Batchbewaking maakt chemische reacties beter beheersbaar

30 maart 2004

De scheikundige Eric van Sprang en chemisch technoloog Henk-Jan Ramaker ontwikkelden een bewakingsmethode die onder andere rekening houdt met het verband tussen verschillende procesparameters. De huidige manier van procesbewaking beschouwt alle parameters zoals druk en temperatuur tijdens de reactie apart. Hierdoor kost de bewaking van het proces veel tijd en zijn niet alle procesverstoringen goed zichtbaar.

Batchbewaking is onder andere van belang voor veiligheid, milieu en productkwaliteit. De kwaliteit van het product dat in een batchproces wordt gemaakt, hangt af van verschillende parameters tijdens de chemische reactie. Deze parameters zullen echter nooit voor alle batches gelijk zijn.

Om te kunnen zeggen hoe groot de variaties mogen zijn om de kwaliteit van het product niet in gevaar te brengen, maakten de onderzoekers een model. Eerst verzamelden de promovendi de procesparameters van meer dan dertig batches. Hierna brachten zij de procesvariatie in kaart met een model. Met dit model maakten zij uiteindelijk twee controlekaarten waarmee een operator het proces kan bewaken. Blijven de procesparameters van de reactie binnen de controlelimieten, dan opereert het proces volgens wens. Is dit niet het geval, dan is er een procesverstoring aanwezig.

Traditioneel bewaken fabrieken een chemisch proces door enkele parameters zoals druk en temperatuur te controleren. Sensoren in de reactor meten deze variabelen. De uitkomst van elke afzonderlijke meting staat genoteerd in een zogeheten univariate controlekaart. Er zijn dus meerdere kaarten nodig om meerdere variabelen te kunnen controleren. Verbanden tussen verschillende variabelen blijven met deze methode buiten beeld. Als bijvoorbeeld de druk in de reactor omhoog gaat, dan gaat de temperatuur vaak ook omhoog. Als door een procesverstoring dit verband verdwijnt, blijft dit onopgemerkt in univariate controlekaarten.

De nieuwe methode van de promovendi Sprang en Ramaker houdt wel rekening met het verband tussen de procesparameters. Met de nieuwe methode hoeft de procesoperator in de controlekamer slechts twee controlekaarten te bewaken. Vroegtijdige en betrouwbare detectie van procesverstoringen is indirect een kostenbesparing op het proces. Het is daarom zaak een zo goed mogelijk model te kiezen in combinatie met de juiste statistiek.

Meer informatie bij

• drs. ir. Eric van Sprang (UvA, Instituut voor Technische Scheikunde)
• t: +31 (0)20 525 52 66, sprang@tipb.nl
• Eric van Sprang en Henk-Jan Ramaker promoveren beiden op 6 april
• Promotor prof. dr. A.K. Smilde