Prozessgaschromatograf GC8000

Der GC8000 verfügt über einen integrierten, farbigen 12-Zoll-Touchscreen, der Wartungsaufgaben erheblich vereinfacht. Nur durch Berühren des Bildschirms kann der Techniker auf sämtliche Analyseparameter und Messergebnisse zugreifen, die in Form von leicht verständlichen, farbigen Grafiken dargestellt werden.

Hinsichtlich seiner gaschromatografischen Analysefähigkeiten weist der GC8000 eine Reihe von bedeutenden Innovationen auf. Mit der Einführung des Konzepts der GC-Module (GCM) wird die Parallelchromatografie erstmals auch praktisch umsetzbar. Durch die Einrichtung mehrerer virtueller GCs innerhalb eines einzigen Analysators werden sämtliche Einstellungen, Anzeigen und Daten zur besseren Übersicht klar voneinander getrennt dargestellt, was gleichzeitig auch die Wartung vereinfacht. Außerdem können grafische Übersichtsbildschirme zur Anzeige der einzelnen GC-Module aufgerufen werden.

Hinsichtlich seiner gaschromatografischen Analysefähigkeiten weist der GC8000 eine Reihe von bedeutenden Innovationen auf. Mit der Einführung des Konzepts der GC-Module (GCM) wird die Parallelchromatografie erstmals auch praktisch umsetzbar. Durch die Einrichtung mehrerer virtueller GCs innerhalb eines einzigen Analysators werden sämtliche Einstellungen, Anzeigen und Daten zur besseren Übersicht klar voneinander getrennt dargestellt, was gleichzeitig auch die Wartung vereinfacht. Außerdem können grafische Übersichtsbildschirme zur Anzeige der einzelnen GC-Module aufgerufen werden.

Im GC8000 werden die gleichen bewährten Hardwarekomponenten verwendet, die bereits im Vorgängermodell zum Einsatz kamen und die für ihre zuverlässige und präzise Leistung bekannt sind. Darüber hinaus bietet der GC8000 aufgrund der Option mehrere Öfen zu verwenden ein deutlich erweitertes Analysespektrum.

Das Kommunikationsnetzwerk des GC8000 basiert auf dem Ethernet-Industriestandard. Eine solche Architektur gewährleistet eine flexible und dennoch sichere Übertragung von Daten an die GC-Wartungsstationen und das Prozessleitsystem. Der GC8000 kann für die Kommunikation in einem einzelnen Ethernet-Netzwerk oder in einem redundanten Netzwerk mit zwei vollkommen getrennten Ethernet-Netzwerkpfaden konfiguriert werden.

