Schonen die Umwelt und den Geldbeutel

Dr. Hans Tups, Frank Böttge, Dr. Claus Riehle

Industriebetriebe müssen Informationen über ihre Schadstofffreisetzungen in Luft, Wasser und Boden sowie über die Verbringung des Abwassers und des Abfalls den zuständigen Behörden auf Basis der PRTR-Verordnung (E-PRTR-VO) über das sogenannte PRTR (Pollutant Release and Transfer Register) berichten. Auch öffentliche Einrichtungen sind verpflichtet, an kritischen Stellen zuverlässige Monitoring- und Analytiksysteme zu installieren, um den notwendigen Schutz der Umwelt zu gewährleisten. Doch es sind nicht nur die Anforderungen aus dem Umweltschutz, die eine Instrumentierung der Produktionsprozesse mit Online-Analytik veranlassen, sondern auch die Anforderungen an eine wettbewerbsfähige Prozessführung, die auf Qualitätsschwankungen bei Rohstoffen und Prozessschwankungen in der Produktion in Echtzeit reagieren soll, um eine konstante Produktqualität sicherzustellen.

Für bestimmte Messaufgaben, die sich nahezu anwender- und prozessunabhängig ständig wiederholen, wie etwa im Bereich Abwasser und Abluft-Emission, lassen sich fertig geplante, integrierte Lösungen einsetzen, die letztlich nur noch an die örtliche Situation beim Anwender angepasst und dann dort angeschlossen werden müssen. Auf diesen Erfahrungen aufbauend wurde über den Verlauf der Jahre von den Experten für Prozessanalysentechnik (PAT) bei BTS ein modulares System für Online-Analytik entwickelt, das sowohl Probenaufbereitung als auch Probenentsorgung anwenderspezifisch berücksichtigen kann. Jedes dieser Analysenmodule besteht aus einem Plattenaufbau in einem festgelegten Rastermaß und hat standardisierte stoffliche und elektrische Schnittstellen. Der Vorteil dieser Modultechnik besteht in der Vereinheitlichung von stofflichen (Prozessströme sowie Hilfs- und Betriebsstoffe) und elektrischen Übergabepunkten (Energieversorgungen, Stromsignalen und Digitalkontakten). Hieraus resultiert ein hohes Maß an Flexibilität bei der Anpassung der Analysenmesstechnik an Anwenderbedürfnisse. Falls der Anwender Messgeräte von bestimmten Herstellern favorisiert, ist diese modulare Systemplattform für Online-Analytik dafür jederzeit offen. Insgesamt erreicht man durch die Standardisierung von Aufbauten und Schnittstellen bei der Erarbeitung von analysentechnischen Lösungen eine hohe Kosteneffizienz, die sich insbesondere bei Investitionsprojekten auszahlt.

Das Plattendesign für die Analytik-Module, das auf Basis langjähriger Betreibererfahrung entwickelt wurde, bietet darüber hinaus den Vorteil, bedien- und damit wartungsfreundlich zu sein. Dieser konzeptionelle Aufbau, zusammen mit einer dazu passenden, optimierten Instandhaltungsstrategie, schafft für den Betreiber der Messeinrichtungen den größtmöglichen Nutzen, da ein nachhaltiges Gesamtkonzept auch das Asset-Management mit im Fokus haben muss. Wenn der Anwender Wert darauf legt, können die Online-Analytiksysteme auch mit Selbstüberwachung, automatisierten Funktionsabläufen sowie den Möglichkeiten zur Ferndiagnose oder Fernbedienung geplant und gebaut werden.

Bei der Umsetzung von PAT-Projekten hat es sich vielfach bewährt, die Online-Analytik in passende Container („Analyzer Houses“, „PAT-Container“) hinein zu konstruieren, weil dies den großen Vorteil bietet, die Messeinrichtungen fernab des Betriebs bzw. einer Baustelle und abgelöst vom Baufortschritt einer Anlage zu bauen und zu prüfen. Gerade in Investitionsprojekten hat sich das Turn-Key-Plus-Paket für das PAT-Gewerk bestens bewährt. Diese Form der PAT-Projektabwicklung zeichnet sich durch neun Projektphasen aus, die, beginnend bei der Konzeption, alle Planungsphasen umfasst, sich um die Materialbeschaffung, den Bau der Analytikmodule und deren Integration in den anwenderspezifischen Container kümmert. Die Bauphase wird durch den FAT („Factory Acceptance Test“) abgeschlossen, der unmittelbar vor Auslieferung gemeinsam mit dem Anwender durchgeführt wird und sicherstellt, dass ein funktionsfähiges Gesamtsystem am Bestimmungsort angeliefert wird.

