Name: Process Gas Chromatograph GC8000
Brand: Yokogawa
SKU: process-gas-chromatograph-gc8000

Um cromatógrafo a gás (GC) de última geração para ajudar a otimizar as operações da fábrica

O Cromatógrafo de Gás de Processo GC8000 é um cromatógrafo de gás de processo (GC de processo) de última geração que separa misturas multicomponentes de gases ou líquidos voláteis em componentes individuais para detecção. O módulo GC recém-desenvolvido permite a análise em condições ideais para cada componente, como a cromatografia gasosa paralela para várias análises simultâneas e a análise de alta precisão exigida no campo da química fina.

Diferentemente dos cromatógrafos a gás de laboratório (GC de laboratório), que realizam principalmente análises em lote com operação manual, os cromatógrafos a gás de processo automatizam totalmente a análise contínua no processo de fabricação. Isso aborda questões como análise com uso intensivo de mão de obra, falta crônica de pessoal e aumento de custos, contribuindo assim para operações mais eficientes da fábrica.

> Quais são as melhorias na eficiência da operação da planta que o Process Gas Chromatograph GC8000 oferece?

In 2023, Yokogawa will start offering gas chromatograph AI maintenance support (GCAI), in which AI continuously monitors the GC8000 and reads changes in measurement status and signs of abnormality. The results of the AI analysis are used to perform maintenance and prevent problems before they occur, leading to stable plant operation.
> Gas Chromatograph AI Maintenance Support (GCAI)

O GC8000 atende às seguintes necessidades:

Liberdade das tarefas rotineiras envolvidas na análise manual
Evitar inconsistências na coleta de amostras
Economia de custos de operação e manutenção
Melhoria da reprodutibilidade em análises de alta precisão

O Cromatógrafo de Gás de Processo GC8000 possui recursos que o tornam mais adequado para uso em fábricas do que os cromatógrafos de gás típicos de laboratório. Aqui estão alguns dos benefícios que o GC8000 traz para as operações da fábrica.

Economia de mão de obra por meio da automação da análise contínua

O GC8000 é um cromatógrafo a gás de processo líder do setor que pode realizar medições altamente difíceis no nível de várias centenas a vários milhares de ppm no campo de produtos químicos finos. A análise de componentes predefinidos a serem medidos é totalmente automatizada e realizada continuamente 24 horas por dia.

Diferentemente dos cromatógrafos a gás de laboratório, que são usados em laboratórios, etc., longe do chão de fábrica, o GC8000 é usado próximo ao processo de fabricação, eliminando a necessidade de análises manuais trabalhosas, incluindo amostragem e transporte, o que permite uma economia significativa de mão de obra.

Economia de mão de obra por meio da automação da análise contínua

Melhoria da qualidade por meio de alta reprodutibilidade e consistência

Um cromatógrafo a gás de laboratório típico envolve uma série de operações manuais: amostragem de uma mistura, transporte, pré-tratamento, injeção e análise. No entanto, nos últimos anos, tem havido uma preocupação crescente com a variabilidade e a degradação da qualidade do trabalho devido a um número cada vez menor de trabalhadores qualificados.

O GC8000, por outro lado, permite que os componentes sejam medidos e que suas concentrações adequadas sejam predefinidas para cada processo de fabricação, proporcionando uma análise contínua e totalmente automatizada de suas respectivas quantidades. Como não depende da experiência e do conhecimento do operador, ele pode melhorar a reprodutibilidade e a consistência na análise de alta precisão exigida no campo da química fina. Além disso, a análise contínua em operação 24 horas por dia permite a detecção rápida de defeitos e irregularidades, contribuindo para melhorar a qualidade do produto nas fábricas.

Melhoria da qualidade por meio de alta reprodutibilidade e consistência

Redução dos custos operacionais, etc.

A automação total da análise contínua no processo de fabricação reduz os custos de mão de obra em três turnos e as horas de trabalho gastas em análises e relatórios manuais. A frequência da análise é maior do que a dos cromatógrafos a gás de laboratório, o que permite a detecção e o tratamento mais rápidos de defeitos e irregularidades, reduzindo, assim, os custos associados ao descarte de produtos defeituosos.

Em alguns casos, os padrões de aprovação para cromatógrafos a gás de laboratório são definidos como mais altos nos resultados analíticos para levar em conta a variabilidade e o tempo de atraso resultantes da análise manual. Por outro lado, o GC8000, que pode realizar a análise de forma totalmente automática, minimiza o risco causado pela variabilidade e pelo tempo de atraso.

