Sicherheit auf allen Ebenen. Automatisches Pulverhandling in der Farbenherstellung - prozesstechnik online

Automatisches Pulverhandling in der Farbenherstellung

Sicherheit auf allen Ebenen

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Bei Nippon Paint, dem Marktführer der chinesischen Farben- und Lackindustrie, stand im Werk Langfang die Umstellung des manuellen Pulverhandlings auf automatische Zuführprozesse an. Im Zentrum des neuen Konzeptes steht das Thema Sicherheit, das sich auf vielen Ebenen widerspiegelt – beim Bedienerschutz, im Prozessablauf sowie hinsichtlich einer notwendigen konstanten Produktqualität und letztlich beim Thema Zukunftssicherheit.

Neben Wasser, Emulsion und einer Vielzahl von flüssigen Zusatzstoffen ist die Hälfte der Hauptbestandteile der im Werk Langfang produzierten Wandfarben pulverförmig, so zum Beispiel Kreide, Kaolin und Titandioxid. Der Verbrauch dieser drei Rohstoffe summiert sich auf nahezu 400 t pro Tag. Diese Großkomponenten wurden ursprünglich in Big Bags und 25-kg-Säcken angeliefert. Jeden Tag wurden Hunderte von Tonnen Pulver vom Lkw in das Lager entladen, um dann in die Produktion transportiert, ausgepackt, gewogen und in die Dissolver aufgegeben zu werden. Diese Situation stellte nicht nur eine hohe körperliche Belastung des Bedienpersonals dar, sondern barg durch die häufigen Transportarbeiten mit dem Gabelstapler auch ein nicht unerhebliches Unfallrisiko. Das hohe Arbeitspensum an 300 Tagen im 24-Stunden-Betrieb sowie das permanente Öffnen und Entleeren der Säcke belasteten die Bediener stark mit dem freigesetzten Staub. Ein weiteres Problem stellte die manuelle Verwiegung und Beschickung der Dissolver dar. Anhand des ausgedruckten Produktionsauftrags stellte der Bediener die Charge zusammen. Auch das Ergebnis wurde manuell erfasst. So konnten leicht Fehler durch Materialverwechslungen oder Wiegefehler auftreten. Eine Rückverfolgbarkeit der Materialien und Prozesse war nicht möglich.

