Archive - Jun 14, 2008

Good Automated Manufacturing Practice:<br>Siemens installiert Prozessleitsystem PCS7 bei DSM

Die holländische <a href=http://www.dsm.at>DSM</a> hat im Rahmen ihrer "Asset Strategy" einen wesentlichen Teil ihrer Linzer Wirkstoff- und Zwischenprodukte-Herstellung automatisiert. Das dabei eingesetzte Prozessleitsystem PCS7 von <a href=http://www.siemens.at>Siemens</a> verringert die Kosten für häufig anfallende Produktumstellungen fast um die Hälfte. <% image name="DSM_B52" %><p> DSM entwickelt innovative Produkte und Dienstleistungen in den Bereichen Life Sciences und Materials Sciences, die einen Beitrag zur Lebensqualität leisten. DSM Fine Chemicals Austria (DFCA) ist Teil des niederländischen DSM-Konzerns mit einem Produktionsstandort im Chemiepark Linz. Die Kernkompetenzen des Unternehmens liegen in der Prozess- und Produktentwicklung sowie in der Herstellung chemischer Zwischenprodukte für die Pharma-, Lebensmittel und Agroindustrie. Dabei werden die komplexen Substanzen in Pilot Plant Bau 30, in der Mehrzweckanlage Bau 52 mit 19, durchschnittlich 6,3 m³ großen Reaktoren, sowie in Bau 700 mit noch größeren Produktionseinheiten hergestellt. Summa summarum steht ein Reaktorvolumen von 430 m³ zur Verfügung. Bau 52 wurde bereits in den 1970er Jahren errichtet. Dass eine moderne Automatisierungslösung dennoch greifen kann, beweist die Implementierung des Prozessleitsystems PCS7 in dieser Anlage. <table> <td><% image name="DSM_B52_innen" %></td> <td><% image name="DSM_Bediener_vor_Terminal" %></td> </table><p> <small> Die Produktion kann im Bau 52 nun an modernen Terminals gesteuert werden. Die Erstellung der Rezepte erledigt SIMATIC BATCH im Hintergrund. Der Bediener wird grafisch unterstützt und ist zu jeder Zeit darüber informiert, in welcher Rezeptfunktion er sich gerade befindet. </small> DSM-Projektmanager Wolfgang Wiesinger erklärt den Hintergrund: "Wir haben uns Ende 2005 dazu entschlossen, die Produktionskosten im Bau 52 durch eine neue Automatisierungslösung zu optimieren. Insbesondere galt es, die häufigen Produktwechsel in der Mehrzweckanlage günstiger abzuwickeln. Mit dem alten Leitsystem waren Effizienzsteigerungen nicht mehr möglich geschweige denn Ersatzteile verfügbar." Im Bau 52 werden – je nach Produktionsplan – bis zu 4 verschiedene Produkte gleichzeitig und ca. 16 verschiedene Produkte pro Jahr im Kampagnenbetrieb hergestellt. Entsprechend schwierig gestalteten sich die Rahmenbedingungen für die Implementierung eines neuen Leitsystems: Sehr kurze Abstellzeiten waren gefordert, gleichzeitig wurden die neuen Computeranlagen validiert, zudem erfolgte die Umstellung in Phasen und teilweise in laufendem Betrieb. "Eine genaue Planung, sehr flexible Projektpartner und viel Kommunikationsaufwand waren von Nöten, um mit dem enormen Zeitdruck fertig zu werden", sagt Wiesinger. <table> <td><% image name="DSM_Flusswasser" %></td> <td><% image name="DSM_Methanol" %></td> <td><% image name="DSM_Stickstoff" %></td> <td><% image name="DSM_Schwefelsaeure" %></td> <td><% image name="DSM_Salzsaeure" %></td> </table> Der Austausch des vorhandenen Leitsystems durch PCS7 wurde für 2 Jahre geplant und die Anlage in diesem Zeitraum in 3 