Redução dos custos operacionais, etc.

Otimização em toda a fábrica

O GC8000 pode ser vinculado a sistemas de controle integrado e a sistemas de controle distribuído (DCS). Yokogawa 's CENTUM O sistema de controle de produção integrado VP é composto por uma variedade de funções relacionadas às operações da fábrica, incluindo monitoramento operacional, controle, engenharia, digital de campo e segurança. Ele oferece um ambiente operacional ideal e engenharia durante todo o ciclo de vida de uma planta, desde o projeto da planta até o final da operação.

Ao usar o GC8000 em conjunto com o CENTUM VP, os resultados analíticos dos processos de fabricação podem ser rapidamente compartilhados e refletidos no controle do equipamento. A capacidade de responder rapidamente à ocorrência de defeitos e irregularidades leva a uma qualidade estável do produto e a uma manutenção mais eficiente, acelerando a otimização em toda a fábrica.

Sobre OpreX

OpreX é a marca abrangente para os negócios de automação industrial (AI) e controle da Yokogawa e representa a excelência em tecnologia e soluções relacionadas. Ela consiste em categorias e famílias em cada categoria. Este produto pertence à família OpreX Analyzers que está alinhada à categoria OpreX Measurement.

O Cromatógrafo de Gás de Processo GC8000 oferece cinco vantagens principais.

1. Análise de alta velocidade com uma estrutura de vários tecidos

O GC8000 pode ser configurado com vários módulos de GC para formar um único sistema, como se estivesse equipado com vários cromatógrafos a gás. Isso permite tempos de análise mais curtos e configurações flexíveis de instrumentos adaptados às necessidades dos clientes.

O módulo de GC consiste em válvulas, colunas, detectores, etc., e também permite ciclos de análise independentes, temperaturas de forno, etc. Como resultado, não só a cromatografia gasosa paralela pode ser usada para analisar vários componentes simultaneamente, como também aplicações complexas podem ser divididas em unidades menores para análise em condições ideais.

2. Operação aprimorada com um painel sensível ao toque

O GC8000 é equipado com um grande painel de toque colorido de 12 polegadas com visor gráfico para facilitar a operação e a manutenção.

Os parâmetros e resultados da análise podem ser facilmente visualizados no local com um simples toque na tela. A tela de visão geral exibe claramente parâmetros importantes e dados de tendências, facilitando a determinação do status de medição do dispositivo. Além disso, a configuração do sistema é exibida graficamente, facilitando a compreensão até mesmo para usuários iniciantes do GC8000 e reduzindo o tempo necessário para a operação e a proficiência.

3. Rede flexível e segura

Para a rede de comunicação, o GC8000 é equipado com uma conexão Ethernet como padrão. Isso permite a transmissão flexível e segura de dados de e para estações de trabalho GC e sistemas de controle distribuído (DCS) via PC. A redundância de rede também é suportada.

Graças ao uso do protocolo Modbus TCP/IP, em muitos casos não é necessário um gateway de comunicação para se conectar aos dispositivos DCS. Isso não apenas simplifica a configuração da rede, mas também reduz o risco de possíveis falhas de comunicação. Para sistemas de comunicação que exigem um gateway Modbus serial, é usado o ASGW da Yokogawa.

Diagrama de configuração da estação de trabalho GC

Servidor do Analisador PCAS:
coleta dados de vários cromatógrafos de gás, executa o controle de comando e a comunicação de dados de e para sistemas host.

Terminal de engenharia ASET:
Conecta-se a vários cromatógrafos a gás por meio do servidor do analisador. Executa o monitoramento e a manutenção do analisador via PC.

ASGW Analyzer Server Gateway:
Gateway entre vários cromatógrafos a gás e o sistema host.

Suporte de manutenção de IA para cromatógrafo a gás (GCAI):
O software equipado com IA monitora continuamente os cromatogramas de gás do GC8000 para detectar sinais de desvio das condições normais e para prever os futuros estados de separação dos picos de medição.

4. Manutenção preventiva confiável com software de manutenção de última geração

Ilustração da detecção de GCAI

O Gas Chromatograph AI Maintenance Support (GCAI) é um software de manutenção que aumenta a confiabilidade do GC8000 e permite a manutenção preventiva com base nos dados de monitoramento.

Em particular, o GCAI usa IA para realizar a detecção preditiva por meio do monitoramento constante de cromatogramas. Um modelo de aprendizado de máquina criado no GCAI detecta anomalias (anormalidades) em cromatogramas em tempo real e notifica o pessoal apropriado. Isso possibilita o planejamento de medidas de manutenção, como a substituição de peças e colunas, de acordo com as alterações nos estados de separação dos picos de medição, ajudando a garantir uma manutenção preventiva altamente confiável.

