Rohstoffdosierung im Ex-Bereich

Mit ihren Additiven für Lacke und Kunststoffe zählt die BYK-Chemie zu den weltweit führenden Anbietern. Schon seit 1920 ist das heute zur Altana Chemie AG gehörende Unternehmen auf diesem Spezialgebiet tätig. Im 1962 gegründeten Werk Wesel beschäftigt die BYK-Chemie inzwischen rund 500 Mitarbeiter, die 2003 einen Umsatz von 308 Mio. Euro Umsatz erwirtschafteten. Gut 85 % davon entfallen auf den Export.

Über 350 verschiedene Additive werden in den Mehrzweckanlagen in Wesel hergestellt, die im Endprodukt zwar nur in sehr kleinen Mengen von einem Prozent oder weniger vorkommen, aber dennoch die Qualität der Lacke und Kunststoffe entscheidend verbessern oder deren Herstellung erleichtern. Ein Nischenmarkt, den inzwischen aber auch die Großchemie für sich entdeckt hat. Trotz zunehmender Konkurrenz konnte die BYK-Chemie als ausgewiesener Spezialist in diesem Segment über lange Jahre stets zweistellige Wachstumsraten verbuchen, weshalb die Kapazitäten permanent ausgebaut, modernisiert und optimiert werden mussten.

Auch die aktuelle Produktionserweiterung basiert auf dem großen Markterfolg der Additive und soll Kapazitätsengpässe oder gar Lieferschwierigkeiten verhindern. Denn eine optimale Produktionsplanung und -auslastung ist bei der hohen Produktvielfalt der BYK-Chemie ohnehin ein schwieriges Unterfangen. Einerseits sollen die Kunden möglichst auftragsnah versorgt werden, damit umfangreiche und kostenintensive Zwischenlagerungen vermieden werden. Andererseits kann das riesige Sortiment mit über 350 Produkten nicht kontinuierlich, sondern nur im Batchbetrieb – also Produkt für Produkt separat und nacheinander – hergestellt werden. Die dabei erforderlichen permanenten Produktwechsel verlangen wiederum von der Herstellung viel Know-how und Fingerspitzengefühl.

„Unsere Produkte sind hoch wirksam und dermaßen aktiv, dass bei Verunreinigungen schon ein paar Moleküle ausreichen würden, um eine komplette Charge wertlos zu machen“, erklärt Dr. Alexander Jezierski, Hauptabteilungsleiter Technische Planung und Entwicklung in Wesel. „Die Verhinderung von Kontaminationen ist daher eine unserer größten Herausforderungen.“ Über 20 000 Reinigungsvorschriften sind dabei penibel zu beachten. Gleichzeitig muss die Reihenfolge der Chargen im Hinblick auf die Verträglichkeit der Produkte untereinander so gewählt werden, dass der Reinigungsaufwand in akzeptablen Grenzen gehalten und eine optimale Belegung und Auslastung der Produktionsbehälter sichergestellt wird.

Um diesen Spagat zwischen kostengünstiger Produktion und bestmöglicher Marktversorgung bewältigen zu können, betreibt die BYK-Chemie eine Vielstoff- und Mehrzweckanlage, die bereits seit 1988 als eine der ersten ihrer Art von einem Prozessleitsystem gesteuert und zusätzlich von einem Produktionsplanungssystem unterstützt wird. Das laufende Erweiterungsprojekt erhöht nun in einem ersten Schritt die Anzahl der Produktionskessel von 18 auf 30, so dass noch schneller und flexibler auf die Anforderungen der Kunden reagiert werden kann. Dabei benötigt man etwa 300 Rohstoffe, die mengenmäßig zu 85 % als Tankware geliefert, gelagert und der Herstellung zugeführt werden. Der Rest ist Stückgutware und muss aus Fässern, Säcken, Containern oder Hobbocks exakt in den Prozess dosiert werden. Dese Aufgabe im Ex-Bereich übernehmen in dem neuen Komplex intelligente Wägeanlagen von Bizerba.

Die Dosierung erfolgt dabei je nach Rohstoff entweder über Bodenwaagen direkt in den Prozess oder über Vorbehälter, aus denen dann bei Bedarf die benötigte Menge abgerufen wird. In beiden Fällen wird gemäß Rezeptur die jeweilige Rohstoffmenge gravimetrisch – also über das Gewicht – ermittelt, zugeführt und verbucht. Die Verwiegung übernehmen bei den Bodenwaagen entsprechende Bizerba-Lastaufnehmer (Typ 4000 VE) mit für den Ex-Bereich zugelassenen Wägezellen und integriertem Überlastanschlag. Der einfache und robuste Aufbau dieser Lastaufnehmer gewährleistet dabei einen wartungs- und verschleißarmen Betrieb mit hoher Langzeit-genauigkeit. Über eine Messleitung gelangen die Daten zu den Auswerteeinheiten, in diesem Fall zu ITU-Ex Wägeterminals.