Phasen umgestellt. Im Juni 2006 wurden das Tanklager und die Infrastrukturanlagen mit rund 500 Messkreise (Loops) auf das neue Leitsystem migriert. Es folgten Ende 2006 die Umstellung der Nordseite mit 1.200 Loops und im Herbst 2007 die der Südseite mit etwa 1.300 Loops. Harald Baumgartner, der Production Manager für den Bau 52, erklärt: "Wir haben am relativ einfachen Tanklager bereits Operator-Schulungen durchgeführt, also sehr behutsam die System-Veränderungen eingeführt. Mit diesem ,Lernen am System’ konnten spätere Bedienfehler von vorneherein minimiert werden." <% image name="DSM_Warte" %><p> <small> Überwachung der Produktion in der neuen Messwarte. </small> <b>Standardisiertes System.</b> DSM hat im Bau 52 nicht nur das Leitsystem ausgetauscht, sondern gleichzeitig aus einem heterogenen Reaktorpark ein in Modulen harmonisiertes Konzept entwickelt und realisiert: Die automatisierte Lösung verfügt über keinerlei "Inseln" mehr – zudem werden alle Apparate nun nach einheitlichen Mustern bedient. Dazu wurden durchgängig standardisierte "Technische Einrichtungen (gem. ISA S88)" entworfen, beispielsweise funktioniert jetzt die Einrichtung "Heizen-Kühlen" bei allen Apparaten nach demselben Schema. Ebenso laufen nun unterschiedlichste Dosiervorgänge nach der gleichen Methodik ab. Durch dieses durchgängig modulare Konzept konnten die Engineeringzeiten sowie die Kosten der laufenden Produktumstellungen deutlich reduziert werden. <% image name="DSM_Rohrbahnhof" %><p> <small> Jeder der insgesamt 19 Reaktoren im Bau 52 verfügt über eine separate Rohrleitungszufuhr. </small> <b>Effizienzsteigerung.</b> Die realisierten Kosteneinsparungen mit dem neuen, harmonisierten System waren bereits im ersten Jahr im Millionen-Euro-Bereich. Insbesondere konnten Dauer und Kosten pro Produktumstellung – also die Vorbereitung, die mechanischen und prozessleittechnischen Änderungen sowie die Reinigung – fast halbiert werden: "Zusätzlich zu diesen Kosteneinsparungen konnten auch bedeutende Produktivitätssteigerungen erreicht werden, was an sich nicht primäres Ziel unseres Projektes war", so Wiesinger. Die Anlagenauslastung hat sich gegenüber 2004 fast verdoppelt, die Anzahl der produzierten Chargen vervierfacht! <% image name="DSM_Reaktor_mit_Kabelwerk" %><p> <small>Impressionen von den Produktionsanlagen im Mehrzweckbau. </small><p> <% image name="DSM_A573" %><p> Die Effektivitätssteigerungen beruhen nicht zuletzt auf dem implementierten Rezeptpaket SIMATIC BATCH auf Basis von PCS7. "Das Anfahren eines Produktes geht damit überaus schnell, Rezepte bereits produzierter Produkte können auf Knopfdruck geladen werden", sagt Baumgartner. "Zudem ist die Ursachenforschung bei auftretenden Fehlern deutlich einfacher geworden." Die Chargenrückverfolgbarkeit ist nun über viele Jahre möglich. Im Bau 52 wurden insgesamt 9 Bedienplätze in der Messwarte, 11 Ex-Terminals sowie die dazugehörigen Server implementiert. Als Leitsystem fungiert nun Siemens PCS7, die Rezepturen werden mit SIMATIC BATCH erstellt. 51 definierte „Technische Einrichtungen" umfassen insgesamt 3.029 Loops mit 6.361 Signalen (I/Os). Bis zu 20 Mitarbeiter von Siemens und DSM waren an dem Projekt beteiligt. <table> <td width="120"></td><td> Jede Projektphase musste sorgfältig von der Entwicklung bis zur Abstellung, Montage und Inbetriebnahme geplant werden: Teilweise mussten zusätzlich Provisorien errichtet werden. Die Anlage wurde computervalidiert, dadurch wurde ein erhöhter Dokumentationsaufwand und Testaufwand erforderlich, das wiederum die Terminplanung stark beeinflusste. </td> </table> Good Automated Manufacturing Practice:<br>Siemens installiert Prozessleitsystem PCS7 bei DSM