*O software do servidor do analisador PCAS é necessário para a operação do GCAI.

> Gas Chromatograph AI Maintenance Support (GCAI)）

5. Análise de processo altamente precisa e confiável

Ao longo de mais de 50 anos, a Yokogawa continuou a fornecer cromatógrafos a gás de processo altamente precisos e confiáveis. O GC8000 continua a usar componentes importantes, como detectores e válvulas, para os quais acumulamos uma vasta experiência e especialidade. Isso permite o uso altamente confiável com tranquilidade, bem como o uso compartilhado de peças de reposição com os produtos existentes da Yokogawa.

Além disso, a combinação de vários tipos de fornos facilita a otimização da análise e a expansão das aplicações. Ao otimizar a combinação de módulos de GC e fornos para atender às necessidades analíticas dos clientes, até mesmo as análises complexas podem ser simplificadas, levando a uma melhor capacidade de manutenção.

Controle de temperatura do forno

Graças à sua excelente tecnologia de controle de temperatura do forno, o GC8000 oferece excelente repetibilidade e Estabilidade de longa duração, mesmo em ambientes operacionais adversos.

Os ventiladores nos fornos isotérmicos agitam uniformemente o ar interno para atingir o nível mais alto do mundo de controle de temperatura em relação à temperatura definida. Além disso, válvulas redutoras de pressão também são instaladas nos fornos isotérmicos para garantir um fluxo estável de gás de arraste.

Detectores

Exemplo de cromatograma com TCD

O GC8000 também usa tecnologia inovadora em seus detectores.

Seus detectores de condutividade térmica (TCD) têm a mais alta sensibilidade do mundo e são frequentemente usados para medições no nível de vários ppm, o que, de outra forma, exigiria o uso de um detector de ionização por chama de hidrogênio (FID). O detector de ionização por chama de hidrogênio (FID) oferece excelente Estabilidade de longa duração e pode ser reacendido com o apertar de um botão sem alterar a proporção ar-combustível.

6. uma nova plataforma para soluções DX

A porta LAN sem fio* integrada opcional no GC8000 Tipo 6 permite a operação do GC usando o Tablet PC Ex em áreas de risco no local.
O terminal de engenharia no tablet PC oferece funções mais úteis do que a HMI, incluindo conexão com servidores de analisadores, verificação de dados históricos e monitoramento de qualquer GC8000 na rede.

O suporte em tempo real por um especialista remoto também está disponível por meio do Tablet PC usando ferramentas de comunicação por vídeo.
Também é possível acessar os registros de manutenção e outras referências de serviço.

A porta LAN sem fio está disponível para os EUA, a China e a UE. Uma solução alternativa usando a área de trabalho remota deve ser usada em outras regiões.

Especificações

Um resumo das especificações do Cromatógrafo de Gás de Processo GC8000 é apresentado a seguir.

Objetos mensuráveis	Gases ou líquidos voláteis (ponto de ebulição de 400°C ou menos)
Método de análise	Cromatografia gasosa
Faixa mensurável	TCD: 1 ppm a 100% MTCD: 1 ppm a 100% FID: 1 ppm a 100% FID com metanizador: 1 ppm a 0,1% FPD: 1 ppm a 0,1%
Número de componentes a serem medidos	Máximo de 999 (número total de componentes em todos os fluxos, incluindo o fluxo de amostra do padrão de calibração)
Período de análise	Máximo de 21600,0 segundos (seis horas)
Número de fluxos a serem medidos	Máximo de 31 (incluindo fluxo de amostra de padrão de calibração)
Material das peças de contato com a amostra	RV: 316SS, Hastelloy-C, Rulon, PTFE (Teflon, Bearee) LSV: 316SS, Hastelloy-C, Rulon, PTFE (Teflon, Bearee), vidro, fluororubber (Viton), perfloroelastômero (Kalrez)
Repetibilidade	Depende das condições de análise. Amostra de gás: ±1% do fundo de escala para faixas de medição (2σ) Amostra de líquido: ±2% do fundo de escala para faixas de medição (2σ)

