Safety-Technologie von HIMA sichert Verfügbarkeit und Produktivität von neuer World-Scale-Acetylenanlage von BASF

Eine Komplettlösung aus Hardware, Software und Engineering gewährleistet bei dem komplexen Projekt den Schutz sicherheitskritischer Produktionsprozesse.

BASF verfügt am Standort Ludwigshafen neuerdings über eine neue World-Scale-Produktionsanlage mit einer Jahreskapazität von 90.000 Tonnen Acetylen Für die Planung und Umsetzung der Funktionalen Sicherheit entschied sich BASF für State-of-the-Art Safety-Technologie von HIMA. Etwa 20 Produktionsanlagen am Standort Ludwigshafen nutzen Acetylen als Ausgangsstoff für viele weitere Produkte und Wertschöpfungsketten. Das moderne Produktionsverfahren der neuen Anlage zeichnet sich durch eine hocheffiziente Rohstoffverwertung aus. Hinzu kommen die Nutzung der bei der Produktion entstehenden Abwärme zur Energiegewinnung, eine höhere Ausbeute an Endprodukt und eine effiziente Nutzung der anfallenden Nebenprodukte. Als vielseitig einsetzbarer chemischer Baustein ist Acetylen ein bedeutender Ausgangsstoff für viele Produkte des täglichen Lebens wie Arzneimittel, Kunststoffe, Lösemittel, Elektrochemikalien sowie hochelastische Textilfasern.

Unterbrechungsfreier Betrieb

Bei der neuen Acetylenanlage übernehmen die Steuerungen von HIMA nicht nur die klassische ESD-Funktion, sondern auch die komplexen Funktionen beim Anfahren und Steuern der Anlage. Die sichere Querkommunikation zwischen den Steuerungen erfolgt in SIL3 via SafeEthernet. Die schnellen Reaktionszeiten bei einer Sicherheitsabschaltung sowie die hohe Betriebssicherheit (SIL3) in den sicherheitskritischen Produktionsprozessen tragen zu einer hohen Verfügbarkeit und Produktivität der Acetylenanlage bei. Darüber hinaus steigert die Hot- Swap-Funktion der HIMax – Upgrades lassen sich dank Redundanz bei laufendem Betrieb durchführen – die Zukunftsfähigkeit der Anlage.

Lieferung „just-in-Time“

Die Zusammenarbeit in diesem Projekt startete in 2017. Im Anschluss an die intensive Planungsphase lieferte HIMA 2018 insgesamt 61 BASF-Schaltraumgestelle auf Basis von insgesamt sechs HIMax-Systemen. Um das Auslesen der Feldgeräte zu ermöglichen, wurden auch 103 X-HART Module in den HIMax-Steuerungen integriert. HIMA hat die HIMax-Steuerungen im eigenen Haus verdrahtet, getestet (FAT) und schließlich als vorkonfektionierte Komplettmodule inklusive Trennebene entsprechend der Bedürfnisse auf der Baustelle „just-in-time“ geliefert. Dies sicherte den reibungslosen Ablauf der Installation bzw. des Baufortschritts und ersparte BASF die Grundverdrahtung vor Ort.
Seit Oktober 2018 waren außerdem zwei HIMA-Ingenieure dauerhaft in Ludwigshafen, um die nahtlose Integration der Safety-Lösung in die bestehende Automatisierungsarchitektur und die Einhaltung des Zeitplans für die Inbetriebnahme sicherzustellen.

Komplettlösung aus einer Hand

Aufgrund der hohen Modularität der HIMax – bis zu 15 Base Plates mit jeweils 18 E/A-Slots pro Steuerung sind grundsätzlich möglich – konnte HIMA trotz der Komplexität der Anlage eine schlanke und gleichzeitig hochsichere Hardware-Lösung konzipieren. Darüber hinaus brachte HIMA schon in der Planungsphase seine Safety-Expertise und Lösungskompetenz mit ein: HIMA-Ingenieure unterstützten aktiv bei der Projektierung der Hardware sowie bei der anwendungsspezifischen Software-Programmierung, vor allem zur Umsetzung komplexer Verschaltungen bei der Brenner-Steuerung. Die finale Lösung ließ sich problemlos in das vorgegebene PLS-System integrieren.


Wir arbeiten am Standort Ludwigshafen schon seit vielen Jahren erfolgreich mit HIMA zusammen und haben in der Vergangenheit gute Erfahrungen mit den Safety-Lösungen unseres Partners gemacht. So lag es nahe, auch bei der neuen Acetylenanlage auf die Technik und Expertise von HIMA zu setzen. Der Service und das Engineering der HIMA-Experten haben mit dazu beigetragen, dass Lieferung und Inbetriebnahme der Safety-Systeme reibungslos verliefen und es zu keinen Verzögerungen im Baufortschritt kam“, sagt Meinrad Rämisch, Senior E&I Engineering Manager bei BASF.

