Auswahl des richtigen TOC-Analysators für Wasserprojekte

Während Endanwender ihre Prozesse weiter verfeinern, aktualisieren oder ersetzen, um effizienter zu werden, neue Vorschriften zu erfüllen und ihren Kunden eine bessere Produktqualität zu liefern, stellen sie höhere Anforderungen an ihr Versorgungsteam, insbesondere in Bezug auf die Wasserqualität und die Bestätigung, dass keine Verunreinigungen vorhanden sind. Diese Prozesskontrolle ist für Anwender von Reinst- und Ultrapure-Wasser noch wichtiger - Pharmazeutische, Mikroelektronik und Energie - da jede Abweichung der Wasserqualität erhebliche Auswirkungen auf das Wassersystem und das Endprodukt bzw. die Energieerzeugung haben kann. Ein kritischer Verunreinigungsstoff in diesen Umgebungen ist Gesamtkohlenstoff (TOC), und TOC-Analysatoren für Wasserprojekte helfen Teams, ihn zu überwachen, ohne die Systemleistung aus den Augen zu verlieren.

Bedarf an höherer Geschwindigkeit und präziserer Kontrolle der Wasserqualität

Während die Utility-Teams den kritischen Bedarf an TOC-Kontrolle für Endanwender angehen, müssen auch Systemingenieure und Hersteller von Skids zur Wasseraufbereitung effiziente und kostengünstige Analyselösungen finden. Um dies zu erreichen, setzen Systemhersteller häufig Lösungen ein, die Folgendes unterstützen können:

Verwendung von branchenweit anerkannten Lieferanten

Geringere Gesamtprojektkosten

Einfache Integration, Inbetriebnahme und Bedienung

Erweiterte Funktionen, die deutliche Vorteile bieten

Einfache Wartung und Instandhaltung

Fünf Überlegungen zur Auswahl eines TOC-Analysators für Ihr Projekt

Verwendung von branchenweit anerkannten Lieferanten

Für Anlagenhersteller ist es entscheidend, einen Partner zu wählen, der nicht nur über eine weithin akzeptierte Technologie verfügt, sondern auch eng mit Branchenorganisationen zusammenarbeitet, um die Anforderungen der Branche zu verstehen und zugleich technische Expertise bereitzustellen. Dies ermöglicht es den Systementwicklern, ihre Konstruktion zu standardisieren, ohne sich wegen Projektverzögerungen durch das Warten auf Kundenfreigaben für TOC-Analysatoren und zugehörige Ausrüstung Sorgen machen zu müssen.

Geringere Gesamtprojektkosten

Online arbeitende, kontinuierliche TOC-Analysatoren mit der verfügbaren Möglichkeit zur Kopplung mit Mehrkanalsendern senken die Überwachungskosten für die prozessanalytik. Durch den Anschluss mehrerer Sensoren an einen einzigen Sender können mehrere Messpunkte überwacht werden, wodurch die Kosten pro Messung sinken. Darüber hinaus reduzieren die Mehrkanalfähigkeit die Installationskosten, die Kosten für Ersatzteile und die damit verbundenen Wartungskosten.

Einfache Integration, Inbetriebnahme und Bedienung

In der Regel müssen TOC-Analysatoren für die Erstinbetriebnahme, Software-Updates und den Austausch manuell konfiguriert werden. Das kann sehr zeitaufwendig sein, insbesondere wenn in einem Projekt mehrere Sensoren vorhanden sind. Wenn außerdem mehrere Nutzer oder Techniker an der Installation und Programmierung beteiligt sind, ist das Risiko einer uneinheitlichen Konfiguration oder von Programmierfehlern hoch. Ein Prozess, der diesen Ablauf vereinfacht und Fehler minimiert, spart Ressourcen und Zeit, die für wertvollere Aufgaben eingesetzt werden können.

