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100 years process analytical technology (PAT)
Geschrieben von: Michael Kloska (Translation Nicolai Zientek) Dienstag, den 02. April 2013 um 16:55 Uhr
100 years ago, on May 22nd 1913, Paul Gmelin, an employee in the physics laboratory of the Badische Anilin- und Soda-Fabrik in Ludwigshafen, Germany, filed the first patent for a process analytical instrument. The so-called pipe analyzer was developed for the metrological determination of the ratio of the gases nitrogen and hydrogen for ammonia synthesis and to control the production process.
The term process analytical technology (PAT) covers all measurement methods dealing with the determination of substance physical and chemical properties, concentrations, and compositions of process streams manufacturing. They complement the traditional but non-specific parameters; temperature, flow, level, and pressure, which are independent of the nature of the substance. In PAT measurement are carried out
- In-line, with sensors in a tank or in a pipeline
- On-line, with a dedicated, automated sample preparation
- At-line, with a sequential sampling.
Currently, the field of process analytical technology (PAT) comprises more than 80 different measurement methods. These range from pH measurement, gas measurement and gas warning technology, refractometry, density, viscosity and humidity measurement, paramagnetic oxygen measurement and photometry to complex methods of chromatography and spectroscopy. The most recent methods include online NMR, terahertz, and diode laser spectroscopy, ultra-high pressure liquid chromatography as well as various online measurement methods in biotechnology.
Without all these various PAT methods, chemical plants, refineries, and virtually all process industry could nowadays no longer be operated economically and safely. The direct measurement of material properties, concentrations, and compositions allows for monitoring and control of productionprocesses and facilitates optimization of production and target product quality.
The potential for value creation using PAT methods is exceptionally high. Replacing manual sampling and laboratory analytics with PAT allows elimination of potential safety risks in sampling and sample transport as well as waiting for laboratory results. Production processes can be optimized regarding feedstock, safety and energy consumption and the product quality becomes more repeatable. Compared to a pure recipe operation reaction progress can be measured in real time by using PAT and thus production times are reduced and unwanted by-products avoided.
The 9th Colloquium of the working group Process Analytics of DECHEMA and GDCh (German Chemical Society) on November 28th and 29th, 2013 is organized by BASF SE in Ludwigshafen am Rhein. With the chosen topic “Process Analytics in production processes: process control and automation” the colloquium makes an important contribution to the events in the jubilee year “100 years of PAT”.
The working group presents custom created logos in different languages on its web pages under http://arbeitskreis-prozessanalytik.com which can be shared and also be used commercially under the creative commons license. The original patent as well as a translation can also be found there.
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100 Years Process Analytical Technology 1913-2013 of Arbeitskreis Prozessanalytik (Author) is under Attribution-ShareAlike 3.0 Unported License (CC BY-SA 3.0)
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Original Patent from1913
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100 Jahre Prozessanalytik (PAT)
Geschrieben von: Michael Kloska Dienstag, den 02. April 2013 um 16:55 Uhr
Vor 100 Jahren, am 22. Mai 1913, erhielt Paul Gmelin, Mitarbeiter im physikalischen Laboratorium der Badischen Anilin und Soda Fabrik in Ludwigshafen das erste Patent auf ein Prozessanalysenmessgerät. Der sogenannte Pfeifenanalysator wurde entwickelt um das Verhältnis der Gase Stickstoff und Wasserstoff für die Ammoniaksynthese messtechnisch zu erfassen und den Produktionsprozess damit zu steuern.
Unter dem Begriff Prozessanalysentechnik (PAT) werden alle Messverfahren zusammengefasst, mit denen Substanzeigenschaften, Konzentrationen und Zusammensetzungen in verfahrenstechnischen Produktionsanlagen gemessen werden. Sie ergänzen die klassischen, unspezifischen Messgrößen Temperatur, Durchfluss, Füllstand und Druck, die unabhängig von der Art der Substanzen sind. Die Messungen der PAT erfolgen:
- inline, mit Sensoren direkt im Behälter oder in der Rohrleitung,
- online, mit einer dedizierten, automatisierten Aufbereitung der Proben oder
- atline, mit sequentieller Probennahme.
Aktuell umfasst das Gebiet der Prozessanalysentechnik (PAT) mehr als 80 verschiedene Messverfahren. Diese reichen von der pH-Messung, über die Gasmess- und Gaswarntechnik, Refraktometrie, Dichte-, Viskositäts- und Feuchtemesstechnik, paramagnetischen Sauerstoffmessung und Photometrie bis hin zu komplexen Methoden der Chromatographie und Spektroskopie. Zu den modernsten Methoden zählen die Online-NMR-, die Terahertz- und die Diodenlaser-Spektroskopie, die Ultra-Hochdruck-Flüssig-Chromatographie und verschiedene Online-Messverfahren der Biotechnologie.
Ohne die vielfältigen Messmethoden der PAT sind Chemieanlagen, Raffinerien und praktisch alle Anlagen der verfahrenstechnischen Industrie heute nicht mehr wirtschaftlich und sicher zu betreiben. Die direkte Messung von Substanzeigenschaften, Konzentrationen und Zusammensetzungen erlaubt die Überwachung von Produktionsprozessen und ermöglicht bei der Einbindung in Regelkreise eine optimierte, zielproduktorientierte Produktion.
