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Fluorsid S.p.A. wurde 1969 auf Sardinien, Italien, gegründet und spielt eine entscheidende Rolle in der Fluor-Wertschöpfungskette. Seine Gips- und Anhydritprodukte sind für viele Branchen von entscheidender Bedeutung, darunter in der Zementindustrie und im Bauwesen. Die beträchtlichen Mengen an Schwefelsäure, die von den Anlagen des Unternehmens produziert werden, unterstützen andere Branchen, wie z. B. die Düngemittelproduktion.
- Komplexer Prozess
- Abweichungen im Rohstoff
- Schwierigkeiten bei der Aufrechterhaltung der Prozessstabilität und einer gleichbleibenden Produktqualität
- FactoryTalk® Analytics™ Pavilion8® Model Predictive Control (MPC)-Software
- Prozessstabilität
- Optimierter Rohstoffeinsatz im Prozess
- Abfallreduzierung um mehr als 50 %
- Bessere Produktqualität
- Geringerer Energieverbrauch und weniger CO₂-Emissionen
Herausforderung
Ein von Natur aus komplexer Prozess
Das Werk von Fluorsid in Cagliari produziert eine Vielzahl von Produkten mithilfe einer Reihe von Verarbeitungstechnologien, wie z. B. Reaktoren und Öfen, die alle streng kontrolliert werden müssen, um Produktqualität, Prozesseffizienz und einen optimierten Energieverbrauch zu gewährleisten.
Die größte Herausforderung bei den Produktionsprozessen ist der Einfluss zahlreicher Variablen, darunter die natürlich schwankende Qualität der Rohstoffe und externe Faktoren, die sich alle auf die Prozessstabilität und Produktqualität auswirken können.
Diese Prozessvariablen beeinflussen nicht nur die Qualität des Endprodukts, sondern bestimmen auch den Verbrauch des teuren Rohstoffs und die Qualität des Anhydrit-Nebenprodukts, das selbst ein verwertbarer Rohstoff ist.
Manuelle Prozessanpassungen
„Die Prozesssteuerung erfolgte ursprünglich über einfache PID-Steuerungen, die von den Bedienern eingestellt wurden“, erklärt Daniele Tocco, Werksleiter des Fluorsid-Werks in Cagliari. „Dies war jedoch eine echte Herausforderung, da die chemischen Reaktionen in unseren Prozessen selten stabil sind, da sie von mehreren Faktoren beeinflusst werden, darunter die Qualität des Rohmaterials Flussspat und die Menge der in den Prozess eingebrachten Energie.“
„Es ist ein Prozess, der nach einer intelligenten Steuerung verlangt und sich hervorragend für eine Model Predictive Control (MPC)-Lösung eignet, die das Anlagenverhalten überwacht und einzelne Sollwerte anpasst, um den Prozess jede Minute optimal zu steuern und sein volles Potenzial auszuschöpfen.“
Lösung
Implementierung einer Advanced Process Control
Die MPC-Lösung, die in der Cagliari-Anlage eingesetzt wird, ist die FactoryTalk® Analytics™ Pavilion8®-Lösung von Rockwell Automation.
Pavilion8 bietet eine intelligente Ebene, die sich über dem bestehenden Prozesssteuerungssystem befindet und aktuelle und vorhergesagte Betriebsdaten kontinuierlich bewertet. Diese Daten werden mit den gewünschten Ergebnissen verglichen und neue Sollwerte für die Steuerung festgelegt, um die Prozessvariabilität zu verringern, die Leistung zu verbessern und die Effizienz zu steigern – und das alles völlig autonom und in Echtzeit. Dies wird als Closed-Loop-Optimierung bezeichnet.
Die Anwendung zur Ofensteuerung wurde von einem Expertenteam von Rockwell Automation entwickelt, zu dem auch digitale Datenberater von Kalypso, dem Geschäftsbereich für digitale Transformation von Rockwell, gehörten.
„Der Grund für den Einsatz der MPC-Lösung bestand darin, den optimalen Verbrauch des teuren Flussspat-Rohmaterials zu erreichen“, fügt Tocco hinzu. „Wenn im Nebenprodukt davon etwas vorhanden ist, weist dies auf ein Problem mit dem Reaktionsprozess hin. Wir wussten, dass der Reaktionsprozess verbessert werden konnte, und setzten uns das Ziel, die aktuellen Werte von 2,9 % zu reduzieren.“
Ergebnis
Weniger Produktverluste, verbesserte Produktqualität, nachhaltigere Prozesse
Bislang konnte die Lösung regelmäßig enorme Einsparungen beim Rohstoffverbrauch und beim Energieverbrauch erzielen, was zu einer schnellen Kapitalrendite (ROI) führte. „Innerhalb weniger Monate konnten wir enorme Vorteile feststellen. Seit dem Einsatz der Pavilion8-MPC-Lösung ist der Flussspat-Anteil im Nebenprodukt auf unter 1,5 % gesunken und liegt manchmal sogar unter 1,2 %“, so Tocco. „Das bedeutet, dass wir die Verluste halbiert haben, was angesichts des Umfangs unseres Betriebs und des Durchsatzes zu erheblichen Einsparungen geführt hat.“
„Die verbesserte Reaktionssteuerung bedeutet außerdem, dass wir den Rohstoffverbrauch aus den Steinbrüchen optimieren. Dank der zusätzlichen Anlagenstabilität und Genauigkeit sparen wir auch Energie, die hauptsächlich aus Heizöl besteht. Mit Pavilion8 MPC sind die wichtigsten Prozessparameter jetzt stabiler und zeigen eine deutliche Verringerung der Standardabweichung.“
„Schließlich ist als direkte Folge der verbesserten Reaktionssteuerung die Qualität des Anhydrit-/Gips-Nebenprodukts deutlich höher. Die Zementindustrie kann nun mehr unseres synthetischen Anhydrids verwenden, anstatt natürlichen Gips abzubauen. Wir verkaufen etwa 300 000 Tonnen pro Jahr, vor allem an die Zementindustrie, und bei besserer Qualität rechnen wir mit einer steigenden Nachfrage. Wir haben sogar eine neue Marke – Gypsos – für unser neues verbessertes Gipsprodukt entwickelt.“
Vladimir Obrazcov, Director of Digital Business EMEA, Kalypso, erläutert: „Energie- und rohstoffintensive Industrien werden stets erhebliche Vorteile aus dem Einsatz digitalisierter Steuerungslösungen ziehen. Selbst kleine Steigerungen der betrieblichen Effizienz summieren sich schnell, was nicht nur zu Verbesserungen in der Anlage führt, sondern auch den Rohstoffverbrauch optimiert und den Gesamtenergieverbrauch senkt.“
Zukünftige Anwendungen für die MPC-Lösung werden bereits von Fluorsid geplant. Insbesondere wird das Unternehmen MPC in seinen vier weiteren Produktionslinien in seiner italienischen Einrichtung sowie an seinem Standort in Norwegen einsetzen. „Diese Anlage verwendet denselben Reaktionsprozess, aber die Hardware ist ganz anders“, schließt Tocco. „Es wird eine anspruchsvollere Aufgabe sein, da diese Anlage ohne die Pavilion8-MPC bereits bei 1,5 % liegt. Wir wissen, dass es schwierig werden wird, aber wir wissen auch, dass weitere Einsparungen möglich sind.“
Veröffentlicht 21. Januar 2025