Erweiterte Funktionen, die deutliche Vorteile bieten

Über die grundlegende Messfunktion hinaus sollten TOC-Analysatoren es Anlagenherstellern ermöglichen, Mehrwertfunktionen anzubieten, die auf die wichtigsten Kundenziele abzielen – Kostensenkung und bessere Überwachung der Wasserqualität. Ob Kosteneinsparungen bei der Installation, der Inbetriebnahme oder während der Wartung: Diese Funktionen sollten eine einfache Bedienung und vorausschauende Hinweise auf anstehende Service- und Reparaturarbeiten bieten. So können Anwender Ressourcen effizient planen, statt in letzter Minute Probleme lösen zu müssen.

Einfache Wartung und Instandhaltung

Zusätzlich zu diesen Funktionen sollten Systemhersteller und ihre Kunden Zugang zu fortschrittlichem technischem Support haben, um Technologie-, Anwendungs- und After-Sales-Probleme zeitnah zu lösen. Ein vor Ort oder aus der Ferne verfügbarer Support, unabhängig davon, wo die Installation erfolgt, kann zu erheblichen Zeit- und Ressourceneinsparungen führen und zugleich eine hochwertige Benutzererfahrung bieten.

Messanforderungen ermitteln

Unter Berücksichtigung dieser Kundenanforderungen können Systemingenieure mit fundierten Kenntnissen der branchenüblichen Richtlinien sowie der erforderlichen Messpunkte und Prozesse TOC-Analysatoren auswählen, die gut zu den Wassersystemen ihrer Kunden passen. Je nach Branche und überwachten Prozess ist die TOC-Überwachung an bestimmten Messpunkten erforderlich, wie in den Abbildungen 1, 2 und 3 beschrieben.

Wasseranforderungen in der Pharmaindustrie

In der Pharmaindustrie müssen Unternehmen lokale und/oder globale pharmakopöische Vorschriften einhalten, die die chemische Zusammensetzung des Wassers festlegen, das für die Herstellung von Produkten verwendet werden darf. Dies kann die United States Pharmacopeia (USP), die Europäische Pharmakopöe, die Japanische Pharmakopöe, die Chinesische Pharmakopöe, die Indische Pharmakopöe oder die Pharmakopöe anderer relevanter Länder sein.

Abbildung 1: Wasseraufbereitungsstufen in einem pharmazeutischen Wassersystem.

Eine der wichtigsten zu kontrollierenden Verunreinigungen gemäß den regulatorischen Anforderungen ist TOC. Er muss nicht nur während des Wasseraufbereitungsprozesses, sondern auch im Wasserkreislauf an den Entnahmestellen kontrolliert werden. Der USP empfiehlt in Kapitel <643> den Einsatz von Online-TOC-Messgeräten für die Produktkontrolle sowie für zusätzliche Prozess- und Systemkontrolle. Typische Messpunkte für TOC zusammen mit anderen regulierten Parametern sind in Abbildung 1 dargestellt.

Wasseranforderungen in der Energiewirtschaft

Bei Wasser, das in der Stromerzeugung verwendet wird, müssen Betreiber die Wasserqualität im Dampf-/Wasserkreislauf berücksichtigen, um sicherzustellen, dass die Gewährleistungsanforderungen der Turbinenhersteller erfüllt werden. Darüber hinaus ist die Wasserqualität entscheidend für die Kontrolle von Korrosion und Ablagerungen in allen Wassersystemen, um eine sichere Arbeitsumgebung sowie die Langlebigkeit von Turbinen, Rohrleitungen, Kesseln und Ventilen sicherzustellen.