Bioethanolproduktion in Pischelsdorf ist angelaufen

Die <a href=http://www.agrana.at>Agrana</a> hat mit 69 Mitarbeitern den Regelbetrieb der 125 Mio € teuren Bioethanol-Produktion im niederösterreichischen Pischelsdorf gestartet und macht damit Österreich bei der Versorgung von Bioethanol als Benzin-Mischkomponente autark. <% image name="pischelsdorf_gesamtbild" %><p> Nach einer aufwändigen UVP, rund 15 Monaten Bauzeit, einem kurzen Probebetrieb im Herbst 2007 sowie einem mehrmonatigen "Warten auf das Ende der Getreidehausse" war es im Juni letztlich soweit: Das von der Agrana gemeinsam mit den Rübenbauern finanzierte Werk wurde endlich hochgefahren. Inzwischen sind die Rohstoffpreise für die neue Ernte 2008 aufgrund der guten Witterungsbedingungen so weit gesunken, dass ein wirtschaftlicher Betrieb des Werkes möglich ist. <% image name="Pischelsdorf_Maischesilos" %><p> <small> In den Maischesilos werden die eingesetzten stärke- und zuckerhaltigen Rohstoffe – Mais, Weizen und Rübensaft – vermahlen und mit Wasser versetzt. Mit Enzymen wird die stärkehältige Maische sodann direkt vergoren. </small> Freilich: Das Getreide, das derzeit noch aus der alten Ernte zu Sprit fermentiert wird, rechnet sich nach wie vor nicht – erst die neuen Rohstoffe sollen den Break-even gewährleisten. Insgesamt rechnet die Agrana heuer mit 6 bis 7 Mio € Verlust aus dem Bioethanolwerk in Pischelsdorf. <table> <td width="110"></td><td><small> <b>Weltweit</b> hat sich die Ethanolproduktion in den vergangenen 8 Jahren fast verdreifacht; 2007 betrug sie rund 50 Mrd l – bis 2015 soll sie sich noch einmal verdoppeln. Die USA und Brasilien sind mit 50 bzw. 40 % Weltmarktanteil die größten Produzenten, Europa und China ziehen auf vergleichsweise niedrigem Niveau derzeit nach. In Brasilien soll bis 2011/12 die Zuckerrohrproduktion auf 560 Mio t/a ansteigen, wovon 60 % für die Bioethanol-Herstellung verwendet werden. Experten sehen ein Potenzial von 4-6 % des weltweiten Kraftstoffverbrauchs bis 2020 für Bioethanol. </small></td> </table> Aktuell wird die Anlage mit Weizen und Mais im Verhältnis 50:50 bei einer Auslastung von 55-60 % gefahren, sie soll aber noch im Herbst ihre Nennkapazität von 240.000 m³ bzw. 190.000 t/a erreichen – eine Menge, die für eine 10%-Beimischung zu Benzin in Österreich ausreicht. <% image name="Pischelsdorf_Schilder" %><p> <b>ActiProt statt Sojaimport.