Die Auslieferung erfolgt nach geeigneter Verpackung und Transportsicherung per LKW oder außerhalb Europas per LKW und Schiff. Bislang sind alle über 100 PAT-Container stets funktionsfähig beim Anwender angekommen, was die mitunter angespannte Inbetriebnahmesituation bei größeren Produktionsanlagen ungemein entlastet.

Danach kann die On-Site-Installation sehr zügig erfolgen, weil PAT-Container zum einen mobil sind und zum anderen ebenfalls mit standardisierten Schnittstellen wie dem „Chemischen Stecker“ versehen sind. Analog zu den Analytik-Modulen ist auch die nächst größere Einheit PAT-Container mit standardisierten Übergabepunkten für Stoffströme, elektrische Energie und Signale versehen. Der Site-Acception-Test (SAT) erfolgt daher in der Regel recht problemlos, weil kaum noch unangenehme Überraschungen auftreten können, wenn die Schnittstellen einer zuvor funktionsgeprüften Einheit an den Prozess angeschlossen werden. Und schließlich umfasst das Turn-Key-Plus-Paket neben der Start-Up-Unterstützung auch die Schulung des Instandhaltungspersonals, denn ein PAT-Projekt ist erst dann wirklich abgeschlossen, wenn die Analytik zuverlässig läuft und das Wartungspersonal die Routineinstandhaltung übernommen hat.

In einer Industriekläranlage in Israel sollte die Zu- und Ablaufüberwachung von drei Stoffströmen kontinuierlich überwacht und dem Prozessleitsystem geeignete Daten zur Prozessführung zur Verfügung gestellt werden. Diese Aufgabe wurde von der BTS in Zusammenarbeit mit Endress & Hauser nach dem Turn-Key-Plus-Muster erfolgreich bearbeitet. Hierbei übernahmen die PAT-Experten der BTS die Komplettabwicklung von der Konzeptfindung über das Engineering bis hin zur Inbetriebnahme. Das Mengengerüst umfasste 15 Analysenmodule sowie drei Probenehmer, die in getrennten Räumen innerhalb eines 10 m langen Containers untergebracht wurden. Die vom Anwender gewünschte Zentralisierung der Analysatoren wurde durch intelligente Probenzu-führungen und einen geeigneten Standort realisiert. Die Anbindung an das Prozessleitsystem erfolgte über eine Übergabeschnittstelle im Container.

In einem weiteren Projekt wurde für eine Trinkwasseraufbereitung in Rumänien ein Konzept zur Gewässerüberwachung realisiert. Hierbei sollen die Abwasserparameter vor den Einlaufbauwerken einer Trinkwasseraufbereitung analysiert werden. Nachdem der Anwender zwei Referenz-Container besichtigt hatte, erhielten die PAT-Experten den Auftrag und lieferten schließlich einen vollklimatisierten Messcontainer mit 11 Analysenmodulen und einem Abwasserprobenehmer nach Bukarest. Die Prozessschnittstellen wurden für die Datenfernübertragung vorbereitet. Die schlüsselfertige Lösung wurde zusammen mit dem Auftrageber und in Zusammenarbeit mit den Endress+Hauser-Mitarbeitern vor Ort in Betrieb genommen. Das rumänische Personal wurde geschult und die Messeinrichtungen haben sich seitdem hervorragend bewährt.

Bei einen Wirkstoffbetrieb des Bayer-Konzerns wurde aufgrund von behördlichen Anforderungen ein Messcontainer mit insgesamt sechs Analysatoren für die Parameter DOC und pH zur Überwachung des Kühlwassers am Betriebszulauf und -ablauf sowie des Kondensats installiert. Die Online-Analysatoren erlauben eine permanente Überwachung des Kühlwassers und des Kondensats auf organische Restsubstanzen und lokalisieren Kühlwasseremissionen rasch.

Die Sanierung und Modernisierung der Kanalnetzüberwachung eines Chemieparkes war Gegenstand eines weiteren Projekts. In Absprache mit dem Auftraggeber wurde hierzu ein Konzept entwickelt, das die lokalen Messstellen im Chemiepark optimal zusammenfasst, sodass eine schnelle Reaktion auf Kontaminationen gewährleistet ist. Insgesamt wurden sechs Messcontainer aus Beton mit 19 Analysenmodulen und 16 Probenehmern gefertigt, installiert und in Betrieb genommen. Alle PAT-Container wurden mit elektronischer Erfassung und Visualisierung der Echtzeit-Daten im Container ausgerüstet.

Halle A1, Stand 305

Online-Info www.cav.de/0910434