Während in der Wasseraufbereitung sowie im Wasser-/Dampfkreislauf eine Vielzahl von Parametern gemessen und überwacht werden, ist TOC aufgrund seiner korrosiven Wirkung und der Bildung von Ablagerungen im Prozess ein wichtiger Parameter, der kontinuierlich überwacht werden muss. Ein hoher TOC-Wert im aufbereiteten Wasser kann, wenn er in den Wasser-/Dampfkreislauf eingespeist wird, aufgrund des Abbaus organischer Stoffe zu einem niedrigeren pH-Wert führen. Dies führt zu Korrosion und Schäden an kritischen Anlagenkomponenten. Diese organischen Stoffe können sich auch auf wärmeübertragenden Oberflächen ablagern, wodurch die thermische Effizienz sinkt und die Kosten der Stromerzeugung steigen. Darüber hinaus kann TOC das Harz im Kondensatreiniger verschmutzen, wodurch dessen Wirksamkeit verringert und eine häufige Regeneration erforderlich wird.

Abbildung 2. Typische Messpunkte für TOC in Kraftwerken

In der Wasseraufbereitung setzen organische Stoffe RO-Membranen zu und verkürzen deren Lebensdauer sowie den Wartungsintervall. Es ist entscheidend, den TOC am Ende des Aufbereitungsprozesses zu überwachen, damit organische Stoffe aus dem behandelten Wasser nicht in den Wasser-/Dampfkreislauf gelangen und Anlagenausrüstung beschädigen.

TOC im System beeinflusst nicht nur die Lebensdauer der Anlagenausrüstung, sondern auch die Wirtschaftlichkeit der Anlage. Eine Abschaltung für Wartungsarbeiten kann über längere Zeiträume notwendig sein, um Schäden an der Anlagenausrüstung zu beheben. Typische Messpunkte für TOC in Kraftwerken, um eine ordnungsgemäße Überwachung und Steuerung sicherzustellen und solche Vorfälle zu vermeiden, sind in Abbildung 2 dargestellt.

Zusätzlich zu diesen TOC-Überwachungspunkten in einem typischen Kraftwerk gibt es weitere Messpunkte, wenn es sich um eine Kraft-Wärme-Kopplungsanlage handelt. In KWK-Anlagen wird der Dampf nach der Turbine normalerweise an die Produktionsstätte geleitet, die von der Anlage versorgt wird, und dort für Produktionsprozesse verwendet. Das Dampfkondensat wird anschließend an die KWK-Anlage zurückgeführt und durchläuft im Wasser-/Dampfkreislauf den Kondensatreiniger, bevor es weiter im Kreislauf verwendet wird. Dieses Kondensat enthält in der Regel eine gewisse TOC-Belastung aus dem Produktionsprozess, und es ist entscheidend, diese Belastung zu überwachen, um sicherzustellen, dass Grenzwerte nicht überschritten werden und im Wasser-/Dampfkreislauf keine Schäden entstehen.

Tabelle 1: Allgemeine Wasserqualitätswerte an Verteilungs-/Entnahmestellen.

Wasseranforderungen in der Mikroelektronikindustrie

In einer Mikroelektronik-Fertigungsanlage wird eine große Menge Wasser verbraucht, und es muss frei von Verunreinigungen sein, um die exakt erforderliche Reinheit für eine maximale Produktionsausbeute zu erreichen. Die Wasserversorgung muss ohne Ausfallzeiten funktionieren, um Unterbrechungen im Fertigungsprozess zu vermeiden, was eine kontinuierliche Online-Überwachung der Wasserqualität erfordert.

TOC ist einer der wichtigsten Parameter, um in einer solchen Anlage die Wasserqualität sicherzustellen, da er das hergestellte Produkt beschädigen und zu erheblichen Verlusten führen kann. Die kritische Bedeutung dieser Messung zeigt sich an den mehreren Probenahmestellen während des Wasseraufbereitungsprozesses für TOC (Abbildung 3) und den sehr niedrigen zulässigen Grenzwerten (Tabelle 1).

Abbildung 3: Mikroelektronikanwendungen in der Produktion, Verteilung und Nutzung von Reinstwasser (UPW).

