NIR-Spektroskopie NIR-Spektroskopie füllt immer mehr Anwendungsbereiche

Ursprünglich war Spectrobay eine Lösung für die Online-Prozessüberwachung im eigenen Bayer-Werk. Doch längst ist daraus ein Produkt geworden, das Bayer Technology Services auch extern vermarktet: Inzwischen wurde das 100. System ausgeliefert.

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Manchmal entwickeln Speziallösungen eine ungeahnte Eigendynamik. Das zeigt das Beispiel einer automatisierten Prozesskontrolle, ausgedacht für eine Destillationsanlage bei Bayer. Was in den 90er Jahren als anonymes Online-NIR-Spektroskop begann, heißt heute Spectrobay und ist das Arbeitspferd, wenn es bei Bayer Technology Services (BTS) um Online-Analyse geht. 100 Systeme sind mittlerweile auf dem Markt, das jüngste wurde kürzlich für Bayer MaterialScience in Shanghai installiert. Aus den ersten In-house-Lösungen ist in der Zwischenzeit ein Produkt geworden, dass BTS auch extern vermarktet. „Etwa ein Drittel der Systeme ist außerhalb der Bayer- und Lanxess-Welt in Betrieb“, sagt
Dr. Stephan Tosch, Competence Center Leiter Process Analyzer im Leverkusener Unternehmen.

Gesucht: Destillationskontrolle

Die Nahinfrarot-Spektroskopie ist die Methode der Wahl, wenn in chemischen und verfahrenstechnischen Prozessen die stoffliche Zusammensetzung von Mehrkomponentensystemen schnell und quantitativ bestimmt werden soll. Gegenüber anderen analytischen Methoden bietet die NIR-Technik entscheidende Vorteile, z.B. die Inline-Prozess-Überwachung durch den Einsatz von Lichtleitertechnik mit schneller und präziser Konzentrationsbestimmung. Dies war damals auch ausschlaggebend für die Entwicklung bei Bayer. Am Anfang stand nämlich eine aus heutiger Sicht simple Frage: Wie kann man eine Destillation automatisiert so fahren, dass die Spezifikationen unter möglichst geringen Kosten hergestellt werden? Als Lösung installierten die Bayer-Ingenieure am Kolonnenkopf eine Entnahmestelle für die Brüden. Das Kondensat floss durch eine mit nahem Infrarotlicht durchleuchtete Messzelle. Nach entsprechender Kalibrierung gab das in einem angeschlossenen Spektrometer erhaltene Absorptionsspektrum Auskunft über die aktuelle Zusammensetzung am Kolonnenkopf. Zu- und Rücklauf sowie Energiezufuhr wurden, geführt von diesen Messwerten, direkt geregelt. Das sparte nicht nur den Aufwand für die bis dahin übliche Probenahme und Laboranalytik, sondern auch Energie, weil die Destillation nun effizienter durchgeführt werden konnte.

In der Folgezeit breitete sich die automatisierte NIR-Spektroskopie in der Bayer-Welt schnell aus. „Es hat sich schnell gezeigt, dass es eine ganze Reihe von Anlagen gab, deren Betrieb sich mit einem Online-Messverfahren optimieren ließ“, erinnert sich Tosch. Dabei ging es nicht nur um Destillationen. Auch die Umsetzungsgrade von Synthesen und Polymerisationen ließen sich spektroskopisch gut und mit geringer Fehlertoleranz verfolgen.

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