Analisador

Tipo de proteção	Gabinete pressurizado, gabinete à prova de chamas, segurança aumentada, segurança intrínseca e tipo de proteção Padrão de certificação: TIIS, FM, CSA, ATEX (DEKRA), IECEx (DEKRA), NEPSI TIIS: Ex pd _IIB+H2T1 a T4 FM/CSA: Pressurização tipo X e à prova de explosão para Classe I, Divisão 1, Grupos B, C e D. T1 a T4 Pressurização Tipo X e Y para Classe I, Divisão 1, Grupos B, C e D. T1 a T4 ATEX： II2G Ex db pxb _IIB+H2T1, T2, T3 ou T4 Gb II2G Ex db ec ic nC pxb pyb _IIB+H2T3 ou T4 Gb IECEx： Ex db pxb _IIB+H2T1, T2, T3 ou T4 Gb Ex db ec ic nC pxb pyb _IIB+H2T3 ou T4 Gb NEPSI： Ex db pxb _IIB+H2T1, T2, T3 ou T4 Gb Ex db ec ic nC pxb pyb _IIB+H2T3 ou T4 Gb
Grau de proteção do gabinete	Tipo 3R (ANSI/UL 50E, CSA C22.2 No. 94.2) 、Equivalente a IP54 (IEC 60529) (estrutura resistente a poeira e água)
Condições ambientais durante a operação	-10 a 50°C, 95% UR ou menos (sem condensação) Depende das condições de análise.
Peso		Versão para montagem em parede	Versão autônoma
	Tipo 1	Aprox. 100 kg	Aprox. 140 kg
	Tipo 2	Aprox. 155 kg	Aprox. 190 kg
	Tipo 3	Aprox. 200 kg	Aprox. 220 kg
	Tipo 4	Aprox. 140 kg	Aprox. 170 kg
	Tipo 5	Aprox. 175 kg	Aprox. 195 kg
	Tipo 6	Aprox. 85 kg	-

Forno isotérmico / Forno de temperatura programada

Volume	Forno isotérmico grande: Aprox. 45 L, forno isotérmico: Aprox. 31 L
Faixa de temperatura do forno	Tipo 1 a 5: 55 a 225°C Tipo 6: 55 a 135°C (a temperatura pode ser definida em um passo de um grau).
Estabilidade de temperatura	±0,03°C* *Valor de referência
Controle de temperatura	PID

Entrada e saída

Entrada/saída analógica	Máximo de 16/Máximo de 32
Entrada/saída de contato	Máximo de 32/Máximo de 20
Comunicação com o PC	Comunicação Ethernet
Comunicação DCS	RS422 Protocolo: MODBUS, Y-Protocol, BTU para o Japão Comunicação Ethernet Protocolo: Modbus/TCP

Utilitário

Energia fornecimento	Tipo 1, 2, 3, 5, 6: 100/110/115/120/200/220/230/240 V CA, ±10%, 50/60 Hz ±5% Tipo 4: 200/220/230/240 V CA, ±10%, 50/60 Hz ±5% Observação: Depende das condições de análise. Dispositivos de proteção, como um disjuntor, são necessários para evitar sobrecorrente.
Potência nominal máxima	Tipo 1: 0,8 a 1,6 kVA, Tipo 2: 1,4 a 2,9 kVA, Tipo 3: 2,0 a 4,3 kVA, Tipo 4: 1,7 a 3,7 kVA Tipo 5: 1,9 a 3,0 kVA, Tipo 6: 0,8 a 1,2 kVA
Ar do instrumento	Pressão: 350 a 900 kPa, 500 a 900 kPa (com FPD) 350 a 900 kPa (forno de temperatura programada sem resfriador), 500 a 900 kPa (forno de temperatura programada com resfriador) Vazão máxima: Tipo 1: 140 L/min, 440 L/min (com FPD) (280 L/min tip. em Tamb=25℃) Tipo 2: 210 L/min, 510 L/min (com FPD) (340 L/min tip. em Tamb=25℃) Tipo 3: 280 L/min Tipo 4: 210 a 600 L/min (depende das especificações) Tipo 5: 210 L/min, 510 L/min (com 1 FPD) (340 L/min típico em Tamb=25℃), 870 L/min (com 2 FPDs) (550 L/min típico em Tamb=25℃) Tipo 6: 70 L/min típico (85 L/min máximo)
Gás de arraste	Tipos: _H2, _N2, He ou Ar Pureza: Faixa de medição de 0 a 50 ppm ou mais: Mínimo de 99,99% (água: 10 ppm ou menos, componentes orgânicos: 5 ppm ou menos) Faixa de medição de 0 a menos de 50 ppm: mínimo de 99,999% (água: 5 ppm ou menos, componentes orgânicos: 0,1 ppm ou menos) Pressão: _H2: 500 ±20 kPa (para atender aos requisitos à prova de explosão, instale uma válvula redutora de pressão separada e forneça 500 kPa) Outros que não _H2: 400 a 700 kPa Consumo: 60 a 300 mL/min por forno

Indústria Aplicativos suportados pelos cromatógrafos a gás de processo

O Cromatógrafo de Gás de Processo GC8000 pode ser usado para a manutenção e o controle de vários tipos de garantia de qualidade de produtos e instalações de produção.

