre di lavaggio Concentrazione limite di ossigeno (LOC) Margine di sicurezza

9 Concentrazione di ossigeno del vostro processo in tempo reale I sensori polarografici in linea sono preferibili ai sistemi di campionamento poiché consentono di rilevare valori di ossigeno, laddove esiste il rischio di esplosione, in tempi rapidissimi senza lunghi tempi di attesa dovuti al condizionamento del gas. Uno sguardo ai benefici Misurate l ossigeno dove realmente serve: direttamente in processo Manutenzione in 2 minuti senza interrompere il processo Nessuna interferenza con molti solventi Miglior controllo dei processi attraverso il controllo di ossigeno in un loop chiuso Tecnologia digitale per una diagnostica avanzata InPro 6850 i Un nuovo approccio all inertizzazione La disponibilità di soluzioni polarografiche affidabili apre nuove strade ad un controllo ottimizzato dell inertizzazione. I sistemi installati in linea, con PID integrato, aprono la strada a sistemi di inertizzazione completamente automatizzati. Inoltre, la misura di ossigeno consente di determinare in modo accurato l effettivo consumo di gas inerte. Se abbinato alla misura della sovrapressione, il controllo di ossigeno garantisce la massima sicurezza operativa. InTrac 777 e M420 Con il sistema Tri-Lock brevettato per armature InTrac, il sensore può essere rimosso dal processo in modo sicuro ed in qualsiasi momento, senza interrompere la produzione. 9

10 Applicazione in presenza di atmosfere controllate e stoccaggio Sistemi di misura in atmosfera modificata per un efficace protezione del prodotto Controllare la concentrazione di gas inerte in un reattore solo attraverso la pressione e il flusso può portare ad una situazione di blackbox : l effettiva concentrazione di ossigeno sarà approssimativa, ma non sarà mai esatta. Viene introdotto azoto per garantire l inertizzazione. La misura in situ può fare la differenza. Meno ossigeno, maggiore resa Se l ossidazione ha un effetto negativo sul prodotto, è necessario applicare atmosfere controllate alla cisterna durante le fasi intermedie del processo e lo stoccaggio finale. L approccio tradizionale alla soluzione di questo compito include la misura della sovrapressione nello spazio di testa e/o la misura del flusso del gas inerte. Affidarsi esclusivamente a questi parametri indiretti per il controllo dell applicazione di atmosfere, tuttavia, presenta notevoli svantaggi: La presenza di ossigeno nella cisterna non viene quantificata. Questo può influire sulla qualità del prodotto. Spesso, per essere sicuri di lavorare in condizioni di atmosfera controllata, viene introdotta un ulteriore quantità di gas inerte. Più aumenta la quantità di gas utilizzata e più aumentano i costi. Se non state misurando la concentrazione di ossigeno nel gas inerte proveniente da fonti diverse, non è sicuro mescolarli (non date per scontato che l azoto puro sia puro). Volume di gas inerte iniettato Confronto tra metodi di inertizzazione Consumo di gas di inertizzazione Risparmi del 30% Risparmi del 70% Basato sulla pressione Volume temporizzato Misura di ossigeno In una tipica applicazione di inertizzazione, utilizzare la misura di ossigeno in linea può servire a risparmiare fino al 70% dei costi. Risparmi inaspettatitat ti Identificare le possibilità ità di risparmio fa parte delle e nostre attività quotidiane. Con i sistemi di misura amperometrici dell'ossigeno non solo abbiamo scoperto notevoli opportunità di risparmio, ma abbiamo anche migliorato il nostro processo tramite il controllo delle atmosfere controllate. Questo si è dimostrato essere un aspetto fondamentale per la qualità". Che cosa dicono i clienti Sistemi di misura in linea Sistemi di misura in linea Testimonianza originale di un cliente. 10

11 Massima efficienza per i processi con atmosfere controllate. Con la misura di ossigeno in linea, i costi del gas inerte sono ridotti al minimo. Dato che i sensori polarografici non sono sensibili alla polvere, all umidità e non interferiscono con diversi gas, possono essere installati in linea e fornire valori affidabili ed accurati. Uno sguardo ai benefici Installazione in processo Elevata disponibilità operativa grazie al concetto di manutenzione in 2 minuti Solo taratura in aria, per un costo di esercizio ridotto Molte applicazioni possibili grazie alle ampie opzioni di configurazione Intervallo dinamico molto ampio da 50 ppm a aria InPro 6850 i InFit 761 M700 Sensori polarografici: come funzionano Il sensore di ossigeno è separato dal campione di gas da una membrana. Questa membrana è permeabile all ossigeno, ma impedisce a componenti nocivi di interferire con la misura. Al catodo, l ossigeno viene misurato elettronicamente, come corrente, per calcolare la pressione parziale di ossigeno. Catodo e _ e _ Elettrolita strato Silicone La corrente in uscita è direttamente proporzionale alla concentrazione di ossigeno (destra). Per mantenere costante questa proporzionalità durante tutto l inter vallo di misura da 0 a % di ossigeno, viene 200 applicata una differenza 150 di potenziale tra anodo 100 e catodo di 675 mv 50 (sinistra). Corrente sensore (na) 100% Azoto 21% Ossigeno 100% Ossigeno E (Volt) PTFE Corrente sensore (na) R2 = 0,9983 Maglia in acciaio O 2 % Vol 11

12 Competence center per misure di ossigeno Le ultime notizie su applicazioni e prodotti Visitate il nostro sito per scoprire white paper, note applicative, video esplicativi e l elenco dei prossimi webinar. c Per ulteriori informazioni Mettler-Toledo AG Process Analytics Im Hackacker 15 CH-8902 Urdorf Telefono Documento soggetto a modifiche tecniche 01/2012 Mettler-Toledo AG Stampato in Svizzera