Energie zum halben Preis

Der Autor: Thomas Stieber Vertriebsleiter, HTT energy

Die Xentrys Leuna GmbH will Partnerschaft gleich dreifach pflegen: zu Kunden, Mitarbeitern – und zur Umwelt. Am Chemiestandort Leuna gilt dieses Engagement insbesondere einer neuen Qualität in Umweltschutz und Ressourcenschonung. Wichtiger Baustein dabei ist die energetische Versorgung der Produktionsprozesse. In der Hauptsache beschäftigt sich Xentrys mit der Produktion von Polyamid 6. Die Tagesproduktion beträgt bis zu 150 Tonnen.

Dabei müssen die Reaktoren rund um die Uhr auf einer Prozesstemperatur von 250 bis 270 °C gehalten werden. 60 % der Tagesproduktion gehen als Granulat direkt an die Kunden. Die restlichen 40 % spinnt und veredelt das Chemieunternehmen zu Garnen vornehmlich für die Teppich- und die Automobilindustrie. Den Grundstoff Caprolactam dafür bezieht Xentrys per Rohrleitung von der anderen Straßenseite von Domo Caproleuna.

Die Qualitätsstandards der Kunden sind hoch, der Konkurrenzdruck ebenso. Markus Weber, Produktionsingenieur bei Xentrys, kennt die Anforderungen an eine wettbewerbsfähige Produktion genau. „Auf lange Sicht wird nur der am Markt bestehen können, der beste Qualität zum besten Preis anbietet“, meint Weber. „In der besonders energieintensiven Chemieindustrie kommt dabei dem Faktor des Verbrauchs von Primärenergie zentrale Bedeutung zu. Denn dieser macht einen ganz erheblichen Teil der Produktionskosten aus.“

Bisher beheizte Xentrys die vier vorhandenen Polyamid-Reaktoren elektrisch. Diese Energiequelle wird immer teurer, selbst wenn man erneuerbare Energieressourcen und die Kraft-Wärme-Kopplung nutzt. Eine Alternative war dringend notwendig. Ein weiterer wichtiger Aspekt ist die Redundanz der neuen zur alten Anlage. „Die Produktionsanlage muss laufen – und das natürlich bei konstanter Prozesstemperatur“, so Weber. „Denn wenn nicht, härtet das Polyamid in den Reaktoren aus – und das wars dann.“ Demzufolge muss eine kontinuierliche Beheizung der Reaktoren gewährleistet werden.

Der Engineering-Abteilung von HTT energy wurden damit klare Problemstellungen ins Lastenheft geschrieben. Die Basis des Auftrags war die Lieferung eines befeuerten Thermalöl-Erhitzers mit einer Leistung von 1250 kW als Ersatz für die vier bestehenden Elektroerhitzer. Dabei sollte eine optimale Energieausnutzung erreicht werden. Eine zusätzliche Herausforderung war in diesem Zusammenhang die Vorgabe von Xentrys, dass die im System vorhandenen Elektroerhitzer zum neuen befeuerten Erhitzer betriebsbereit bleiben mussten, um eine maximale Redundanz zwischen beiden Systemen zu erreichen.

Eine weitere Herausforderung bei der Engineering-Planung der Neuanlage war die verfahrenstechnische Integration der zu den vier Linien gehörigen Ausdehnungsbehälter. Gleichzeitig wurden die vier bestehenden Einzelanlagen durch die Installation von entsprechenden Regelventilen in Sekundärkreisläufe umgewandelt. Ebenso mussten die Planer berücksichtigen, dass die in den vorhandenen Reaktoren befindlichen Wärmetauscher nur bis zu bestimmten maximalen Betriebsüberdrücken beaufschlagt werden durften. Hier war eine gewissenhafte Betrachtung der Einzeldruckverluste der jeweiligen Apparate erforderlich.

Für die optimale Energieausnutzung im Thermalöl-Erhitzer wurde dieser mit einem Luftvorwärmer (Luvo) ausgerüstet, der direkt auf den Erhitzer aufgesattelt wurde. Durch diese Maßnahmen ließ sich eine Erhöhung des Wirkungsgrades um 5 % erzielen. Weitere 2 % erreichte HTT dadurch, dass der Gasbrenner zusätzlich mit einer O2- und einer Drehzahlregelung für das Verbrennungsluftgebläse ausgestattet wurde. Das Ergebnis all dieser Maßnahmen: Insgesamt beträgt der Erhitzerwirkungsgrad jetzt 92 %.

Von September 2010 bis Mai 2011 war die erste HTT-Anlage bereits in Betrieb. Mit beachtlichem Erfolg. Weber: „Hochgerechnet auf den Jahresverbrauch ergibt sich eine Einsparung bei den Energiekosten von mehr als 50 %.“

Und der nächste Schritt ist schon gemacht. Aufgrund der positiven Betriebsergebnisse und der guten wirtschaftlichen Gesamtsituation hat Xentrys eine zweite Produktionslinie mit zwei weiteren, größeren Reaktoren projektiert. Angesichts der überzeugenden Ergebnisse mit dem HTT-Erhitzer bedurfte es keiner langen Entscheidungsfindung, um für die Erweiterung ebenfalls auf die Thermalöl-Technologie mit Gasbefeuerung zu setzen. HTT wird also demnächst einen weiteren Thermalöl-Erhitzer mit der gleicher Leistung (1250 kW) und Ausstattung installieren.

Auch hier war ein hohes Detailengineering erforderlich, da wiederum die Aufgabe bestand, eine maximal mögliche Redundanz zwischen den beiden Erhitzeranlagen zu erreichen. Außerdem vergrößerte sich das Gesamtvolumen des Thermalöls der sechs Anlagen wesentlich. Dieser Umstand machte die Lieferung eines neuen Ausdehnungs- und Sammelbehälters sowie die Ausstattung mit einer Niveauregelung erforderlich. Die Lösung all dieser Anforderungen war die wesentliche Voraussetzung für die Auftragsvergabe. Das Ergebnis: Bei Ausfall eines Thermalölerhitzers werden die neuen Reaktoren mit dem betriebsbereiten Erhitzer betrieben und die Altreaktoren über die vorhandenen Elektroerhitzer mit Prozesswärme versorgt.

Im Frühjahr 2012 sollen dann alle sechs Reaktoren mit der Thermalöl-Technologie in Betrieb gehen. Damit ist nicht nur eine günstige Energiekostenbilanz auf viele Jahre sichergestellt, sondern auch die volle Redundanz für eine 100 %ige Anlagenverfügbarkeit.

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