TOC-Analysatoren für Wasserprojekte

Auswahl eines TOC-Analysators für Wasserprojekte

Als führende Anbieter in der wasseranalyse arbeitet METTLER TOLEDO Thornton mit Branchenführern und Regulierungsbehörden zusammen, um Fachwissen auszutauschen und Rückmeldungen zu Überwachungsanforderungen zu sammeln. Dies fördert Innovationen und führt zu Produkten wie TOC-Analysatoren und Transmittern, die zentrale Kundenanforderungen erfüllen und Funktionen bieten, welche die Systemintegration vereinfachen.

Die TOC-Analysatoren von METTLER TOLEDO Thornton bieten eine Echtzeit-Online-Überwachung für einen umfassenden Überblick über die Wasserqualitätstrends. Mithilfe von UV-Oxidation und fortschrittlicher Leitfähigkeitsmessung messen sie TOC präzise ohne Reagenzien oder Chemikalien und verfügen über wenige bewegliche Teile, was Betriebs- und Wartungskosten senkt. Sie sind darauf ausgelegt, unterschiedliche technische und budgetäre Anforderungen zu erfüllen, und decken wirksam verschiedene Messanforderungen in der Industrie ab.

Während andere auf dem Markt für Systemhersteller verfügbare TOC-Analysegeräte alle sechs Minuten eine Messung liefern, bieten die TOC-Sensoren der METTLER TOLEDO Thornton-Serie eine Messreaktion in 60 Sekunden und Aktualisierungen jede Sekunde. Dies ermöglicht ein beispielloses Maß an Transparenz hinsichtlich der Wasserqualität und die Fähigkeit, schnell auf jede Abweichung von den Spezifikationen zu reagieren.

Diese Sensoren lassen sich je nach den erforderlichen Funktionen entweder mit dem M300- oder dem M800-Transmitter verbinden. Der M800 unterstützt bis zu vier Sensoren und nutzt Intelligent Sensor Management (ISM) für Plug-and-Play mit verschiedenen Sensortypen (pH/ORP, Leitfähigkeit, gelöster Sauerstoff, TOC) an einem einzigen Transmitter. Außerdem bietet er Profibus-DP-Kommunikation, wodurch die Verkabelung reduziert, die Datenerfassung vereinfacht und der Platzbedarf des Systems minimiert wird – für ein effizienteres, kostengünstigeres Design.

Fazit

METTLER TOLEDO TOC-Analysatoren bieten eine leistungsstarke Lösung zur effektiven Steuerung der Wasserqualität und verfügen über einzigartige Funktionen, von denen sowohl der Hersteller als auch der Endanwender profitieren:

Nutzung branchenanerkannter Lieferanten

Mit technischer Fachkompetenz und hochgenauer Messung

Reduzierte Gesamtkosten des Projekts

Mit einer Vielzahl von Lösungen, die angeboten werden, um technische und budgetäre Anforderungen zu erfüllen

Einfache Integration, Inbetriebnahme und Bedienung

Mit TCT-Software und Plug-and-Play-Einfachheit

Fortschrittliche Funktionen, die klare Vorteile bieten

Zur Erfüllung der Ziele der Kunden, einschließlich ISM-Technologie

Einfache Wartung und Instandhaltung

Mit ISM Predictive Diagnostics

Zusätzlich zu diesen fortschrittlichen Funktionen bietet METTLER TOLEDO weltweit technischen und After-Sales-Support mit geschulten Serviceexperten, die das Team des Systemherstellers in allen Phasen des Prozesses unterstützen – Installation, Inbetriebnahme, vorbeugende Wartung und Fehlerbehebung. Diese Fähigkeit, kombiniert mit TOC-Analysatoren, die auf die Anforderungen des Wasseranlagendesigns zugeschnitten sind, macht METTLER TOLEDO zu einem wertvollen und zuverlässigen Partner, der auf die Ziele des Systemherstellers ausgerichtet ist.

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