</b> Da eine Bioethanolanlage aber auch eine Eiweißkonzentration im großen Stile ist, werden in Pischelsdorf auch bis zu 190.000 t/a des hochwertigen Eiweißfuttermittels "ActiProt" erzeugt, das als Ersatz für Sojaschrot in der Tierfütterung verwendet wird. Dieses „Dried Distillers Grain with Solubles“ (DDGS) hat einen Rohproteingehalt von 35 %; dessen Herstellung in Pischelsdorf ersetzt rund 60.000 ha Sojaanbaufläche. In der Bioethanolproduktion werden den Rohstoffen gewissermaßen nur die Kohlehydrate entzogen, was übrig bleibt, ist exzellentes Futtermittel. Und das ist nicht unerheblich – wird doch Getreide in der EU nur zu knapp 1/4 zu Nahrungsmittelzwecken, dagegen zu fast 2/3 zu Futtermittelzwecken verwendet. Die Anlage verbessert daher durch die Substitution von Rohöl- und Sojaimporten Österreichs Leistungsbilanz erheblich. Die Energiebilanz von Bioethanol aus Pischelsdorf ist mit 1:3 positiv – für jede Energieeinheit, die zur Produktion von Bioethanol notwendig ist, bekommt man 3 Energieeinheiten in Form von Bioethanol. Dank der Anlage werden zudem im Verkehrssektor jährlich bis zu 380.000 t CO<small>2</small>-Emissionen eingespart. <% image name="Pischelsdorf_Leitstand" %><p> <small> Das gesamte Werk von einem Leitstand aus überwacht. Betreut wird die Anlage in 3 Schichten. </small> In Summe wird die Agrana am Standort Pischelsdorf jährlich bis zu 620.000 t Rohstoffe verarbeiten, die im Wesentlichen aus Österreich kommen. Die Anlage ist für einen flexiblen Rohstoffeinsatz von Weizen, Mais und Zuckerrübendicksaft konzipiert. Mit einem Flächenbedarf von rund 7 % für die Rohstofferzeugung verfügt Österreich über ausreichend Anbauflächen für die Bereitstellung der Rohstoffe zur Bioethanolproduktion. Für diesen Herbst hat die Agrana rund 12.000 ha Weizenfläche in Österreich unter Kontrakt genommen. <% image name="Pischelsdorf_Verbindungsrohre" %><p> <small> Über eine umfangreiche Verrohrung gelangt die ethanolhaltige Maische zu den Destilliertürmen und von dort in die Lagertanks. </small> <table> <td><% image name="Pischelsdorf_Verrohrung" %></td> <td align="right"> Die Lebenszyklus-Betrachtung bei der Bioethanolproduktion in Pischelsdorf ist positiv: "Im Vergleich zu Benzin kann bei Bioethanol in Abhängigkeit des Rohstoffes zwischen 47 % (bei Weizen) und 51 % (bei Mais) der Treibhausgas-Emissionen eingespart werden", attestiert Josef Spitzer von Joanneum Research. Bioethanol führt darüber hinaus zu einer besseren Motorleistung. Bei E-85 wird das Volllastdrehmoment bei modernen Turbomotoren um bis zu 14 %, der im Fahrbetrieb wichtige Teillastverbrauch um bis zu 5 %, verbessert. Die höhere Klopffestigkeit von E-85 ist bei hohem Leistungsbedarf für diesen Vorteil und auch für eine geringere Temperatur-Beanspruchung der Motorteile im Abgasbereich verantwortlich. </td> </table><p> <small> Die ethanolhältige Maische wird destilliert, das Ethanol entzogen und mit Molekularsieben entwässert. </small> <table> <td width="110"></td><td><small> <b>Bioethanol wird in Österreich</b> mit einem Anteil von 4,4 % dem Fahrbenzin beigemengt oder als SuperEthanol (E-85) angeboten. Beliefert wird von Pischelsdorf die OMV-Raffinerie Schwechat, die von dort auch nach Tschechien und die Slowakei ausliefert – dabei allerdings mit verschiedenen Beimischungs-Verhältnissen zu kämpfen hat. Österreichs Regierungsziel sieht vor, ab 2010 bereits 10 % des Treibstoffverbrauchs mit biogenen Kraftstoffen zu decken. Bioethanol ist ein wichtiger Eckpfeiler dieser Strategie. </small></td> </table> Bioethanolproduktion in Pischelsdorf ist angelaufen