Die neue World-Scale-Produktionsanlage für Acetylen von BASF am Standort Ludwigshafen ersetzt die bestehende Altanlage und verfügt über eine Kapazität von 90.000 Tonnen Acetylen pro Jahr. Bild © BASF
HIMA lieferte insgesamt 61 BASF-Schaltraumgestelle auf Basis von insgesamt sechs HIMax-Systemen. Um das Auslesen der Feldgeräte zu ermöglichen, wurden auch 103 X-HART Module in den HIMax integriert. Bild © HIMA Paul Hildebrandt GmbH

Der Bau der Acetylenanlage in Zahlen:

  • 59.200 Quadratmeter große Baustelle.
  • Insgesamt wurden 35.000 Kubikmeter Beton und 8.500 Tonnen Stahl für die Stahlkonstruktion verarbeitet.
  • Hoch komplexes Bauprojekt: Kolonnen sind Apparate zur thermischen Trennung von Gemischen und finden sich in zahlreichen Anlagen am Standort Ludwigshafen. Allein in der neuen Acetylenanlage sind es 440 maßgefertigte Kolonnen, Maschinen und Apparate, die in zwölf verschiedenen Ländern und auch in BASF-Werkstätten hergestellt wurden. Bis zu acht Wochen waren manche dieser Anlagenteile unterwegs, bis sie nach der Ankunft in Ludwigshafen an ihrem endgültigen Platz installiert wurden.
  • Im April 2018 ist das längste Bauteil eingebaut worden, das eigens für die Anlage hergestellt wurde. Rund 60 Meter lang und 225 Tonnen schwer ist die Kolonne, die per Schiff nach Ludwigshafen transportiert und von einem Raupenkran und einem 1.000-Tonnen-Mobilkran an ihre endgültige Position gehoben wurde.
  • 90 Kilometer langes Rohrleitungssystem.
  • rund 750 Mitarbeiter und Kontraktoren waren pro Tag auf der Baustelle im Einsatz, in Spitzenzeiten sogar bis zu 1.500 pro Tag.


Die technischen Details: Unterbrechungsfreier Betrieb dank HIMax
Bei der Acetylenanlage übernehmen die HIMA-Steuerungen sowohl die ESD-Funktion als auch Steuerungsfunktionen beim sicheren Anlagenhochfahren und der Brenner-Steuerung. Die vorkonfektionierten Schaltraumgestelle auf Basis der HIMax-Systeme wurden in zwei Stufen im April und im Juli 2018 geliefert. HIMA plante eine Komplettlösung aus Hardware, Software und Engineering Services in folgendem Umfang:

  • 61 BASF-Schaltraumgestelle
  • 6 HIMax-Systeme mit insgesamt 30 X-Base-Plates
  • 103 X-HART-Module wurden in den 6 HIMax-Systemen verbaut
  • 53 X-HART-Module in 4 HIMax-Systemen wurden für das Auslesen der Feldgerätedaten bereits erfolgreich in Betrieb genommen
  • Zum Auslesen der HART-Feldgerätedaten lieferte HIMA ein Laptop mit der Software „FieldCare“ des Kooperationspartners Endress+Hauser. Dies wurde vor Ort zusammen mit BASF getestet
  • Rund 270 EA-Module und rund 4.300 Ex-Signaltrenner von Sensorspezialist Pepperl+Fuchs
  • Mehr als 7.000 Stunden für Engineering und Serviceunterstützung vor Ort

 
Die Benefits

  • Komplettlösung aus Hardware, Software und Engineering Services schützt sicherheitskritische Produktionsprozesse der hochmodernen Acetylenanlage
  • Kosten- und Zeitersparnis durch „just-in-time“-Lieferung vorkonfektionierter und getesteter Schaltraumgestelle
  • Dauerhafter Vor-Ort-Service der HIMA-Techniker in der Endphase sicherte reibungslose Inbetriebnahme und Einhaltung des engen Zeitplans. BASF profitierte dabei von flexiblen und schnellen Entscheidungswegen über den gesamten Projektverlauf.
  • Durch die zuverlässige Sicherung wichtiger Funktionen im Anlagenbetrieb trägt die HIMA-Technologie zu einer hohen Verfügbarkeit und Produktivität der neuen Acetylenanlage in Ludwigshafen bei  
  • Durch die Verwendung von X-HART-Modulen in den HIMax-Systemen konnte schon im ersten Schritt der Inbetriebnahme geprüft werden, ob die richtigen Feldgeräte mit den korrekten Parametern an der vorgesehenen Stelle platziert sind.
  • Redundanz/Hot­Swap­Funktionalität der HIMax ermöglicht Systemanpassungen bei laufendem Betrieb, was die einfache nachträgliche Integration von Funktionen – beispielsweise im Bereich Industrie 4.0 – ermöglicht
  • Schnelle Reaktionszeiten der HIMax bei ESD
  • Die eingesetzten HIMax-Steuerungen erfüllen sämtliche relevanten Normen, von IEC 61508 bis EN 50156, und erfüllen die Kriterien von SIL3
  • Deutsche Dokumentation und Anleitung

 

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Daniel Plaga
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