Verschiedenste Anlagensituationen individuell und gefahrlos trainieren

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Fette Compacting GmbH

Meister Strömungstechnik GmbH

Endress+Hauser (Deutschland) GmbH+Co. KG

Siemens AG

Bewährt in der Praxis

Was die virtuellen Systeme alles können, zeigt das Hostalen- Operator-Trainingssystem (HOTS), das in den Produktionsprozessen für Polyethylen nach dem Hostalen-Verfahren eingesetzt wird. Das zugrunde liegende Prozessmodell entwickelte und optimierte Siemens im Rahmen einer langjährigen Kooperation für den Hostalen-Lizenzgeber LyondellBasell für die kontinuierliche Polymerisation von HDPE (High Density Polyethylen). Dabei handelt es sich um einen sehr anspruchsvollen 3-phasigen Prozess in einer Reaktorkaskade. Das Produkt entsteht aus den Monomeren Ethylen, Buten und Wasserstoff durch eine katalytische Reaktion in dem Lösungsmittel Hexan bei ca. 70 °C und 10 bar.

Die Bedieneingriffe in die virtuelle Anlage erfolgen über eine generische Bedienoberfläche. Die Leittechnik wird emuliert bzw. simuliert. Die Trainierenden sehen Bedienbilder, die wichtigsten Prozessgrößen und Faceplates, die der echten Leittechnik entsprechen.

Ziel des Simulators ist es, ein Prozessverständnis aufzubauen und die richtigen Reaktionen des Anlagenfahrers auf Störungen im Prozess/Verfahren zu trainieren. Was passiert, wenn der Katalysator altert oder Spuren von Wasser den Katalysator vergiften? Mit dem HOTS lässt sich der Einfluss verschiedener Prozessgrößen wie Temperatur oder Katalysatoraktivität bei der Polymerherstellung auf wichtige Qualitätsgrößen wie Schmelzindex und Dichte trainieren (Abb. 2).

In der Realität erreicht der Prozess nach Änderungen beispielsweise im Zufluss der Monomere erst nach etwa zehn bis zwölf Stunden einen neuen stationären Zustand. Wer dies in Echtzeit trainieren will, muss viel Zeit mitbringen. Mit dem OTS kann man hingegen die Simulation um den Faktor 300 beschleunigen, d.h. Abweichungen vom optimalen Reaktionsverlauf sind innerhalb weniger Minuten sichtbar.

Lohnende Investition

Ein weiterer Schwerpunkt des Simulators liegt auf Produkt- und Lastwechseln. HDPE-Unternehmen stellen in einer Anlage circa zwanzig bis dreißig verschiedene Produkttypen her, ohne die Anlage bei jedem neuen Typ abzufahren. Es kommt also darauf an, von einem Produkt zum nächsten einen möglichst schnellen und sauberen Produktübergang zu fahren. Dies erhöht nicht nur die Kapazität, sondern reduziert auch drastisch die Mengen an off-spec-Material, das nicht verkauft werden kann. Bei einem Durchsatz von bis zu 50 Tonnen pro Stunde mit nicht optimalem Übergang macht sich ein OTS deshalb sehr schnell bezahlt.

Das System wird sowohl für das Training der Anlagenfahrer vor dem ersten Startup als auch für ein verbessertes Prozessverständnis der gesamten Betriebsmannschaft (Operator, Produktentwickler, Ingenieure, …) eingesetzt. Lizenznehmer von LyondellBasell können ein Hostalen-Operator-Trainingssystem (HOTS) über Siemens beziehen.

Auf der ACHEMA zeigt Siemens auf seinem Stand die ganze Kette von der Unterstützung des Leittechnik-Engineerings bis hin zu komplexen Operator-Trainingssystemen. Ein OTS-Demonstrationsmodell für eine Destillationsanlage am Beispiel von Bioethanol zeigt alle Funktionen.

ACHEMA: Halle 9.2, Stand A6-E24

Der Autor ist Projektleiter bei Siemens Industrial Automation Systems, Industriepark Höchst, Frankfurt.

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