Diese Universal-Terminals mit Fernbedieneinheit im Edelstahlgehäuse führen das Anlagenpersonal mit ständig aktualisierten Informationen sicher und unkompliziert durch den Bedienablauf. Mit ihren umfangreichen Standardprogrammen bieten die Terminals zudem die Möglichkeit des autarken Arbeitens ohne Zugriff auf externe EDV, wie es derzeit auch bei der BYK-Chemie praktiziert wird. Die Auswerteelektronik ist dabei in einem Schaltschrank im Ex-freien Bereich installiert, wobei eine Zwischenschaltung von Ex-Trennstufen entfällt. Eine eigene CPU und der integrierte Datenspeicher erlauben den Aufbau komplexer Wäge- und Steuerungssysteme, ermöglichen aber auch die Übernahme von Steuerungsfunktionen in Echtzeit – ein Vorteil für automatische Dosierprozesse, die auch in Wesel in einem späteren Schritt eingeführt werden.

Die Vorbehälter wiederum liegen frei auf wartungs- und verschleißarmen, selbstzentrierenden Bizerba-Lastecken aus Edelstahl mit Biegering-DMS-Wägezellen und hier natürlich ebenfalls Ex-Zulassung auf. Als Auswertegeräte dienen ST-Ex-Terminals, an die jeweils zwei Lastaufnehmer angeschlossen werden können. Die korrosions-, staub- und wassergeschützten Terminals mit eigensicheren seriellen Schnittstellen verfügen über frei konfigurierbare Funktionstasten zum direkten Aufruf von definierbaren Wägefunktionen. Als bidirektionale Schnittstelle zwischen Lastaufnehmern, PC und Peripherie sind die ST-Ex-Terminals sowohl intelligentes Auswertegerät als auch Betriebsdatenerfassungsstation.

„In der momentanen Projektphase“, so Dr. Jezierski, „betreiben wir alle Wägeanlagen noch autark, weil wir zunächst einmal die klassischen Elemente der Gesamtanlage einwandfrei zum Laufen bringen müssen.“ Die Stationen werden also vor Ort von den Anlagenfahrern bedient, deren Herstellberichte dann wiederum manuell ins SAP-System übertragen und dort verbucht werden. Im nächsten Schritt ist dann geplant, auch diese Prozesse zu automatisieren, so dass die Wägestationen schließlich die Rezepturen, Materialvorgaben und Arbeitsanweisungen vom Prozessleitsystem erhalten, diese dann weitgehend automatisch ausführen sowie entsprechende Rückmeldungen absetzen. Zugleich sollen dann alle relevanten Material- bzw. Stoffdaten erfasst, kontrolliert und an ein übergeordnetes Material-Verwaltungssystem übermittelt werden. „Um die dann mit Barcode etikettierten Rohstoffe einzulesen, werden wir an jeder Waage einen Ex-geschützen Scanner installieren“, ergänzt Ulrich Sloma, Fachberater Technik im Bizerba-Vertriebs- und Service-Center West. „Und wenn dann die Materialdaten, die ausgeführten Operationen sowie alle weiteren zusätzlichen Informationen transparent und nachvollziehbar im Rechnersystem vorliegen, kann jederzeit auch eine Validierung durchgeführt werden.“

Gute Erfahrungen sammelte man u.a. auch im Bereich der Produktabfüllung, wo hinsichtlich Prozesssicherheit und Ex-Schutz ähnliche Anforderungen wie bei der Rohstoff-Dosierung gelten. Auch diese Abläufe sollen weiter automatisiert und mit modernster Technologie aufgerüstet bzw. gesteuert und überwacht werden. In etwa einem halben Jahr soll dann die komplette Integration der Wägetechnik in den gesamten Herstellprozess mit automatisierter Rohstoffdosierung und Produktabfüllung bewerkstelligt sein. Die BYK-Chemie verspricht sich davon nicht nur deutliche Rationalisierungseffekte. „Durch die weitere Automatisierung auch dieser Prozesse erhöhen wir gleichzeitig die Qualität und Sicherheit, weil zahlreiche manuelle Tätigkeiten und die damit verbundenen Fehlerquellen minimiert bzw. sogar eliminiert werden“, resümiert Dr. Jezierski.

cav 431

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