Carbon Nanotubes-Produktion Prozessleittechnik für die sichere Produktion von Carbon Nanotubes

Redakteur: Wolfgang Ernhofer

Carbon Nanotubes werden bei hoher Temperatur durch Einsatz gefährlicher Stoffe unter verschärften Sicherheitsmaßnahmen hergestellt. Um Produktionsfehler zu verhindern und eine genaue Überwachung des Prozesses zu gewährleisten wird ein zuverlässiges Steuerungssystem benötigt. Wie die Produktion von dezentraler auf eine zentrale Lösung umgestellt werden kann, lesen Sie hier.

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Das Arkema-Werk Mont in der französischen Region Pyrénées-Atlantiques. Dort produziert das französische Chemieunternehmen Carbon Nanotubes im semi-industriellen Maßstab.
Das Arkema-Werk Mont in der französischen Region Pyrénées-Atlantiques. Dort produziert das französische Chemieunternehmen Carbon Nanotubes im semi-industriellen Maßstab.
(Bild: Arkema)

Arkema, ein namhaftes Unternehmen der weltweiten chemischen Industrie und führender Chemikalienhersteller Frankreichs, hat vor kurzem in seinem Werk Mont in der französischen Region Pyrénées-Atlantiques mit der Produktion von Carbon Nanotubes begonnen. Diese neue Technologie findet in verschiedenen Bereichen Einsatz. Denn durch ihre extreme Festigkeit eignet sich die spezielle Verbindung dafür, Strukturen (zum Beispiel für die Luftfahrt) stabiler zu machen oder schusssichere Westen herzustellen. Farben oder Kunststoffe lassen sich außerdem durch Anreicherung mit Carbon Nanotubes leitfähig machen.

Die Herausforderung bei der Carbon Nanotubes-Produktion

Arkema gehört nach eigenen Angaben zu den wenigen Chemiekonzernen der Welt, die in der Lage sind, Carbon Nanotubes in semi-industriellem Maßstab zu produzieren.

Die Herstellung der Nanotubes erfolgt bei sehr hohen Temperaturen und unter Verwendung potenziell gefährlicher Stoffe, darunter das explosive Gas Ethylen. Weitere Hemmnisse gibt es durch die einzuhaltenden Vorsichtsmaßnahmen – Absperren der Produktionszonen und der Produktverpackungsbereiche sowie Installation von Partikeldetektoren und Abzugshauben, denn bislang sind nicht alle Studien bezüglich der Toxizität der Produkte abgeschlossen.

Vor dem Einstieg in die industrielle Produktion synthetisierte Arkema das Produkt zunächst in seinem Forschungs- und Entwicklungslabor in Lacq, um anschließend eine Pilotfertigung zu starten, die für einen Ausstoß von 20 Tonnen pro Jahr dimensioniert war. Erst Anfang 2011 wurde am Standort Mont eine komplett neue Fertigungsstätte für Nanotubes mit einer Jahreskapazität von 400 Tonnen errichtet.

Die Lösung

Der technisch komplexe Prozess der Nanotubes-Produktion verbindet Ablaufsteuerung mit einer ausgefeilten Regelung und setzt zudem eine sehr genaue Überwachung voraus. Um den Prozess präzise und sicher ablaufen zu lassen überprüfte Arkema die Pilotanlage und entschied sich dabei gegen das ursprünglich gewählte Steuerungssystem (hier kam eine traditionelle dezentrale Steuerung zum Einsatz). Stattdessen wählte das Unternehmen eine schlüsselfertige Lösung von Rockwell Automation, die auf dem Prozesssteuerungssystem PlantPAx beruht.

„Ursprünglich wollten wir das vorhandene, dezentrale Steuerungssystem erweitern, doch Rockwell Automation hat uns die Wettbewerbsfähigkeit seiner PlantPAx-Lösung demonstriert und gezeigt, dass sich diese bei Bedarf aufrüsten lässt“, erklärt Philippe Begards, Leiter des Bereichs Automation und elektrische Installationen bei Arkema. „Dies gab schließlich den Ausschlag. Uns liegt daran, das Steuerungssystem bei einem Produktionsanstieg jederzeit aufrüsten zu können, ohne das bestehende System aufzugeben.“

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