En partenariat avec Endress+Hauser, Evonik a réussi à intégrer la spectroscopie Raman comme une technologie d'analyse des process (PAT) performante, du laboratoire aux installations pilotes jusqu'à la production. Cette technologie fournit des données en temps réel, augmente l'efficacité, réduit les coûts et améliore la qualité des produits. Sa flexibilité, son évolutivité et sa sécurité en font la clé de nouveaux potentiels d'économies dans le développement des process chimiques. Les clients peuvent bénéficier directement de cette expertise acquise pour optimiser leurs propres process de développement et de production de manière durable.
Résultats : une efficacité, une sécurité et une qualité accrues
16
analyseurs Raman Rxn2 installés
50+
points de mesure avec des sondes Raman Rxn
La spectroscopie Raman d'Endress+Hauser s'est imposée comme un outil PAT essentiel chez Evonik. Elle permet de réaliser d'importants gains d'efficacité, de réduire les coûts et d'accélérer la mise sur le marché de nouveaux produits.
Parmi les résultats, on peut citer :
Une analyse de bout en bout des process, du laboratoire à la production
La possibilité d'effectuer des mesures en temps réel sur plusieurs points de mesure simultanément
Le remplacement du prélèvement d'échantillons manuel par des mesures en ligne
Une adaptation aux installations pilotes à faibles volumes
Un fonctionnement fiable même dans des conditions difficiles (p. ex. zones ATEX)
Une réduction des délais de mise sur le marché
Une réduction des coûts grâce à la suppression des analyses en laboratoire et à la diminution des frais de personnel
Sécurité accrue
Acceptation en interne et acquisition d'expertise
"Grâce aux spectres Raman, il est parfois possible d'attribuer des pics isolés à des substances spécifiques présentes dans le mélange. Cela réduit considérablement le travail d'étalonnage et permet d'obtenir rapidement des résultats quantitatifs."
Dr. Andreas Ohligschläger, Ingénieur PAT, Evonik Industries AG
Défi : trouver une solution polyvalente permettant de passer du laboratoire au process en temps réel
En 2016, Evonik a lancé sa stratégie "du laboratoire au process" à l'échelle de l'entreprise, dans le but d'intégrer très tôt les technologies PAT dans le développement des process. Evonik recherchait une technologie d'analyse des process capable de soutenir efficacement l'ensemble du processus de développement et d'optimisation, tout en contribuant à réduire les coûts. L'objectif était de trouver une solution qui non seulement fournisse des données précises en temps réel, mais qui soit également suffisamment polyvalente pour être utilisée dans une grande variété d'environnements de process – du laboratoire à la production.
La technologie doit :
être universellement applicable à un large éventail de produits chimiques, d'états de la matière et de conditions de process
être flexible et évolutive, du laboratoire de R&D aux installations de production à grande échelle
être rapide à intégrer afin de raccourcir les délais de développement et de réduire les délais de mise sur le marché
améliorer la qualité des produits grâce à des mesures en continu en ligne
fonctionner de manière fiable même dans des conditions exigeantes, telles que les zones ATEX
Evonik et Endress+Hauser : mise en œuvre réussie d'une solution PAT
Notre solution : un système de spectroscopie Raman PAT évolutif d'Endress+Hauser
Endress+Hauser a fourni à Evonik une solution sur mesure basée sur la spectroscopie Raman – une technologie qui répond à toutes les exigences définies. Ces systèmes se distinguent par leur modularité et leur polyvalence exceptionnelles. Grâce aux fibres optiques et aux différents types de sondes, ils s'intègrent facilement dans une grande variété de configurations d'installation. Jusqu'à quatre canaux indépendants permettent la surveillance simultanée de plusieurs points de mesure – ce qui constitue un avantage indéniable pour les process complexes.
La compatibilité chimiométrique des spectres apporte une valeur ajoutée particulière – grâce à leur compatibilité avec tous les logiciels chimiométriques courants, ceux-ci peuvent être analysés directement sur le spectromètre, de manière polyvalente, intuitive et en temps réel. Cela permet d'enregistrer et d'interpréter immédiatement les données qualitatives et quantitatives au cours du process – sans avoir recours à un prélèvement d'échantillons manuel fastidieux.
La spectroscopie Raman a été utilisée avec succès pour la première fois dans une installation pilote destinée au développement de process d'hydrogénation. La sonde a été intégrée dans une conduite de 6 mm – nettement plus petite que celles utilisées dans les installations de production. Au lieu d'un prélèvement d'échantillons quotidien par RMN, cette technologie permet désormais d'effectuer des mesures en ligne toutes les minutes et de surveiller le process en continu.
Ce processus est efficace, précis et sûr. Dans les installations pilotes à faible débit notamment, la composition du système reste inchangée, car aucun prélèvement n'est nécessaire. Cela permet non seulement d'économiser du temps et de l'argent, mais aussi de renforcer la sécurité tant pour le personnel que pour l'installation.
Les systèmes de spectroscopie Raman d'Endress+Hauser résistent aux conditions difficiles des installations de process et sont conformes à la réglementation ATEX
Utilisation en zone Ex
Grâce à ses composants standardisés et certifiés, le système Raman peut même être utilisé dans des zones ATEX à un coût raisonnable. Pour une utilisation dans des atmosphères explosibles, Evonik utilise également le Liquiphant. Celui-ci garantit qu'aucun mélange gazeux inflammable ne puisse se former dans le faisceau laser de la sonde Raman – ce qui contribue de manière décisive à la sécurité des process.
Témoignage
"Les exigences imposées aux systèmes de mesure PAT sont particulièrement élevées, notamment en raison des conditions difficiles qui règnent dans les installations de process et de la nécessité de se conformer à la réglementation ATEX. La spectroscopie Raman s'est imposée comme un outil robuste et fiable dans ce domaine". - Dr. Roland Peschke, expert PAT chez Evonik Oxeno
Déploiement mondial
Ce système a permis à Evonik non seulement d'améliorer l'efficacité et la qualité du développement des process, mais aussi de transférer avec succès la technologie du laboratoire vers la production – un véritable levier pour dégager de nouveaux potentiels d'économies. Après une mise en œuvre réussie en Allemagne, la technologie Raman est désormais déployée à l'échelle internationale dans les premières usines de production d'Evonik – avec le soutien de l'expertise mondiale d'Endress+Hauser.
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Evonik Industries AG, dont le siège est à Essen, en Allemagne, est un leader mondial dans le domaine des produits chimiques spéciaux. Grâce à sa passion de l'innovation et de l'excellence technique, l'entreprise va au-delà de la chimie traditionnelle pour créer des solutions durables pour l'industrie et la société. Evonik exploite des installations de production dans 27 pays sur six continents.
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