Durchblick im Anlagen-Baukasten: Zwischen Skids, Package-Units und Modulen

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Technische Gase als Vorreiter

Grenzen für die Modularisierung setzen nur die Kunden, weiß auch Corinne Ziege, Managing Director von Cryotec. Auch die Wurzener Firma plant und fertigt modulare Anlagen für technische Gase – und das schon seit 2004. Lasse sich ein Prozess auf eine Grundeinheit standardisieren, sei er prinzipiell für die Modularisierung geeignet, so Ziege. Natürlich sei irgendwann eine Anlagengröße erreicht, bei der die fertige Einheit nicht mehr per Lkw, Bahn oder Schiff transportiert werden können – doch solange sei eigentlich alles möglich.

Auch das ausgerechnet die technischen Gase zum Vorreiter würden, sei eigentlich keine Überaschung – da sich die Chemie schwer damit tue, gemeinsame Standards zu finden, seien es Nebenanlagen und Infrastruktur-Projekte in denen Module auf dem Vormarsch wären. Im Fall von Cryotec bedeutet das Tieftemperatur- und Industriekälteprozess – so lieferte die EPC-Tochter eine Methanolanlage nach Aserbaidshan, die CO₂ aus Rauchgas zur Wiederverwendung im Methanolprozess herausgelöst.

Da der Kunde eine Kapazität von 15 t/h forderte, lieferten die Wurzener drei baugleiche modularisierte Linien mit je 5 t/h Kapazität. Das überzeugte mit der Möglichkeit zum Turn-Down, einer höheren Anlagenverfügbarkeit und natürlich der Transportmöglichkeit, erklärt Ziege.

Von Anfang an modular

An kleinen und großen Bausteinen mangelt es also nicht – trotzdem sind viele der Skids und Package Units immer noch recht maßgeschneidert für spezifische Anwendungen. Wer nicht nur die Vision der „Plug-and-Produce“-Anlage umsetzen will, sondern die ganze Flexibilität, die das Konzept bietet, nutzen will, muss von Anfang an modular denken. Daher sollte bereits die Engineering-Dokumentation in funktionalen Einheiten, den sogenannten Prozess-Equipment-Design-Modulen (PEDs) zusammengefasst werden.

Ein PED umfasst mindestens einen Hauptapparat und sämtliche erforderlichen Komponenten (wie Pumpen, Wärmetauscher, Rohrleitungen, Regelungstechnik u.ä.). Jedes PED wird als Datenbankelement inklusive Informationen und Dokumente (R&I-Fließbild, Listen, CAD-Dokumente, Modelle, Richtlinien) abgelegt. Die einzelnen PED können zu einem Gesamt-Konzept (PPD oder Prozess-Plant-Design) kombiniert werden, welches alle Dokumente für Konstruktion und Betrieb der modularen Anlage umfasst und die Positionen und Schnittstellen der PEDs festlegt.

Vom Reißbrett in die Produktion

Um die modulare Anlage vom Reißbrett in die Wirklichkeit zu bringen, bedarf es mehr als PEDs und PPDs: Es braucht das passende Equipment. Passend heißt in diesem Fall, dass es durch Numbering-Up erweiterbar ist, sich an unterschiedliche Betriebsbedingungen anpassen lässt oder als Baureihe die gleiche Funktion in verschieden Bau- und Betriebsgrößen bietet. Einzelne Apparate können zu Prozess-Equipment-Assemblies (PEAs) zusammengefasst werden.

Das PEA wird so zum physikalischen Äquivalent des Prozess-Equipment-Designs und enthält die für den Betrieb nötige Automatisierungsintelligenz mit definierten Schnittstellen, um sich nahtlos in modulare Produktionsprozesse einzufügen. Werden mehrere Baugruppen zu einer Anlage zusammengefasst, spricht man von Prozess-Equipment-Frames (PEFs), die auch das Gesamtprozessleitsystem mitbringen. PEFs bilden durch den Austausch der Baugruppen jederzeit anpassbare Produktionseinheiten, häufig mit ihrer eigenen mobilen Einhausung (die bekannten Container-Module). Die Produktionsumgebung, in der diese Anlagen betrieben werden, wird als modulare Infrastruktur (MI) bezeichnet und erfordert ein außergewöhnliches Maß an Standardisierung, ob es nun um die Bereitstellung von Rohstoffen, einheitliche Rohrklassen oder ein übergeordnetes Regelsystem geht.

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