Sistemas de espectrômetros FTIR industriais para produção química e monitoramento de reação

As indústrias de processos químicos abrangem muitos processos químicos e físicos complexos e sofisticados, reações e operações unitárias.

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Testemunho

“Estávamos procurando um espectrômetro infravermelho ATR industrial robusto. Encontramos no IRmadillo uma solução compacta, robusta de fácil implementação on-line. A instalação no processo foi finalizada e estamos obtendo excelentes resultados. O instrumento está funcionando como um relógio, demonstrando estabilidade e precisão notáveis em nossa aplicação.”

Cientista Principal
Empresa Agroquímica Internacional

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O IRmadillo para monitoramento
De Fabricação Química – Produtos especiais e commodities

A indústria de processos químicos engloba uma ampla gama de operações químicas e físicas complexas e sofisticadas. Esses processos podem ser em batelada ou contínuos, de alto volume ou baixa capacidade, focados em commodities ou produtos especializados. Em todos os casos, há uma necessidade clara de instrumentação capaz de visualizar, controlar e otimizar o processo, melhorando a eficiência e a lucratividade. Instrumentos básicos como sensores de fluxo, temperatura, pressão, nível e pH são indispensáveis, mas fornecem informações limitadas e não medem diretamente a composição química do processo.
Com o avanço da Indústria 4.0, a integração de múltiplas fontes de informações em tempo real para um entendimento mais profundo e otimização dos processos exige métodos analíticos avançados e on-line.

Especialistas analíticos estão acostumados a utilizar equipamentos de alto desempenho em laboratórios, como RMN, HPLC e sistemas de controle de reações com espectrômetros integrados, mas esses instrumentos simplesmente não são adequados para ambientes industriais. Além disso, muitos desses dispositivos não são suficientemente estáveis para suportar os longos períodos entre paradas programadas, característica comum em processos contínuos. Como, então, levar a qualidade dos instrumentos laboratoriais para o ambiente industrial?

A solução está nos espectrômetros industriais, que fornecem espectros em tempo real para gerar traços de concentração, modelagem de bateladas e estatísticas descritivas de campanhas. Esses equipamentos podem ser instalados tanto em processos por batelada quanto contínuos, operando com uma ampla variedade de produtos químicos e condições de processo.
O diferencial mais importante da espectroscopia não é apenas sua viabilidade, mas sim a escolha da técnica ideal para cada processo.

Utilizando o IRmadillo para monitorar a
produção química

A escolha do instrumento ideal para seu processo depende tanto das características do processo em si quanto do tipo de informação necessária para melhor controlá-lo e otimizá-lo. Na prática, essa decisão geralmente se resume à escolha entre Raman, infravermelho próximo (NIR) e infravermelho médio (FTIR).

O FTIR é especialmente eficaz para estudar reações de pequenas moléculas em química orgânica, cobrindo uma ampla gama de processos. Abaixo está uma lista de reações que apresentam fortes características no espectro de infravermelho:

  • Reações de acoplamento catalisadas por metais de transição
  • Etapas de proteção e desproteção
  • Reações de adição, eliminação e substituição
  • Rearranjos químicos
  • Hidrogenação e outras reações catalisadas

Operações unitárias, como cristalização, destilação, absorção e separação, frequentemente requerem informações analíticas on-line para serem operadas de forma segura e eficiente.
Qualquer processo que envolva mudanças nos grupos funcionais químicos presentes apresentará um espectro infravermelho, e mesmo alterações sutis na química (por exemplo, a redução de um carbonila para um álcool) terão uma característica clara que pode ser usada para acompanhar o progresso da reação.

Além disso, o FTIR pode ser utilizado como um medidor de concentração em processos de purificação e separação ou até mesmo como um controle de qualidade no carregamento/descarregamento de reagentes – como, por exemplo, verificar os níveis de água em solventes antes do uso para evitar reações colaterais perigosas com reagentes reativos.

O IRmadillo pode monitorar facilmente os seguintes exemplos de aplicações:

  • Destilação
  • Cristalização
  • Separação
  • Purificação

Os benefícios da análise on-line comparada com análises de laboratório

Existem várias razões pelas quais a análise on-line pode ser considerada uma melhoria em relação à análise laboratorial off-line. Aqui estão três benefícios principais do uso do IRmadillo em comparação com a amostragem e análise off-line:

Segurança: Alguns produtos químicos (por exemplo, cianetos devido à toxicidade ou epóxidos devido à alta reatividade e tendência a serem pirofóricos) não podem ser manipulados de forma segura. Coletar amostras não é prático ou seguro, e deve ser evitado sempre que possível.

Produtos químicos de curta duração: Alguns compostos, como radicais livres ou intermediários reativos, podem ter uma vida útil muito curta, sendo quase impossíveis de coletar e levar para um laboratório para análise. Nesse caso, apenas uma medição on-line permite a detecção e o monitoramento desses intermediários.

Controle fino do processo em tempo real: O controle de processo em tempo real só pode ser alcançado com uma medição em tempo real. Quando uma medição laboratorial reporta seu resultado ao centro de controle, é totalmente possível que o processo tenha mudado completamente, tornando o resultado obsoleto

O IRmadillo para
produção química

Que tipo de sistema de manuseio ou condicionamento de amostras eu preciso?

O IRmadillo foi projetado para ser fácil de usar, portanto, na maioria dos casos, não requer nenhum tipo de condicionamento ou manipulação específica de amostras.

Meu processo está exposto ao clima, com temperaturas altas e baixas – como o IRmadillo lida com isso?

O IRmadillo foi originalmente desenvolvido para as indústrias petroquímicas e de petróleo e gás, ambientes que exigem extrema durabilidade. Ele tem uma faixa de temperatura ambiente de -20°C a 55°C, garantindo resistência a variações térmicas. Além disso, sua classificação IP65 assegura proteção contra poeira e intempéries, tornando-o resistente às condições climáticas adversas.

Meus processos são muito sujos – como a sonda do IRmadillo lida com sujeira e incrustações?

A sujeira é um problema para sondas baseadas em ATR, mas a calibração que a Keit constrói para a medição identificará quando esse tipo de problema ocorrer. Calibrações também podem ser construídas para incluir pequenas quantidades de incrustação ou sujeira, tornando-as mais robustas até que você tenha tempo para limpar a sonda.

Brochura IRmadillo

O IRmadillo possibilita melhor controle dos processos industriais fornecendo dados em tempo real das reações químicas. O IRmadillo é um espectrômetro de infravermelho médio com aplicação prática para os diferentes seguimentos industrais.
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