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Caso di studio | Analisi industriale/Ethanolo/FactoryTalk Analytics
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Produttore di etanolo ottimizza la capacità produttiva

Un produttore di energia agricola aumenta la produzione di etanolo con l’ottimizzazione del processo di essiccazione con controllo a circuito chiuso

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Vista aerea autunnale di una bioraffineria di etanolo

Sfida: massimizzare la produzione controllando i costi per rispondere alle dinamiche di mercato

Negli Stati Uniti la domanda di etanolo da combustibile continua a essere sostenuta, poiché sempre più città e stati hanno adottato politiche che incoraggiano o richiedono l'uso di etanolo nella benzina. La produzione di etanolo da macinazione a secco genera anche sottoprodotti come DDGS (Distillers Dried Grains with Solubles) e WDGS (Wet Distillers Grains with Solubles), che sono richiesti come mangime per il bestiame.

Non sorprende quindi che quello che è iniziato come un comitato di agricoltori e imprenditori interessati a costruire un impianto di produzione di etanolo a valore aggiunto si sia rapidamente trasformato in un impianto di etanolo a tutti gli effetti. L'impianto è in grado di macinare 13 milioni di bushel di mais, produrre 35 milioni di galloni di etanolo e generare più di 170000 tonnellate di DDGS e WDGS all'anno.

I mercati in rapida crescita per l'etanolo, i DDGS e i WDGS significano che i produttori sono sottoposti a una forte pressione per massimizzare la produzione controllando i costi. Poiché anche le più piccole variabili nel complesso processo produttivo possono influire sul rendimento, sul time to market, sui costi operativi e sul margine di profitto, i produttori di etanolo devono bilanciare costantemente le dinamiche di mercato con l'efficienza operativa.

Fila di mais – Azienda di etanolo
 

Soluzione: Capacity Building con Rockwell Automation

Poco dopo l'inizio delle operazioni, il team lungimirante del produttore ha iniziato a cercare modi per massimizzare la capacità produttiva e l'efficienza presso il suo stabilimento a secco. In particolare, il team voleva aumentare la capacità dell'essiccatore, ridurre i costi energetici, aumentare l'umidità del DDGS (e la resa) e aumentare la produzione di etanolo attraverso un funzionamento più stabile della colonna di birra.

Il team si è rivolto a Rockwell Automation, leader riconosciuto nella tecnologia di controllo predittivo dei processi e nelle soluzioni ambientali per l'industria dell'etanolo, per implementare  FactoryTalk® Analytics™ PavilionX™ per l'ottimizzazione del processo produttivo.

La soluzione Rockwell Automation ha permesso alle aziende di etanolo di raggiungere le prestazioni operative desiderate mantenendo la conformità normativa. Le potenti capacità di modellazione, controllo, monitoraggio, analisi, visualizzazione, stoccaggio e integrazione sono state combinate per fornire soluzioni mirate, offrendo un time-to-value più rapido e un valore cumulativo maggiore rispetto alle soluzioni alternative. 


"I risultati che abbiamo ottenuto con Rockwell Automation hanno superato di gran lunga le nostre aspettative… La soluzione Rockwell Automation ci ha dato il vantaggio di cui avevamo bisogno per aumentare la nostra capacità produttiva, con un investimento aggiuntivo minimo nelle apparecchiature dello stabilimento."

- Plant Manager, produttore di etanolo


Il produttore di etanolo ha collaborato con i tecnici del software di Rockwell Automation per definire chiaramente i requisiti, chiarire le aspettative e identificare i benefici previsti. I parametri del progetto includevano l’ottimizzazione dell’evaporatore, dell’essiccatore e dell’ossidatore termico dell’impianto.

Rockwell Automation ha implementato la sua soluzione  FactoryTalk Analytics PavilionX per ottimizzare le prestazioni dell’essiccatore prevedendo e controllo a circuito chiuso dell’umidità. La soluzione utilizzava un controllore multivariabile non lineare che veniva utilizzato per generare ed eseguire ottimizzazione e controllo dinamici. Il suo controllo continuo del processo è stato in grado di massimizzare la produzione dell’essiccatore del produttore di etanolo 24 ore su 24, sette giorni su sette, per ottenere i massimi rendimenti possibili con la configurazione attuale delle apparecchiature dell’impianto.

Il controllore è stato progettato per spostare il carico di essiccazione dall’essiccatore all’evaporatore. È anche personalizzato per ridurre le perdite di calore della temperatura della camera calda dell’ossidatore termico, con conseguente riduzione del fabbisogno di gas naturale. Controlla la pressione del collettore di vapore di processo dell’ossidatore termico e l’evaporatore dello sciroppo (compresi i solidi dello sciroppo e il consumo di vapore) nella colonna di birra per gestire e stabilizzare la segregazione della colonna di birra con il vapore residuo dell’evaporatore. Rockwell Automation ha anche personalizzato la soluzione del produttore di etanolo per consentire un’umidità media più elevata dei DDGS, che aumenta la resa dei DDGS.

Risultati: aumento della produzione con riduzione dell’energia

Grazie all’implementazione di FactoryTalk Analytics PavilionX, il produttore di etanolo ha aumentato la produzione del 12%. La soluzione ha anche permesso all’impianto di ridurre significativamente il consumo di energia, con un aumento del 9.9% dell’efficienza energetica.

Key Benefits
• Aumento del 12% della produzione di etanolo
• Aumento del 12% del throughput
• Aumento del 9.9% dell'efficienza energetica
• Riduzione del 3.3% della deviazione standard dell'umidità dell'essiccatore
 

Il produttore di etanolo ha ottenuto questi importanti vantaggi con un investimento aggiuntivo minimo nelle apparecchiature dell'impianto. Il team stima che il valore totale dell'installazione sia superiore a USD 2.500.000,00 all'anno, basandosi sui valori marginali medi del settore e sul costo del gas naturale. I risultati impressionanti del progetto dimostrano la notevole quantità di capacità nascosta nei processi produttivi, prontamente disponibile con la giusta soluzione di controllo dei processi.

Portata delle prestazioni del processo produttivo di etanolo

Pubblicato 10 luglio 2023

Argomenti: Analisi industriali Energia Sostenibilità Oil & Gas Renewable Energy FactoryTalk Analytics
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