Geleceğin laboratuvarı: Petrol ürünlerinin otomatik robotik analizi

1 Nis 2024

Ürün

Petrol ürünlerinde çeşitli parametrelerin analiz edilmesi, sözleşmeli veya kalite kontrol laboratuvarlarında en sık gerçekleştirilen taleplerden biridir. Otomasyon, agresif solvent ve reaktiflerin kullanımının yanı sıra gerekli olan çok sayıda test nedeniyle son on yılda popülerlik kazanmıştır. Kombine otomatik tezgah üstü sistemler mevcuttur, ancak bunlar yine de operatörlerin birçok manuel adımı gerçekleştirmesini gerektirmektedir. Bu blog makalesi, tezgah üstü bilgisayarın ötesine geçerek kullanıcılara baştan sona el değmeden analiz sunan otomatik bir sistemin örneğini vermektedir.

Kimyasal analizleri otomatikleştirmenin faydaları

Bağımsız bir laboratuvar kurulumundan tam otomatik bir sisteme geçiş yapmanın pek çok faydası bulunmaktadır. Bunların hızlı bir özeti, petrol ürünlerindeki toplam asit sayısını (TAN) ve toplam baz sayısını (TBN) analiz etme uygulama örneği kullanılarak yapılabilir.

Yağlarda TAN ve TBN tayini için agresif solventler ve titrantlar kullanılmaktadır. Bu reaktiflerin işlenmesini de içeren tüm adımların otomatikleştirilmesi, kimyasallara ve bunların buharlarına maruz kalmayı ortadan kaldırarak laboratuvar teknisyenleri için çok daha güvenli bir çalışma ortamı sağlamaktadır.

Solvent veya titrantın eklenmesi için sıvıların otomatik olarak işlenmesi, sonuçların kalitesi üzerinde doğrudan etkiye sahiptir. Bu durum, özellikle TAN/TBN analizi için geçerlidir. Analiz sırasında dikkate alınmazsa sonucu hatalı hale getirebilecek bir kör değeri verebileceği için, çözücünün hassas şekilde eklenmesi kritik öneme sahiptir. Bu adımın otomatikleştirilmesiyle her eklemenin tamamen aynı ve izlenebilir bir şekilde gerçekleştirilmesi garanti altına alınmaktadır.

Otomatik prosedüre mümkün olduğunca çok sayıda analiz adımı eklemek laboratuvar personeline birçok açıdan yardımcı olabilmektedir. Bu durum, daha doğru ve kesin sonuçlara yol açmakta ve sistem sürekli numune yüküyle günün her saati gözetimsiz çalışabildiğinden önemli miktarda zaman tasarrufu sağlamaktadır. Ayrıca daha az hata, tekrarlanması gereken numunelerin sayısının azalması anlamına gelmekte ve bu da iş akışını daha da verimli hale getirmektedir.

Titrasyon analizlerini otomatikleştirmenin yararları hakkında bilgi edinmek için ilgili blog makalemizi okuyun.

Basit titrasyonlar için bile neden otomasyonu düşünmelisiniz?

Robotik teknoloji ile bir adım daha ileri gidiyoruz

Numune seyreltme, analiz, değerlendirme ve elektrot temizleme/koşullandırma işlemlerinin otomasyonu, halihazırda birçok sözleşmeli ve kalite kontrol laboratuvarının yüksek düzeyde verimlilik sağlamasına yardımcı olmaktadır. Ancak hâlâ daha fazla iyileştirmeye yer vardır. Kapalı numune şişesinin sisteme getirildiği andan sonuçların değerlendirilmesi ve sistemin temizlenmesine kadar tüm iş akışının otomatikleştirilmesi bir sonraki mantıksal adımdır.

KA Industrial Engineering Pte Ltd tarafından Metrohm ile işbirliği sonucunda bir araya getirilen bu sistem, TAN ve TBN analizini tamamen otomatikleştirmek için iyi bilinen OMNIS Sample Robot ile birlikte işbirlikçi bir Universal Robot kullanan bir robotik kurulumdur (Şekil 1). Tüm sistem OMNIS yazılımı ile kontrol edilmektedir.

