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Die vielen Gesichter von PETMehr Prozesskontrolle für mehr Effizienz

Die vielen Gesichter von PETOb in Kleidung, Möbeln, Verpackungen oder Schnullern – Polyester ist mittlerweile aus unserem Alltag nicht mehr wegzudenken. Auch im industriellen Umfeld tritt Polyester und insbesondere Polyethylene Terephthalat (PET) an vielen Stellen in Erscheinung, ob als Reifenverstärkung oder Förderband. Die Popularität von Polyester begründet sich durch seine vielfältigen Materialeigenschaften: ein leichtes, pflegeleichtes Material, das weich ist und warm, beständig und flexibel zugleich. Während diese Varianz an Eigen-schaften für den Verbraucher allerhand Vorteile mit sich bringt, stellt sie PET-Hersteller vor ähnlich breit gefächerte Herausforderungen. Denn die innerhalb einer PET-Anlage gefertigte Produktvari-anz führt unweigerlich zu ungewolltem Materialverlust. Mit einem jährlichen Volumen von 25.000 t Polyester sah eine indonesische Fertigungsanlage genau hier eine mögliche Stellschraube, um durch flexiblere Prozesse den Anteil an ungenutztem Material deutlich zu reduzieren und die Anlage effizienter zu betreiben.

Materialverlust reduzierenDer Prozess der Herstellung von PET bietet an vielen Stellen die Möglichkeit, durch genauere Verwiegung und Messung von Durchflüssen, Füllständen und Temperaturen ein exaktes Abbild der eingesetzten Materialmengen zu er-halten und die Prozesse zu optimieren. Im Falle der indone-sischen Anlage beginnt dies bereits im ersten Schritt der Produktion, in dem die drei Hauptkomponenten PTA und

IPA Pulver zusammen mit Glykol zu einer Paste vermischt werden. Die Ausgangsmaterialien werden auf dem Gelände der Anlage in Edelstahlbehältern mit einem Fassungsver-mögen von 75 m3 gelagert, bevor sie über Förderschnecken in entsprechender Menge Mischbehältern zugeführt werden. Um ein konsistentes Mischverhältnis zu erzielen, wird die Masse während dieses Vor-ganges stetig gerührt. Das Überwachen von Füllständen in Lagerbehältern, das präzise Dosieren und der effiziente Einsatz der Rohstoffe - die Parameter, über die sich der Primärprozess optimieren lässt, werden schnell augenfällig.

Mischen impossible? Der S7-1200 Controller, der die wichtigsten Messwerte und die Prozesseffizienz im Blick behält, war daher das Herz-stück der neuen, flexiblen Automatisierungslösung, die Siemens für den Kunden aufgesetzt hat. Alle Lagerbehälter wurden für optimale Verwiegungsergebnisse auf Ringtor-sions-Wägezellen montiert. Der Vorteil für eine Anwendung wie das Handling von PTA: die Genauigkeitsklasse C3 und die Immunität der Wägezelle gegen Staub (IP68). In Verbindung mit den zwei Wägemodulen konnte eine kun-denspezifische Lösung für Dosieraufgaben und das Moni-toring der Rohstoffe gefunden werden. Durch die Trace Funktion haben die Wägeverläufe eine weitere Optimierung erfahren. Alle gespeicherten Prozessgrößen und Zustände können nun jederzeit übersichtlich dargestellt und analysi-ert werden. Die Verwaltung von Rezepten und Materialpa-rametern übernimmt die CPU.

Vereinfachte Prozessdarstellung der PET-Produktion. Der Sitrans Coriolis-Durchflussmesser bestimmt den Zu-fluss des Glykols und gewährleistet das korrekte Mischverhältnis der Aus-gangsstoffe.

Der SITRANS FC430 kotrolliert den Zufluss des Glykols.

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Stabile Bedingungen in flexiblen ProzessenIn flexiblen Prozessen wie diesem setzt der Anlagenbe-treiber einen individuellen Sollwert für die Gesamtproduk-tion. Auf Feldebene wird diese Flexibilität von Frequenzum-richtern umgesetzt, die den Materialzufluss der einzelnen Ausgangsstoffe unabhängig voneinander steuern und für stabile Prozessbedingungen sorgen. Das Glykol, die flüssige Komponente im Mischprozess, wird mit einem Coriolis Massemesser gemessen, der basierend auf der Durch-flussrate ein 4-20 mA Signal an die S7-1200 liefert. Die aus den Lagerbehältern entnommene Menge der Ausgangs-stoffe wird durch die Wägezellen überwacht, die die Werte über eine Analogbaugruppe ebenfalls an den Controller weitergeben, um darüber den Stellungsregler Sipart PS2 zu steuern. Gemessen an den Anteilen der PTA und IPA Pulver kann so der korrekte Anteil an Glykol beigegeben werden, um eine hochwertige Paste zu erstellen. Auch die Prozess-temperatur ist ein ausschlaggebender Faktor. Durch das Rührwerk entstandene Wärme könnte die Qualität der Paste beeinträchtigen und sie unbrauchbar machen. Ein Um-stand, der gerade vor dem Hintergrund der Vermeidung unnötiger Materialverschwendung gar nicht erst entstehen sollte. Dafür sorgt der Sitrans TS500 Temperatursensor. Um die Materialrückstände im Tank zu minimieren, werden der Mischbehälter und seine Inhalte zusätzlich von einem kapazitiven Füllstandschalter überwacht. Dank seiner hohen Schwingfrequenz ist er immun gegen Materialanhaf-tungen und kann daher auch in der PET Paste zuverlässig

gewährleisten, dass die Masse dem nächsten Verarbei-tungsschritt zugeführt wird, ohne dass Material im Behälter zurückbleibt.

Anlageneffizienz gesteigertMit dreizehn Sensoren, zwei Frequenzantrieben, drei Ge-triebemotoren, vier Modulen und einem HMI Touchpanel von einem Hersteller und als Teil einer durchgängigen Automatisierungslösung profitieren die Betreiber von einer deutlich verbesserten Prozesskontrolle. Drei Monate nach Inbetriebnahme der neuen Lösung wurden erste Auswer-tungen herangezogen. Das Ergebnis: die Anlageneffizienz war innerhalb dieses Zeitraumes um 27 % gestiegen – dank reduziertem Materialverlust und optimiertem Energieverbr-auch. Die verlässlicheren Messwerte und Diagnosefunk-tionen machten es darüber hinaus möglich, die Geräte nun auf einer stärker präventiven statt nur reaktiven Basis zu war-ten. Ein weiterer Zugewinn in Sachen Verfügbarkeit und Auslastung der Anlage.

Das produzierte PET dient anderen Herstellern anschließend zur Produktion der Plastikprodukte, die wir aus unserem Alltag kennen. Wenn Sie also das nächste Mal Ihre Lauf-schuhe anziehen, einen Schluck aus der Plastikflasche nehmen, oder Ihren Sicherheitsgurt anlegen, erinnern Sie sich vielleicht daran: PET hat nicht nur viele Gesichter, sondern auch viele Leben. Fünf recycelte PET-Flaschen reichen aus, um genug Textilfasern für ein T-Shirt in Größe XL zu gewinnen.

SIWAREX WP251 SITRANS TS500, Pointek CLS200. SIPART PS2