ZYRAT - Optische Prozesssensorik für Industrie 4.0 Anwendungen

Effizientere Überwachung von Hochtemperaturprozessen in der chemischen Industrie

Kontrolle ist alles. Und ganz besonders wichtig, wenn es um chemische Produktionsprozesse geht. Nicht umsonst werden diese immer stärker behördlich reguliert und der Einsatz automatischer Prozessanalytik gewinnt zunehmend an Bedeutung.

So hat es sich das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderte Projekt ZYRAT zum Ziel gesetzt, ein neuartiges optisches Sensorsystem für die Analyse von Hochtemperaturprozessen in der chemischen Industrie zu entwickeln. Um die Qualitätskontrolle vom Labor in den laufenden Prozess zu verlagern, soll eine qualitative Überwachung des Produktionsprozesses flächendeckend in Echtzeit umgesetzt werden. Relevante Qualitätsparameter (Materialzusammensetzungen oder Prozessparameter wie Konzentrationsverhältnisse, Temperaturen, Reaktionsverläufe, etc.) können damit innerhalb weniger Sekunden überwacht und Materialverluste sowie Produktionsrisiken weitestgehend minimiert werden. Auch Produktionsunterbrechungen zur Probenentnahme für die Qualitätskontrolle gehören damit der Vergangenheit an, wodurch sich die Auslastung der Anlagen deutlich steigern lässt.

Auch HTCO lässt sein gebündeltes Know-how in dieses Projekt einfließen. Mit Hilfe von fluioscience arbeiten wir im Rahmen eines ganzheitlichen Entwicklungsprozesses daran, die Formgebung, Konstruktion und Positionierung des Sensors so abzustimmen, dass eine optimale thermische und strömungstechnische Funktionsweise und Integration im Prozess gewährleistet ist.

‍Wärmetransport in Sensor: simulationsbasierten Optimierung führt zu Steigerung von Reaktionszeiten bei Temperaturmessung von Prozessflüssigkeiten und Oberflächen
Wärmetransport in einem Sensor. Bei der simulationsbasierten Optimierung werden die Reaktionszeiten von Thermofühlern zur Temperaturmessung von heißen Prozessflüssigkeiten und Oberflächen erheblich gesteigert.

Im Zuge dessen sorgen wir beispielsweise für ein definiertes Temperaturmanagement des neuartigen Systems. Damit die empfindlichen Sensorbauteile durch die hohen Temperaturen (ca. 200°C) nicht beschädigt werden, analysieren wir mit fluiosience bereits im Vorfeld, wie sich Temperaturen durch spezielle Konstruktion und den Einsatz neuartiger Materialien von den Bauteilen abführen lassen. Bei Bedarf werden wir außerdem ergänzende Maßnahmen zur internen Kühlung entwickeln.

Zudem untersuchen wir, wie das Messsystem idealerweise in der Prozessapparatur angebracht werden muss, um eine bestmögliche und fehlerfreie Prozessanalyse zu garantieren. Dabei ist es wichtig, dass die Sensoren nicht in einer Totzone der Strömung sitzen, sondern optimal von den Prozesssubstanzen umströmt werden. Denn nur so können die zu detektierenden Stoffe auch wirklich sicher an den Messsensor gelangen.

Nicht zuletzt soll mit Zyrat aufgezeigt werden, dass eine simulationsgetriebene Sensorentwicklung schneller und effizienter verläuft. Denn bereits vor der Umsetzung und dem Ersteinsatz des neuen Messsystems kann dessen Funktionsfähigkeit sichergestellt und die Entwicklung weiterer Prototypen vermieden werden.

gefördert vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)
Im Rahmen der Initiative Digitale Optik

Projektpartner:

Blue Ocean Nova AG 

InfraTec GmbH 

Fraunhofer IPM 

Finke Elektronik GmbH 

LabCognition GmbH & Co. KG 

Assoziierte Anwendungspartner:

BASF

Lanxess 

Evonik