Étude de cas : Qualité de produit et économies garanties grâce à la mesure du pH et à la réfractométrie en ligne
Bayer Agriculture, leader mondial du marché des produits phytosanitaires et semences
Bayer est une entreprise opérant à l’échelle internationale qui s'efforce d'innover dans les soins de santé et l'agriculture. L'organisation se compose de 3 divisions, à savoir Pharmaceuticals, Consumer Health & Crop Science.
Bayer Agriculture, située dans le port d'Anvers, fait partie de la division Crop Science. Par la combinaison intelligente de la biologie, de la chimie et des outils numériques, elle crée l'innovation dans l'agriculture.
Depuis 1966, elle fabrique sur ce site des produits chimiques, notamment des produits phytosanitaires destinés aux marchés européen, africain et asiatique. Avec ses produits innovants, elle aspire à offrir l’approche la plus durable possible aux agriculteurs.
De quoi s'agit-il ?
Le glyphosate est fabriqué sur le site d'Anvers. Avant de devenir un produit utilisable, le glyphosate doit encore être concentré. Cette opération se déroule dans une première étape importante avec un processus de cristallisation classique. Le résultat final est un cristal de glyphosate pur. Une concentration de 20 à 25 % de matières solides est postulée par défaut dans le cristalliseur. Et c'est précisément ce paramètre que les opérateurs du processus veulent contrôler le mieux possible.
Réfractométrie pour un pilotage fiable du processus associé à une réduction des coûts
Si la concentration en matières solides est trop élevée, les cristalliseurs et échangeurs de chaleur risquent de s'encrasser. Une utilisation optimale de la vapeur est dès lors impossible, ce qui, en soi, a des conséquences importantes en termes de coûts (gaz naturel et CO2). L’optimisation possible de la concentration en matières solides permet une nette réduction des coûts, ce qui en fait un projet de durabilité pour Bayer.
Historiquement, le contrôle de la concentration en matières solides était effectué à l'aide de mesures de densité en ligne. Toutefois, cette méthode comportait ses limites. La concentration obtenue par la mesure de la densité était par exemple influencée par les impuretés présentes dans le liquide. Bayer s'est mise en quête d'une technique de mesure qui puisse mesurer la somme totale des impuretés dans la phase liquide. La réfractométrie est précisément la technique qui convient pour mesurer les total dissolved solids (teneur totale en matières solides dissoutes) dans un liquide, sans subir l’influence des particules, de la couleur ou des bulles de gaz. La réfractométrie en ligne est utilisée pour corriger la densité en fonction des impuretés. De la sorte, la concentration correcte de matières solides est désormais mesurée en ligne et en temps réel.
Lors de la mise en œuvre des réfractomètres Vaisala K-Patents, une corrélation a été intégrée. En effectuant différents échantillonnages sur les trois cristalliseurs en un mois, une variation claire de la concentration en matières solides a été obtenue. De cette manière, la concentration en matières solides a pu être liée à la mesure de la densité et à la mesure de l'indice de réfraction (RI). Une relation a donc finalement été établie avec des outils statistiques, permettant d’établir une comparaison qui a été introduite dans les systèmes DCS.
Lors de l’introduction des mesures, un système de contrôle a aussi été mis en œuvre directement, conduisant clairement à une réduction énorme de la variation de la concentration en matières solides. En outre, l'utilisation de la vapeur est devenue 3 à 4 % plus efficace, ce qui a permis finalement de réduire l'entretien de l'échangeur de chaleur. De belles économies en fin de compte !
Grâce à l'expertise d'Elscolab, nous en sommes venus au paramètre de la réfractométrie. À partir de là, nous sommes parvenus à de bonnes sélection et configuration de l'appareil, adaptées à nos besoins. Cela nous a permis de mettre en œuvre la solution adéquate en toute confiance.
Frederik De Prins
Process Engineering Lead Bayer Agriculture
La réfractométrie en tant que contrôle de la qualité du produit fini
En connaissant à tout moment la quantité d'impuretés dans le processus, les données sont utilisées pour un meilleur contrôle du processus, dans le but d'améliorer la qualité du produit fini - le cristal de glyphosate.
Les opérateurs savent immédiatement s’ils se trouvent dans les limites des spécifications ou pas. Ils peuvent ainsi intervenir en temps utile. Les impuretés dans le processus sont liées au catalyseur du réacteur en amont. En utilisant le refractomètre, le processus peut être piloté en temps réel en vue d’une meilleure qualité du produit.
La réfractométrie comme contrôle pour l'identification produit des matières premières
En raison de la bonne expérience avec les cristalliseurs, un projet de formulation a également été lancé. Avant de pouvoir passer à la formulation, il est nécessaire de déverser des matières premières supplémentaires, et c'est précisément là que le réfractomètre va apporter une plus-value. Il permet de procéder à l’identification des produits en ligne. Cette fonctionnalité est avantageuse, tant sur le plan économique qu’en matière de sécurité. Le déversement d'un mauvais produit est désormais exclu.
Nous sommes très satisfaits de l'utilisation des réfractomètres en ligne de Vaisala K-Patents. L'avantage de cette mesure robuste est qu'elle ne nécessite aucune maintenance, qu'un étalonnage n’est pas nécessaire, qu'elle est compatible avec des matières solides et qu'elle n'est pas non plus perturbée par les bulles de gaz.
Frederik De Prins
Process Engineering Lead Bayer Agriculture
Mesure solide du pH dans des circonstances difficiles
Le pH joue également un rôle dans le processus de production du glyphosate. La mesure du sel de glyphosate comporte quelques difficultés, induites notamment par sa consistance visqueuse et la présence d'ions potassium. Il est donc très difficile de le mesurer avec les capteurs de pH standard. Après de nombreux essais avec divers capteurs de différents fabricants, ils sont parvenus à un capteur de concepteur (capteur de surpression avec propre électrolyte) grâce à l'expertise d'Elscolab. Outre le bon fonctionnement du capteur, équipé d'un transmetteur et d'un boîtier performant, ils peuvent compter sur plusieurs mois d'utilisation sans souci. Avant le capteur de concepteur, les remplacements étaient effectués chaque semaine.
Pourquoi collaborer avec ELSCOLAB ?
« Elscolab s’est à chaque fois imposé comme un partenaire fiable en matière de conseil. Ils continuent de chercher avec nous jusqu'à ce que nous trouvions une solution. D'autres fournisseurs admettent rapidement qu'ils ne peuvent pas nous aider, alors qu'Elscolab continue d'essayer. De plus, plutôt que de vendre un produit, ils proposent des solutions complètes. Ce service garantit qu'ils nous apportent une plus-value manifeste en tant que partenaire. », conclut Frederik De Prins, Process Engineering Lead Bayer Agriculture
À l'avenir
Nous entretenons déjà une longue collaboration avec Elscolab et il ne fait aucun doute que ce partenariat s’illustrera dans nos futurs défis en matière de mesure. Nous nous réjouissons d'ores et déjà de la poursuite de cette bonne relation.
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