  • Hochgeschwindigkeitsanalyse mit mehreren Öfen
    Dank mehrerer Öfen und mehrerer Detektoren mit simultanen Analyseeinstellungen kann jede Komponente unter optimalen Bedingungen gemessen werden. Neben kürzeren Analysezeiten bietet diese Funktion darüber hinaus die Möglichkeit, Konfigurationen auf die individuellen Anforderungen der Kunden zuzuschneiden.
  • Hoher Bedienkomfort dank großem Touchscreen
    Die integrierte Bedien- und Anzeigeeinheit verfügt über einen berührungsempfindlichen 12,1-Zoll-LCD-Farbbildschirm, der eine bessere Lesbarkeit und einen hohen Bedienkomfort bietet.
    Die Inhalte dieses Displays sind mit den Inhalten auf dem PC identisch. Dies gewährleistet eine intuitive Bedienung sowie einen schnellen Zugriff auf Informationen.
  • Hohe Zuverlässigkeit
    Seit die ersten Gaschromatografen im Jahre 1959 das Werk verließen, ist Yokogawa für Kunden weltweit Sinnbild für eine zuverlässige Leistung. Die lange Erfahrung und der technische Sachverstand von Yokogawa finden sich in den Schlüsselkomponenten wie z. B. den Detektoren und den Ventilen des GC8000 wieder. Diese bilden die Basis für ein Höchstmaß an Zuverlässigkeit. Darüber hinaus sind viele der Komponenten mit denen der GC-Vorgängermodelle kompatibel.
  • Verbesserte Funktionalität
    Der GC8000 bietet umfangreiche Zusatzfunktionen:
    Reintegration von Chromatogrammen:
    Mit dieser Funktion werden die auf dem PC gespeicherten Chromatogrammdaten analysiert und überprüft, um deren Zuverlässigkeit sicherzustellen. Übertragung von Daten in die
    EZChrom-Software:
    Mit dieser Funktion werden Daten für andere Analysatoren des Kunden freigegeben. Auf diese Weise profitiert der Anwender von einer einheitlichen Verwaltung der Analyseergebnisse und einer konsequenten Rückführbarkeit.
    Benutzerprogrammierung:
    Mit dieser Funktion können bestimmte Aspekte präzise auf die individuellen Anforderungen des Kunden zugeschnitten werden. Beispielsweise ist es möglich, benutzerdefinierte Berichte oder komplexe Analyseroutinen zu erstellen.
Messobjekt Gas oder flüchtige Flüssigkeiten (Siedepunkt bis 400 °C)
Analysemethode Gaschromatografie
Messbereich Abhängig von den Analysebedingungen
WLD: 1 ppm bis 100 %
FID: 1 ppm bis 100 %
FID (mit Methanisierer): 1 ppm bis 0,1 %
FPD: 1 ppm bis 0,1 %
Anzahl der zu messenden Komponenten Maximal 999 (Gesamtanzahl der Komponenten in allen Strömen, einschließlich Kalibrierströmen)
Analysedauer Max. 21.600 Sekunden (sechs Stunden)
Anzahl der Probeströme Maximal 31 (einschließlich Kalibrierströme)
Werkstoffe der medienberührten Teile RV: 316SS, Hastelloy-C, Rulon, PTFE (Teflon, Bearee)
LSV: 316SS, Hastelloy-C, Rulon, Glas, PTFE (Teflon, Bearee), Fluorkautschuk (Viton), Perfluorelastomer (Kalrez)
Wiederholbarkeit Abhängig von den Analysebedingungen
Gasprobe: ±1 % des Skalenendwerts des Messbereichs (2 σ)
Flüssigkeitsprobe: ±2 % des Skalenendwerts des Messbereichs (2 σ)

* Wert kann je nach Spezifikationen und Bedingungen variieren. Wenden Sie sich für Einzelheiten an Yokogawa.

Technische Daten des Analysators

Schutzart Überdruckkapselung und druckfeste Kapselung
Klassifizierungen der Bereiche FM:
Überdruckkapselung und Explosionsschutz gemäß Typ X für Klasse I, Division 1, Gruppe B, C und D; T1 bis T4
Überdruckkapselung gemäß Typ X und Y für Klasse I, Division 1, Gruppe B, C und D; T1 bis T4
ATEX: II2G Ex d px IIB+H2 T1...T4 Gb
IECEx: Ex d px IIB+H2 T1...T4 Gb
TIIS: Ex pd IIB+H2 T1 bis T4
Schutzart des Gehäuses NEMA3R, entspricht IP54 (staub- und spritzwassergeschützt)
Umgebungsbedingungen für den Betrieb –10 bis 50 °C, ≤ 95 % relative Luftfeuchtigkeit (nicht kondensierend)
Gewicht   Ausführung für Wandmontage Frei stehende Ausführung
Typ 1 ca. 100 kg ca. 140 kg
Typ 2 ca. 155 kg ca. 190 kg
Typ 3 ca. 200 kg ca. 220 kg
Isothermer Ofen
Volumen Großer isothermer Ofen: ca. 45 l
Standardmäßiger isothermer Ofen: ca. 31 l
Temperatur-Einstellbereich 55 bis 225 °C 
(Temperatur in 1-Grad-Schritten einstellbar)
Genauigkeit der Temperaturregelung ±0,03 °C
Temperaturregelung PID-Regelung
Eingänge/Ausgänge
Analogeingänge/-ausgänge max. 16/max. 32
Kontakteingänge/-ausgänge max. 32/max. 20
PC-Kommunikation Ethernet-Kommunikation
Protokoll: TCP/IP, FTP, Modbus TCP/IP
DCS-Kommunikation RS-422
Protokoll: MODBUS, Y-Protocol