Numune sisteme girdikten sonra robotik kol çeşitli numune hazırlama adımlarını gerçekleştirmektedir. Bu kol, farklı ve genellikle yorucu manuel görevleri yönetmek için çeşitli araçlarla donatılmıştır.

Petrokimya numunelerinde TAN ve TBN'nin tam otomatik robotik analizi

Şekil 1'de gösterilen robotik analiz sistemi, tam özerklik sağlayacak şekilde tasarlanmıştır; zamandan tasarruf sağlamakta, numune verimini artırmakta, çabayı azaltmakta ve kalite kontrol veya sözleşmeli laboratuvarlardaki günlük operasyonların güvenliğini artırmaktadır.

Otomatik iş akışı aşağıdaki adımlardan oluşmaktadır:

Numune şişesi alınır ve barkoduyla tanımlanır.
Şişe, temsili bir numune alınmadan önce homojen hale getirilmesi için bir vorteks çalkalayıcı üzerine yerleştirilir.
Robotik kol teraziye temiz bir titrasyon kabı yerleştirirken ve herhangi bir çapraz kontaminasyonu önlemek için yeni bir pipet ucu alırken numune şişesinin kapağı çıkarılır.
Behere eklenen numunenin ölçümüne hazırlanmak için terazinin darası alınırken numune aspire edilir.
Numune ağırlığı otomatik olarak tüm kurulumu kontrol eden OMNIS yazılımına aktarılır.
Şişe kapatılır ve orijinal konumuna geri getirilir.
Numunenin bulunduğu beher, mevcut iş istasyonlarından birinde potansiyometrik titrasyonun yapıldığı OMNIS Numune Robotuna aktarılır.
Titrasyon gerçekleşmeden önce titrasyon ekipmanı temizlenir ve sensörler, optimum sonuçları garanti edecek şekilde ön hazırlıktan geçirilir.
Numune kabı iş istasyonuna yerleştirildikten sonra agresif kimyasal reaktiflerle teması azaltmak için solvent otomatik olarak eklenir.
Titrasyon tamamlandıktan sonra beher otomatik olarak boşaltılır ve ekipman temizlenir.
Sonuçlar hesaplanır ve bağlı LIMS sistemine aktarılır.

Titr ve kör belirlemenin yanı sıra sensör kalibrasyonu ve kontrol numuneleri istenirse iş akışına kolaylıkla eklenebilmektedir. Kurulumu kontrol eden OMNIS yazılımı, sistemin çalışır durumda kalması ve limit ihlallerinde operatörün anında bilgilendirilmesi için her şeyi sunmaktadır.

Her iki robotun senkronize çalışması nedeniyle, önceki numuneler analiz edilirken takip eden numuneler hazırlanmakta ve böylece kesintisiz yüksek verim garanti altına alınmaktadır. Şekil 1'de sunulan sistem iki paralel iş istasyonuyla çalışmaktadır. Bu durum, aynı veya hatta farklı uygulamalarla çalışan dört adede kadar iş istasyonunu yönetebilecek bir sisteme kolayca yükseltilebilmektedir.

Metrohm ve KA Industrial Engineering Pte Ltd ortaklığından elde edilen bu robotik sistem, birçok güvenlik özelliği içeren tamamen izlenebilir bir iş akışı sunmaktadır. Yüksek verimli tamamen otomatik numune analizi ve agresif reaktiflerle minimum temas için bu robotik sistem en uygun seçimdir.

Görmek inanmaktır; kimyasal analizin robotik otomasyonunda bir sonraki adımı görmek için aşağıdaki videoyu izleyin.

Sonuç

Tüm analiz teknikleri için uzun yıllar boyunca tezgah üstü otomasyon önerdikten sonra, bunun bir adım ötesine geçerek laboratuvar robotiğinin geliştirilmesine geçtik. Artık numune hazırlama ve belirleme de dahil olmak üzere tüm iş akışını tamamen yönetebilecek sistemler sunmak mümkün. Burada tartıştığımız sistem, petrol ürünlerindeki TAN ve TBN'nin robotik analizine yönelik böyle bir yaklaşımın yalnızca bir örneğidir.