Langfristig ließ sich diese für alle Beteiligten belastende Situation nur durch die Automatisierung verschiedener Produktionsbereiche verbessern. Zusammen mit den Experten der Nippon-Paint-Gruppe wurde eine verfahrenstechnische Lösung erarbeitet, die die Produktannahme und Lagerung sowie die automatische Verwiegung und Dissolverbeschickung umfasst. Der gesamte Prozess wird mit dem Prozessleitsystem Kastor von AZO gesteuert.
Rohstoffannahme und Lagerung
Um den beim Entpacken und Entleeren entstehenden Staub zu minimieren, war es Voraussetzung, die Verpackungsform der Rohstoffe zu ändern. Ziel war es, kleine Gebinde zu vermeiden und so die Entleervorgänge zu reduzieren. Die Anlieferung sollte bevorzugt in Silofahrzeugen oder Big Bags und nur noch in Ausnahmefällen in Säcken erfolgen. Mehr als 90 % der pulverförmigen Rohstoffe, inklusive Kreide, kalziniertes und gewaschenes Kaolin und Titandioxid, werden künftig in Silofahrzeugen angeliefert. Per Druckförderung werden diese Rohstoffe in sechs Außensilos mit einer Kapazität von 200 m3 eingelagert.
Zusammenstellung der Chargen
Das Herz jeder Nippon-Paint-Anlage besteht aus vier Gruppen mit insgesamt acht 10 000-l-Dissolverbehältern sowie aus vier Gruppen mit insgesamt zwölf 5000-l-Dissolverbehältern. Dabei teilen sich je zwei Behälter ein Rührwerk. Zunächst wurde nur das Rohstoffhandling der 10 000-l-Dissolver automatisiert. Der Platzbedarf und die Kapazität des Rohrleitungssystems für die Automatisierung der 5000-l-Dissolver wurden jedoch gleich eingeplant. In der ersten Phase musste die AZO-Anlage innerhalb von 24 Stunden 24 Chargen für die vier Gruppen von 10 000-l-Dissolvern bereitstellen.
Für jede Gruppe von Dissolvern steht ein Saugfördersystem zur Verfügung, also insgesamt vier Saugförderwaagen. So können innerhalb von 90 Minuten alle für eine Charge benötigten Komponenten nacheinander in die Förderwaage transportiert und gewogen werden. Aufgrund der limitierten Höhe in der Produktionshalle sind die vier Waagen nicht direkt über den Dissolvern installiert, sondern stehen in 50 m Entfernung auf dem Boden des Lagers. Um bei gleichzeitiger Bereitstellung der Charge die Saugförderwaagen unabhängig voneinander zu befüllen, wurde jede Waage mit einem eigenen Unterdruckerzeuger ausgerüstet. Durch Aufteilung der Produktgruppen und parallele Entnahme aus den Lagersilos ist es möglich, alle Waagen gleichzeitig mit Produkt zu versorgen. Ein intelligentes Programm für die Steuerung und Komponentenauswahl optimiert diesen Vorgang und vermeidet unnötige Wartezeiten.
Sobald eine Materialanforderung des der Förderwaage zugeordneten Dissolvers erfolgt, wird die komplette Charge aus der Förderwaage ausgetragen und durch ein unabhängiges Druckfördersystem innerhalb von 30 Minuten kontinuierlich in den Rührwerksbehälter eingetragen. Da die Dissolver jeweils mit zwei Behältern ausgestattet sind, kann ein Behälter befüllt werden, während der zweite mit dem fertig gemischten Produkt entleert wird. Dies ermöglicht einen sehr hohen Durchsatz und die optimale Auslastung der Dissolver.
Titandioxid-Handling
Titandioxid (TiO2) ist ein besonders feiner Rohstoff mit extrem schwierigem Austrags- und Förderverhalten. Es ist sehr adhäsiv und neigt zum Anbacken in den Förderleitungen. Durch spezielle Austragsysteme wie Belüftungsböden und flexible Leitungen werden Blockaden vermieden. Um eine hohe Durchsatzleistung zu erreichen, wird das TiO2 direkt unter dem Silo gewogen und die vorgewogene Charge mittels einer Druckförderung in die Förderwaagen transportiert.
Prozessleit- und Visualisierungssystem
Die gesamte Anlage für das Pulverhandling wird über das Prozessleit- und Visualisierungssystem Kastor gesteuert, bedient und kontrolliert. Der Bediener hat an seinem PC in der zentralen Schaltwarte die ganze Anlage im Überblick. Zur Vermeidung von Fehlern, beispielsweise bei den Silobefüllungen, werden verschiedene Funktionen durch das System übernommen. So sind an den Andockstationen der Außensilos Bedienterminals angebracht und Absperrventile in den Silobefüllleitungen installiert. Wird beispielsweise ein Silofahrzeug an das falsche Silo angeschlossen, erkennt die Steuerung den Fehler und das Druckgebläse kann nicht gestartet werden.
Zusätzlich gibt es Bedienerterminals in jedem Bereich der Anlage, an denen bestimmte Arbeitsschritte durchgeführt und bestätigt werden müssen. Die AZO-Steuerung und die Dissolversteuerung kommunizieren miteinander, um die punktgenaue Einbringung der Pulverkomponenten in den Dissolver für den weiteren Verarbeitungsprozess zu gewährleisten. Neben jedem Dissolverbehälter befindet sich ein Bedienterminal, um die Prozessschritte bei der Beschickung der Dissolver zu quittieren.
Kastor bietet ein umfangreiches Datenmanagement zur Verwaltung der Produktionsaufträge, der Rezepte und der Lagerhaltung der Rohstoffe. Das System arbeitet die Produktionsaufträge mit den hinterlegten Rezepten ab. Dabei werden der Materialverbrauch erfasst, Bilanzen erstellt und die Chargen protokolliert. Durchgängige Rückverfolgung sowie die Langzeitarchivierung der Daten wurden ebenfalls realisiert.
Zufriedener Auftraggeber
In der Geschäftsführung von Nippon Paint China bewertet man die Anlage äußerst positiv. Im Vergleich zum vorherigen manuellen Betrieb läuft der automatische Zuführprozess sehr konstant ab. Dies ermöglicht es dem Unternehmen, den Prozess der Lackherstellung zu optimieren und die Chargenzeit zu reduzieren. Die Produktionskapazität der bestehenden Anlagen wurde um 25 % erhöht. Und auch die Produktqualität hat an Stabilität gewonnen und erfüllt heute die weltweit höchsten Standards für die Lackherstellung. Der Geschäftsführer hält die Investition für eine zuverlässige Grundlage für den ständig wachsenden Marktanteil von Nippon Paint in China. Die Investition hat sich für ihn innerhalb kürzester Zeit amortisiert.
Halle 4, Stand E25
www.prozesstechnik-online.de Suchwort: cav0517azo

Teng Sun
Sales Manager,AZO Ingredients Automation System


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