Produktdifferenzierung ist das Gebot der Stunde für die heutigen Chemieproduzenten. Unternehmen, die einst einfache Produkte anboten, die sich kaum von denen der Wettbewerber unterschieden – wie z. B. Haushaltsbleichmittel – produzieren heute eine schwindelerregende Vielfalt an Mischungen.
Diese komplexeren Produkte stellen neue Anforderungen an chemische Misch- und Blendsysteme.
"Anfangs waren die Systeme sehr einfach und verdünnten in der Regel nur eine Chemikalie mit höherer Konzentration", so Brent Hardman, CEO von Powell. "Die Systeme haben sich im Laufe der Zeit weiterentwickelt und müssen jetzt mehrere Chemikalien für Rezepte mischen, die Duftstoffe, Tenside und andere Substanzen enthalten."
Powell ist auf maßgeschneiderte, auf Skids montierte Verarbeitungsanlagen spezialisiert und unterstützt seit 1964 Chemieproduzenten dabei, die Herausforderungen der Gegenwart zu meistern. Heute sind Powell-Anlagen in mehr als 40 Ländern im Einsatz – und produzieren 80 % des in Nordamerika hergestellten Natriumhypochlorits (Bleichmittel). Das in Michigan ansässige Unternehmen ist auch bekannt für seine Systeme für chemische Mischung und Verdünnung.
Herausforderungen bei Batch-Systemen
Misch- und Blendsysteme bilden den Mittelpunkt des chemischen Produktionsprozesses. Am Anfang werden die Systeme mit den Rohstoffquellen verbunden. Der Systemausstoß wird an Abfüll- oder Verpackungssysteme verteilt – oder dient als Zufuhrgut für einen nachfolgenden Prozess.
Batch-Verarbeitungsanlagen sind seit Jahrzehnten der Standard für das Mischen und Vermengen von Chemikalien. Batch-Systeme führen eine Reihe von Schritten für ein definiertes Materialvolumen aus. Nach Abschluss des Batches muss das System gestoppt und gründlich gereinigt werden, bevor der nächste Batch ausgeführt werden kann.
Da die Rezepte immer komplexer wurden – und die Umrüstung immer häufiger –, traten die Schwächen der bestehenden Batch-Systeme zutage.
"Bei einem Batch-System gibt es viele Ausfallzeiten für die Umrüstung", so Hardman. "Und da das System auf dem Gesamtvolumen des Tanks basiert, kann es am Ende zu erheblichen Rohstoffverlusten kommen."
Um diese Herausforderungen zu meistern, stellen immer mehr Powell-Kunden ihre bestehenden Batch-Prozesse auf In-Line-, kontinuierliche Systeme um.
Bessere Verarbeitungseffizienz
Powell Multi-Stream In-Line Mixing and Blending Skids sind kontinuierliche Systeme, die mehrere Ströme flüssiger Rohstoffe gleichzeitig mit der erforderlichen Genauigkeit mischen können, um eine Vielzahl von Produkten herzustellen.
Die schlüsselfertigen, auf Skids montierten Systeme benötigen nur wenig Stellfläche – und werden programmiert und einsatzbereit geliefert.
"Im Laufe der Jahre haben wir uns ein umfangreiches technisches Know-how angeeignet, das es uns ermöglicht, jedes System zu individualisieren, um sehr präzise Produktspezifikationen zu erfüllen", erklärt Hardman. "Das Ergebnis ist ein reproduzierbares Endprodukt – und weniger Rohstoffverlust als bei einem Batch-System."
Das In-Line-System verwendet Volumenstrommesser und andere Werkzeuge, um jeden Materialstrom kontinuierlich automatisch zu messen. Das System hält das Verhältnis jedes Materials zum Ganzen gemäß den Rezeptanforderungen ein.
Das Steuerungssystem überwacht den Prozess kontinuierlich und ist so programmiert, dass es die Durchflussraten der Ströme bei Prozessunregelmäßigkeiten sofort automatisch anpasst. Statische Mischer vermengen die Materialströme kontinuierlich, um eine homogene Substanz zu erzeugen.
"Mit In-Line-Mischung und -Vermengung können wir leichter von einem Rezept zum nächsten übergehen", so Hardman. "Und da keine großen Tanks beteiligt sind, minimieren wir die Zeit und das Volumen des für die Reinigung benötigten Wassers."
Powell-Systeme verfügen auch über eine In-Line-CIP-Funktion (Clean-in-Place). In den meisten Fällen ist die CIP-Funktion automatisiert und als Teil des Rezepts für eine bestimmte Mischung enthalten.
Zukunftsfähiges Steuerungssystem
Unabhängig von der Anwendung basieren die Powell-Lösungen auf dem Rockwell Automation PlantPAx® DCS. Je nach Komplexität läuft das System entweder auf einer Allen-Bradley® ControlLogix®- oder CompactLogix™-speicherprogrammierbaren Steuerung. Die Systeme sind in ein EtherNet,IP™-Netzwerk integriert und umfassen für die HMI in der Regel Allen-Bradley PanelView™-Grafikterminals oder VersaView® Thin Clients.
Das Unternehmen begann seine Zusammenarbeit mit Rockwell Automation, als es Mitte der 1980er Jahre seine Systeme von Relaislogik auf speicherprogrammierbare Steuerungen umstellte. Seitdem migriert Powell kontinuierlich auf neue Technologien, um den Kundenanforderungen gerecht zu werden.
"Einer der größten Vorteile, die wir von der Rockwell Automation Plattform erhalten haben, ist die Flexibilität für zukünftige Änderungen", so Hardman. "Das Rückgrat unseres Steuerungssystems ermöglicht es uns, neue Funktionen mit minimalen Kosten für unsere Kunden hinzuzufügen."
Derzeit prüft das Unternehmen die Integration weiterer digitaler Technologien in seine Systeme.
"Das ist die Welle der Zukunft", sagt Hardman. "Ob Analyse, dezentrale Überwachung oder Künstliche Intelligenz – wir suchen ständig nach wirtschaftlichen Möglichkeiten, um unsere Dienstleistungen für unsere Kunden zu verbessern."