Versorgung

Spannungsversorgung 100/110/115/120/200/220/230/240 V AC ±10 %, 50/60 Hz ±5 %
Maximale Leistungsaufnahme Typ 1: 0,8 bis 1,6 kVA
Typ 2: 1,4 bis 2,9 kVA
Typ 3: 2,0 bis 4,3 kVA
Instrumentenluft Druck: 350 bis 900 kPa
Durchfluss:
Typ 1: 100 bis 140 l/min
Typ 1 mit FPD: 130 bis 200 l/min
Typ 2: 150 bis 210 l/min
Typ 2 mit FPD: 180 bis 270 l/min
Typ 3: 200 bis 280 l/min
Trägergas Arten: H2, N2, He oder Ar
Reinheit:
  Messbereich von 0 bis ≥ 50 ppm: min. 99,99 % (Wasser: ≤ 10 ppm, organische Bestandteile: ≤ 5 ppm)
  Messbereich von 0 bis ≤ 50 ppm: min. 99,999 % (Wasser: ≤ 5 ppm, organische Bestandteile: ≤ 0,1 ppm)
Druck:
  H2: 500 kPa (72,5 psi) (ausgerüstet mit zusätzlichem Druckregler mit Ex-Zulassung)
  Andere Gase als H2: 400 bis 700 kPa
Verbrauch: 60 bis 300 ml/min pro isothermen Ofen

Mit dem GC-Modul-Konzept lassen sich alle Parameter und Funktionen einer spezifischen GC-Anwendung in einem einzigen Bereich zusammenfassen. Wird ein Analysator für mehrere gaschromatografische Anwendungen eingesetzt, sorgt dieses Konzept dafür, dass sämtliche Daten zur besseren Übersicht und vereinfachten Wartung auf einzelne virtuelle GCs aufgeteilt werden. Die Frage, welche Ventil- oder Peak-Einstellung sich auf welchen Teil der GC-Anwendung bezieht, stellt sich damit erst gar nicht. Der Wechsel zwischen den GCM-Modulen erfolgt durch einfaches Berühren der GCM-Register auf dem Bildschirm.

Das GCM-Konzept unterstützt vor allem die Parallelchromatografie. Parallelchromatografie ermöglicht oftmals kürzere Analysezykluszeiten sowie eine verminderte Komplexität der Hardware. Vor der Einführung des GC8000 war die Implementierung der Parallelchromatografie umständlich und schwierig, da die Softwarekomponenten für die verschiedenen Bereiche der Parallelchromatografie nicht voneinander getrennt waren. Dadurch konnte das Potenzial der Parallelchromatografie nicht voll ausgereizt werden. Der GC8000 vermeidet diese Komplexität und Unübersichtlichkeit, indem er für jede einzelne Mini-Anwendung (häufig auch „Applet“ genannt) auf separate SYS-Konfigurationen (Zeitabläufe) zurückgreift.

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Der GC8000 verfügt über einen integrierten farbigen 12-Zoll-Touchscreen, der Wartungsaufgaben erheblich vereinfacht. Nur durch Berühren des Bildschirms kann der Techniker auf sämtliche Analyseparameter und Messergebnisse zugreifen, die in Form von leicht verständlichen, farbigen Grafiken dargestellt werden. Die einzelnen Grafiken reichen von einfachen Übersichtsbildschirmen, die den Betriebszustand des Analysators auf einen Blick zusammenfassen, bis hin zu Trenddarstellungen der wichtigsten Betriebsparameter (Key Performance Indicators – KPIs). Durch einfaches Navigieren durch die Bildschirme erhält der Anwender die gewünschten Informationen und erledigt anstehende Aufgaben.

Sämtliche Betriebsparameter des Gaschromatografen, wie z. B. Fenster- und Ventilzeiten, werden übersichtlich auf nur einem Bildschirm dargestellt. Auf diese Weise geht die Routinewartung des Gaschromatografen deutlich einfacher von der Hand. Auch Techniker, die bisher noch nie mit dem GC8000 gearbeitet haben, können sich so rasch und ohne großen Schulungsaufwand mit dem Analysator vertraut machen. Der Bildschirm bietet außerdem die Möglichkeit, das aktuelle Chromatogramm mit gespeicherten Chromatogrammen und Referenz-Chromatogrammen zu vergleichen, um die aktuelle Analyseleistung zu bewerten.

