Der Betrieb von Reaktoren in der chemischen Industrie birgt – trotz aller Sorgfalt und Vorsichtsmassnahmen der Betreiber – gewisse Risiken. Diese Risiken werden durch verfahrenstechnische Massnahmen soweit wie möglich reduziert, können aber nie vollständig ausgeschlossen werden.
Bei der Herstellung einer Vorstufe für pharmazeutische Wirkstoffe wird das Edukt im Produkt absorbiert und in grossen Behältern dimerisiert. Da das Produkt in Gegenwart von sehr sauren oder basischen Stoffen mit einer exothermen Reaktion polymerisieren kann, ist eine Früherkennung von Störungen eine zentrales Element des Sicherheitsdispositivs.
Auf der Grundlage eines einfachen Prozessmodells wurde ein Algorithmus (Erweitertes Kalmanfilter) entwickelt, welcher die Wärme online schätzt, welche von der Dimerisierung und allfälligen Folgereaktionen produziert wird. Wie in Abbildung 1 gezeigt wird, reagiert die berechnete Reaktionswärme (oben) um Faktoren schneller auf Störungen als die bisher ausschliessliche eingesetzte Temperatur (unten) im Innern des Reaktors.

Abbildung 1: Berechnete Reaktionswärme (oben) vs. Temperatur im Reaktor (unten)

Die Filteralgorithmen wurden direkt im Leitsystem bzw. in der SPS bei zwei Anlagen integriert und sind völlig wartungsfrei. Neben der Früherkennung von kritischen Prozesszuständen werden die Daten auch vom Betriebspersonal für Einfahr- und Ausfahrvorgänge und zur Optimierung des Prozesses genutzt.