Evonik hat gemeinsam mit Endress+Hauser die Raman-Spektroskopie als leistungsstarke Prozessanalysetechnik (PAT) erfolgreich vom Labor über Pilotanlagen bis in die Produktion integriert. Die Technologie liefert Echtzeitdaten, steigert Effizienz, senkt Kosten und verbessert die Produktqualität. Ihre Flexibilität, Skalierbarkeit und Sicherheit machen sie zum Schlüssel für neue Einsparpotenziale in der chemischen Prozessentwicklung. Kunden profitieren direkt vom gewonnenen Know-how, um ihre eigenen Entwicklungs- und Produktionsprozesse nachhaltig zu optimieren.
Die Ergebnisse: Mehr Effizienz, Sicherheit und Qualität
16
installierte Raman Rxn2-Analysatoren
50+
Messstellen mit Raman Rxn-Sonden
Die Raman-Spektroskopie von Endress+Hauser hat sich als zentrales PAT-Werkzeug bei Evonik etabliert. Sie ermöglicht eine signifikante Effizienzsteigerung, Kostenreduktion und schnellere Markteinführung neuer Produkte.
Die Ergebnisse umfassen:
Durchgängige Prozessanalyse vom Labor bis zur Produktion
Echtzeit-Messungen an mehreren Messstellen gleichzeitig möglich
Auch für Pilotanlagen mit geringem Volumen geeignet
Zuverlässiger Einsatz auch unter schwierigen Bedingungen (z. B. ATEX-Zonen)
Reduzierung der Time-to-Market
Kostenreduktion durch Wegfall von Laborauswertungen und reduzierten Personalaufwand
Höhere Sicherheit
Interne Akzeptanz und Know-how-Gewinn
"Bei Raman-Spektren hat man häufig das Glück, isolierte Peaks einzelnen Substanzen im Gemisch zuordnen zu können. Das reduziert den Kalibrieraufwand erheblich und führt schnell zu quantitativen Ergebnissen."
Dr. Andreas Ohligschläger, PAT-Ingenieur, Evonik Industries AG
Die Herausforderung: Eine vielseitige, „Lab to Process“-Echtzeit-Lösung
Bereits 2016 initiierte Evonik die unternehmensweite Strategie „Lab to Process“, mit dem Ziel, PAT-Technologien frühzeitig in der Prozessentwicklung zu verankern. Evonik suchte eine Prozessanalysetechnologie, die den gesamten Entwicklungs- und Optimierungsprozess effizient begleitet und gleichzeitig zur Kostenreduktion beiträgt. Ziel war es, eine Lösung zu finden, die nicht nur präzise Echtzeitdaten liefert, sondern auch flexibel genug ist, um in unterschiedlichsten Prozessumgebungen eingesetzt zu werden – vom Labor bis zur Produktion.
Die Technologie sollte:
universell einsetzbar sein für verschiedenste Chemikalien, Aggregatzustände und Prozessbedingungen
flexibel und skalierbar sein – vom F&E-Labor bis zur großtechnischen Produktionsanlage
schnell integrierbar sein, um Entwicklungszeiten zu verkürzen und die Time-to-Market zu reduzieren
die Produktqualität verbessern durch kontinuierliche Inline-Messungen
auch unter anspruchsvollen Bedingungen wie ATEX-Zonen zuverlässig funktionieren
Evonik und Endress+Hauser: Erfolgreiche Implementierung einer PAT-Lösung
Unsere Lösung: Ein skalierbares Endress+Hauser Raman-PAT-System
Endress+Hauser stellte Evonik eine maßgeschneiderte Lösung auf Basis der Raman-Spektroskopie zur Verfügung – eine Technologie, die alle gestellten Anforderungen erfüllt. Die Systeme zeichnen sich durch ihre hohe Modularität und Flexibilität aus. Dank Lichtwellenleitern und verschiedener Sondentypen lassen sie sich problemlos in unterschiedlichste Einbausituationen integrieren. Bis zu vier unabhängige Kanäle ermöglichen die gleichzeitige Überwachung mehrerer Messstellen – ein klarer Vorteil für komplexe Prozesse.
Ein besonderer Mehrwert liegt in der chemometrischen Auswertbarkeit der Spektren – denn diese lassen sich dank der Kompatibilität mit allen gängigen chemometrischen Programmen direkt auf dem Spektrometer vielseitig, intuitiv und in Echtzeit analysieren. So können qualitative und quantitative Daten unmittelbar im Prozess erfasst und interpretiert werden – ohne aufwändige manuelle Probenentnahmen.
In einer Pilotanlage zur Entwicklung von Hydrierprozessen wurde die Raman-Spektroskopie erstmals erfolgreich eingesetzt. Die Sonde wurde in eine 6-mm-Rohrleitung integriert – deutlich kleiner als in Produktionsanlagen. Statt täglicher NMR-Probenentnahmen ermöglicht die Technologie nun Inline-Messungen im Minutentakt und ein kontinuierliches Monitoring des Prozesses.
Dieser Prozess ist effizient, präzise und sicher. Besonders in Pilotanlagen mit geringem Volumen bleibt die Systemzusammensetzung unverändert, da keine Proben entnommen werden müssen. Das spart nicht nur Zeit und Kosten, sondern erhöht auch die Sicherheit für Personal und Anlage.
Raman-Systeme von Endress+Hauser bestehen auch im rauen Umfeld der Prozessanlagen und erfüllen ATEX-Bestimmungen
Einsatz im explosionsgefährdeten Bereich
Selbst der Einsatz des Raman-Systems in ATEX-Zonen ist dank der standardisierten und zertifizierten Komponenten mit vertretbarem Aufwand möglich. Für den Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen nutzt Evonik zusätzlich den Liquiphant Vibronik-Grenzstandschalter. Dieser stellt sicher, dass sich im Laserstrahl der Raman-Sonde kein zündfähiges Gasgemisch bilden kann – ein entscheidender Beitrag zur Prozesssicherheit.
Kundenaussage
„Besonders im rauen Umfeld der Prozessanlagen und unter Berücksichtigung der einzuhaltenden ATEX-Bestimmungen sind die Anforderungen an PAT-Messsysteme besonders hoch. Die Raman-Spektroskopie hat sich hier als robustes und zuverlässiges Werkzeug etabliert.“ - Dr. Roland Peschke, PAT-Experte bei Evonik Oxeno
Weltweite Implementierung
Durch das System konnte Evonik nicht nur die Effizienz und Qualität in der Prozessentwicklung steigern, sondern auch den Technologietransfer vom Labor bis in die Produktion erfolgreich realisieren – ein echter Schlüssel zu neuen Einsparpotenzialen. Nach erfolgreicher Implementierung in Deutschland wird die Raman-Technologie nun international in den ersten Produktionsanlagen von Evonik ausgerollt – unterstützt durch die globale Expertise von Endress+Hauser.
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Evonik Industries AG ist ein weltweit führendes Spezialchemieunternehmen mit Hauptsitz in Essen, Deutschland. Das Unternehmen geht mit Innovationskraft und technologischer Exzellenz über die klassische Chemie hinaus, um nachhaltige Lösungen für Industrie und Gesellschaft zu schaffen. Evonik betreibt Produktionsstätten in 27 Ländern auf sechs Kontinenten.
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