Das Kommunikationsnetzwerk des GC8000 basiert auf dem Ethernet-Industriestandard. Eine solche Architektur gewährleistet eine flexible und dennoch sichere Übertragung von Daten an die GC-Wartungsstationen und das Prozessleitsystem. Der GC8000 kann für die Kommunikation in einem einzelnen Ethernet-Netzwerk oder in einem redundanten Netzwerk mit zwei vollkommen isolierten Ethernet-Netzwerken konfiguriert werden. 

Das integrierte, native Modbus TCP/IP-Protokoll unterstützt die Netzwerkkommunikation. In vielen Fällen macht es die Einrichtung von Kommunikationsgateways zum Prozessleitsystem überflüssig. Das Protokoll vereinfacht nicht nur die Netzwerkarchitektur, sondern beseitigt auch eine potenzielle Fehlerquelle bei der Übertragung von Analysedaten an das Prozessleitsystem. Für Kommunikationssysteme, die nach wie vor serielle Modbus-Gateways erfordern, bietet sich das Analysator-Server-Gateway (ASGW) des GC8000 an.

Das GC-Netzwerk lässt sich mit der Advanced Analytical Instrument Maintenance Software (AAIMS) sogar noch erweitern. Diese Software bietet Funktionen für das Echtzeit-Wartungsmanagement von Prozessanalysatoren wie etwa pH- und O2-Analysatoren, Gaschromatografen und FT-NIRs. Mittels Echtzeitdatenerfassung und statistischer Qualitätskontrolle (Statistical Quality Control – SQC) vervollkommnet AAIMS die Sichtbarkeit und richtige Bewertung der wichtigsten Betriebsparameter (Key Performance Indicators – KPIs) eines jeden Analysators. Dies sorgt wiederum für eine effizientere Prozessanalyse. Darüber hinaus bietet die Software eine übergreifende grafische Schnittstelle für die Validierung und das Alarm-Reporting sämtlicher Analysatoren in der Anlage.

Der Gaschromatograf kann in den nachstehenden Industrien und Anwendungsbereichen zur Prozessüberwachung und Qualitätskontrolle eingesetzt werden.

Petrochemische Industrie:
Ethylen, Polypropylen, Polyethylen, BTEX, Butadien, Vinylchlorid, Styrol, Alkohol, Aldehyd, Ester und Vinylacetat

Erdölraffination:
Destillationspunktanalyse, PINA/PIONA-Analyse, FCC, Schwefelrückgewinnung

Chemische Industrie:
Chloride, Fluorverbindungen, Formalin, Methanol, Harnstoff, Ammoniak, Phenol

Elektrizitäts-/Gaswirtschaft:
Brenngas, Abgase, Kohlevergasung/Kohleverflüssigung, Brennstoffzellen

Eisen- und Stahlindustrie:
Hochofen, Koksofen

Abluftanlagen:
Analyse organischer/anorganischer Gase

Chemikalien:
Chemikalien, Agrarchemikalien

Umweltüberwachung:
Beobachtung der Luft-/Bodenbelastung, Anlagen-/Arbeitsumgebungsanalysen, Analyse flüchtiger organischer Verbindungen (VOC)

Darüber hinaus bietet der GC8000 noch viele weitere Einsatzmöglichkeiten.

Übersicht:
  • Fast online gas chromatograph (GC) analysis for LPG distillation.
  • The analytical upgrade project with Yokogawa's process GCs was complete success.
Übersicht:

Control Engineering Asia, May 2012

An exception level of engineering expertise tailored for the local market is one of the primary reasons why Yokogawa has managed to capture and keep the process automation top spot in the Land of Smiles, says Somkid Teraboonchaikul, managing director, Yokogawa Thailand.

Übersicht:

Loek van Eijck, Yokogawa, The Netherlands, questions whether rapid analysis of gases and liquids can be better achieved through use of a gas chromatograph or near infrared analyser. Conventionally, the liquid and gas components such as those broken down by naphtha crackers have been measured by a process gas chromatograph (PGC), with the subsequent measurement values then being used for control purposes.

Technische Berichte
Übersicht:

In recent years, shale gas extraction technology has made rapid progress, inducing a shale gas revolution mainly in the USA. Thus, the need for analysis of hydrocarbon gases, including natural gas, is expected to grow rapidly. Traditionally gas chromatography has been used for the analysis of hydrocarbon gases; it can accurately measure the concentration of each hydrocarbon component in a sample of natural gas.

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