Química

As fábricas de produtos químicos produzem uma variedade de substâncias por meio de processos de fabricação que envolvem reações químicas. Nos últimos anos, observou-se uma necessidade cada vez maior no campo da química fina, que se caracteriza pela alta funcionalidade e pelo alto valor agregado. No entanto, devido às composições complexas desses produtos químicos, o controle avançado de processos é essencial durante a fabricação.

Os cromatógrafos a gás usados em fábricas de produtos químicos devem ser flexíveis o suficiente para lidar com uma grande variedade de substâncias, fornecer análises de alta precisão e oferecer controle em tempo real por meio da interface com outros instrumentos. Com os mais recentes avanços tecnológicos, os cromatógrafos de gás de processo são capazes de atender a esses requisitos e estão sendo cada vez mais instalados em fábricas de produtos químicos.

Exemplos de aplicações: álcoois, aldeídos, ésteres, vinil, haletos, fenóis, olefinas cíclicas

Petroquímicos

O setor petroquímico produz produtos químicos usados em muitos produtos do cotidiano, incluindo plásticos, detergentes, fertilizantes e pesticidas. O maior segmento desse setor é a produção de vários plásticos e resinas sintéticas que são amplamente utilizados na sociedade moderna. Os plásticos e as resinas sintéticas são produzidos pela polimerização de compostos para formar longas cadeias de moléculas.

Os cromatógrafos de gás de processo usados no setor petroquímico precisam analisar compostos difíceis de detectar. Normalmente, esses analisadores são construídos usando uma combinação de detectores altamente sensíveis, tecnologia avançada de coluna, hardware especializado e novos materiais.

Exemplos de aplicações: etileno, polipropileno, polietileno, BTX, butadieno, cloreto de vinila, estireno, álcool, aldeído, éster e acetato de vinila

Refino de petróleo

A gasolina produzida nas refinarias tem apoiado o desenvolvimento da sociedade moderna como fonte de energia para os automóveis. As refinarias separam as pequenas quantidades de gasolina natural contidas no petróleo bruto e, em seguida, reagem com os produtos químicos restantes para convertê-los em gasolina. Por exemplo, o octano químico é produzido pela reação de duas moléculas de C4 entre si na unidade de alquilação de uma refinaria. Os componentes com pesos moleculares muito grandes para serem usados na gasolina são removidos por outros equipamentos e, em seguida, quebrados por craqueamento catalítico ou decomposição térmica.

Como essas reações químicas ocorrem simultaneamente, o monitoramento e o controle on-line são extremamente importantes. De fato, os cromatógrafos de gás de processo foram instalados em larga escala nas refinarias.

Exemplos de aplicações: análise do ponto de destilação, análise PINA/PIONA, FCC, recuperação de enxofre

Gás natural

Indústrias As empresas envolvidas no processamento de gás natural são responsáveis pelo fornecimento das grandes quantidades de gás natural consumidas todos os dias. Durante esse processo, o valor BTU e a composição do gás são monitorados por meio de cromatografia de gás de processo.

Os requisitos do setor de processamento de gás natural são muito diferentes dos de outros setores. Embora o aspecto analítico seja relativamente simples, os requisitos ambientais são muito exigentes. Além disso, como a equipe de monitoramento geralmente está localizada longe dos analisadores que monitoram o gás natural, e os analisadores são instalados em áreas amplas, é necessária a comunicação remota.

Aplicativos de análise: Análise de BTU

Monitoramento ambiental

O mercado de monitoramento ambiental cresceu a partir da necessidade de criar ambientes de trabalho seguros e minimizar o impacto do setor sobre o meio ambiente. O monitoramento é necessário para evitar acidentes e derramamentos causados por produtos químicos e para garantir que os materiais perigosos sejam descartados de forma segura e confiável.

Os cromatógrafos de gás de processo são usados para o monitoramento automatizado de alguns contaminantes em águas residuais, bem como no ar, na água e em processos químicos. Os cromatógrafos de gás de processo no mercado de monitoramento ambiental devem ser capazes de determinar com precisão padrões ambientais rigorosos, além de serem capazes de fazer medições em vários locais e registrar dados.