Das Potenzial der Wertschöpfung beim Einsatz von Methoden der PAT ist besonders hoch. Beim Ersatz von manueller Probennahme und Laboranalytik durch PAT entfallen mögliche Sicherheitsrisiken bei Probennahme und Probentransport und die Wartezeiten auf die Laborergebnisse. Produktionsprozesse können optimierter hinsichtlich Rohstoff- und Energieeinsatz und reproduzierter hinsichtlich der Qualität der Produkte gefahren werden. Gegenüber einer reinen Rezeptfahrweise können beim Einsatz von PAT Reaktionsverläufe gemessen und damit Prozesszeiten verkürzt werden, sowie unerwünschte Nebenprodukte vermieden werden.
Das 9. Kolloquium des Arbeitskreises Prozessanalytik der DECHEMA und der GDCh wird am 28. Und 29. November 2013 von der BASF SE in Ludwigshafen am Rhein ausgerichtet. Mit dem gewählten Themenschwerpunkt "Prozessanalytik in Produktionsverfahren: Prozessführung und -automatisierung" trägt das Kolloquium zu den Veranstaltungen im Jubiläumsjahr „100 Jahre PAT“ einen wichtigen Beitrag bei.
Weitere Informationen
Der Arbeitskreis Prozessanalytik stellt auf seiner Internetseite ein Logo „100 Jahre PAT“ zur Verfügung, das unter einer Creative-Commons-Lizenz auch kommerziell genutzt und weitergegeben werden darf.
Verschiedene Logo-Varianten sind hier erhältlich
100 Years Process Analytical Technology 1913-2013 von Arbeitskreis Prozessanalytik steht unter einer Creative Commons Namensnennung - Weitergabe unter gleichen Bedingungen 3.0 Unported Lizenz.
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Original-Patent von 1913
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Weiterbildungsangebot zur Prozessanalytik 2013
Geschrieben von: Rita Pradel Mittwoch, den 05. Dezember 2012 um 09:56 Uhr
Im Jahr 2011 hat der Arbeitskreis Prozessanalytik, der gemeinsam von der GDCh und der DECHEMA getragen wird, mit einem Weiterbildungskonzept zur Prozessanalytik begonnen, das überaus erfolgreich aufgenommen wurde. 
Auch im Jahr 2013 werden wieder 9 Kurse durchgeführt.
- Quality by Design – Wissenschaftliche Grundlagen:
15.-16. April 2013 in Stuttgart
Leitung: Prof. Dr. Rudolf Kessler, DECHEMA - Data Mining mit Multivariaten Methoden und Support Vector Machines:
10.-12. Juni 2013 in Stuttgart
Leitung: Prof. Waltraud Kessler, Dr. Jürgen von Frese, DECHEMA - Schwingungsspektroskopie für die chemische Qualitäts- und Prozesskontrolle (503/13):
17.-19. September 2013 in Essen
Leitung: Prof. Dr. Heinz Wilhelm Siesler, GDCh - Laserbasierte Prozessanalytik:
25.-26. September 2013 in Freiburg
Leitung: Dr. Armin Lambrecht, GDCh - Teilchengrößenanalytik in Prozessen; Messtechniken für Emulsionen und Suspensionen:
voraussichtlich Oktober 2013 in Potsdam
Leitung: Prof. Löhmannsröben, DECHEMA - Prozessanalytik: Konzepte und Strategien:
05.-07. November 2013, voraussichtlich im Umfeld von Frankfurt am Main
Leitung: Prof. Dr. Rudolf Kessler, DECHEMA - Prozessanalytik in der Biotechnologie:
Herbst 2013 in Hohenheim
Leitung: Prof. Dr. Bernd Hitzmann, Prof. Dr. Roland Ulber, DECHEMA - Prozessspektroskopie – Grundlagen:
5.-7. November 2013 in Berlin
Leitung: Dr. Michael Maiwald, GDCh - Online Chromatographie, (393/13):
18.-19. November 2013 in Leverkusen
Leitung: Prof. Dr. Astrid Rehorek, GDCh
Link zur GDCh-Homepage/Veranstaltungen
Link zur DECHEMA-Homepage/Weiterbildungskurse
Arbeitskreis Prozessanalytik
Gegenstand der Prozessanalytik sind chemische, physikalische und biologische Techniken und Methoden zur zeitnahen Erfassung stoffspezifischer Parameter in verfahrenstechnischen und Umweltprozessen. Der Arbeitskreis Prozessanalytik bietet für Industrieanwender, Gerätehersteller und Forscher im Bereich der Prozessanalytik im deutschsprachigen Raum eine Wissensplattform und ein Forum zur Diskussion sowie zur Vorbereitung und Durchführung gemeinsamer Aktivitäten in der Entwicklung und Anwendung von prozessanalytischen Lösungen Das Thema Prozessanalytik hat sich in den letzten Jahren stürmisch entwickelt. Das enorme Potenzial, das in der Inline- und Online-Analyse während des Verarbeitungsprozesses steckt, optimiert den Prozess, macht ihn sicherer, vermeidet unnötige Nebenprodukte, entlastet die Umwelt, schont Ressourcen und stärkt damit Nachhaltig die Standorte im deutschsprachigen Raum und in Europa. Mitglieder des Arbeitskreis sind Personen, die an der Prozessanalytik chemischer und physikalischer Prozesse interessiert sind. Er ist ein Arbeitskreis innerhalb der Fachgruppe Analytische Chemie der GDCh. Der Arbeitskreis spricht Chemiker, Ingenieure, Physiker; akademische Institute, Behörden, Vertreter der Industrie an.
Der Arbeitskreises bietet für Industrieanwender und Forscher im Bereich der Prozessanalytik im deutschsprachigen Raum ein Forum und eine Wissensplattform. Dieses Forum ist zugleich auch Schnittstelle zu den Organisationen auf dem Gebiet der Prozessanalytik in der EU.
Ziele des Arbeitskreises
