Konsortium will Batch-Prozesse verbessern

BASF kooperiert mit Partnern zur Einführung der Online-Steuerung bei komplexen Batch-Prozessen

31.03.2015 - Deutschland

Ein Konsortium von Industrieunternehmen, Universitäten und Forschungsinstituten hat kürzlich das Projekt RECOBA (Cross-sectorial REal time sensing, advanced COntrol and optimization of BAtch processes, saving energy and raw materials; auf Deutsch: Sektorübergreifende Echtzeit-Sensorik, fortgeschrittene Regelung und Optimierung von Batch-Prozessen zur Einsparung von Energie und Rohstoffen) begonnen. Die Projektteilnehmer werden eine modellprädiktive Online-Regelung (Model Predictive Control, MPC) bei komplexen Batch-Prozessen einsetzen, um Emulsionspolymere, Stahl und Silizium unter Anwendung neuer Sensortechnologien, Prozessmodelle und Automatisierungsmethoden herzustellen.

Das Projekt RECOBA wird über die dreijährige Laufzeit mit 6 Millionen € von der Europäischen Union gefördert. Ziel des Projekts ist es, die Effizienz und Flexibilität verschiedener Arten von Batch-Prozessen zu optimieren und damit die Wettbewerbsfähigkeit eines großen Teils der europäischen Batch-Prozess-Industrie zu verbessern.

Neben dem Projektkoordinator BASF gehören zu RECOBA die Partner ThyssenKrupp Steel Europe AG, Deutschland; ELKEM AS Technology, Norwegen; University of Cambridge, Großbritannien; RWTH Aachen, Deutschland; Universität für Chemie und Technologie, Prag, Tschechische Republik; Universität Baskenland UPV/EHU, Spanien; VDEh-Betriebsforschungsinstitut GmbH, Deutschland; Cybernetica AS, Norwegen, und Minkon Sp. z o.o. Polen.

Diese Gruppe konzentriert sich auf drei unterschiedliche Materialsysteme, um die sektorübergreifende Anwendbarkeit der entwickelten Sensoren sowie der Optimierungs- und Steuerungsmethoden zu demonstrieren. Das Ziel ist, die Produktqualität, den Energieverbrauch, den Rohstoffeinsatz und die Produktionskosten der betrachteten Prozesse zu optimieren.

BASF wird sich im Rahmen ihres Beitrags zum Projekt RECOBA auf die modellprädiktive Online-Regelung eines Emulsions-Copolymerisationsprozesses konzentrieren. „Unser Ziel ist es, die derzeitige Prozessregelung, die auf einer Wiederholung nach einem festen Zeitplan basiert, durch eine modellgestützte Online-Prozessregelung zu ersetzen”, sagt BASF-Projektleiter Dr. Libor Seda. Durch diesen neuen Ansatz wirkt der Regler auf Basis des aktuellen Zustands des Produktionsprozesses. Dadurch beeinflusst der Regelungsmechanismus die Prozesssteuerungsvariablen in Echtzeit, um der optimalen Prozesstrajektorie zu folgen, was zu den gewünschten Produkteigenschaften führt.

Die im Falle der Emulsionspolymerisation zu steuernden Produkteigenschaften können beispielsweise Feststoffanteil, Copolymerzusammensetzung und Morphologie der Polymerlatexpartikel umfassen. „Der Vorteil einer solchen modellgestützten Prozesssteuerung ist die Möglichkeit, ein Produkt mit enggefasster Qualitätsspezifikation herzustellen, und gleichzeitig eine maximale Zeit- und Energieeffizienz zu erzielen, da die Prozesssteuerung zu jeder Zeit der optimalen Prozesstrajektorie folgt“, erläutert Seda. Dadurch besteht ein erhebliches Potenzial, die Produktivität des Reaktors zu erhöhen, während gleichzeitig Energie für Heizung und Kühlung des Reaktors eingespart wird.

Die Finanzierung des Projekts RECOBA durch die Europäische Union erfolgt über die öffentlich-private Partnerschaft SPIRE (Sustainable Process Industry through Resource and Energy Efficiency; auf Deutsch: Nachhaltige Prozessindustrie durch Ressourcen- und Energieeffizienz). SPIRE wiederum ist Teil von Horizon 2020, dem EU-Rahmenprogramm für Forschung und Innovation, das von 2014 bis 2020 läuft und ein Budget von 80 Milliarden € umfasst. Zusammen mit der Industrie wird die EU in innovative Technologien für nachhaltige Prozesse investieren.

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