Mit Hilfe von Dampf können langkettige Kohlenwasserstoffe zu kürzeren Molekülen aufgespalten werden. Für dieses Verfahren werden Steamcracker benötigt. Sie zählen mit zu den kompliziertesten Anlagen der Petrochemie und dienen der Herstellung von Rohstoffen, die hauptsächlich zu Kunststoffen, Lacken, Lösemitteln und Pflanzenschutzmitteln verarbeitet werden. Eine dieser Anlagen steht bei Ineos Köln, einem Standort der Ineos Gruppe mit Hauptsitz in Rolle (Schweiz).
Der Cracker V spaltet Naphtha (Leichtbenzin), das im Rahmen der Erdölraffination entsteht, in Ethylen und weitere Produkte. Insgesamt entstehen so in Köln etwa 40 unterschiedliche Ausgangsprodukte für die Weiterverarbeitung in der chemischen Industrie. Der Steamcracker ist seit über 30 Jahren in Betrieb. Im Rahmen einer Lifecycle-Betrachtung entschied sich Ineos 2013 für eine Modernisierung der sicherheitsgerichteten Systeme, um einen Ausfall zu vermeiden. Dies hätte nämlich nicht nur erhebliche Auswirkungen auf den Verbundstandort und die Downstream-Anlagen, sondern würde darüber hinaus einen enormen betriebswirtschaftlichen Schaden bedeuten. Den Auftrag für die Modernisierung erhielt Hima, ein Annbieter von Automatisierungslösungen für funktionale Sicherheit.
Die Herausforderung dabei: Die Installation und Inbetriebnahme der neuen Sicherheitssteuerungen mussten in einem engen Zeitfenster in den vorhandenen Schalträumen im Rahmen der wiederkehrenden geplanten Revisionsstillstände realisiert werden.
Sukzessive Modernisierung über Jahre hinweg
Anders als bei Neubauprojekten stellen die räumlichen Gegebenheiten und die vorhandene Infrastruktur bei Modernisierungsprojekten in einer bestehenden Anlage das Projektteam vor zusätzliche Herausforderungen. Softwareteilfunktionen wurden deshalb bereits im Vorfeld programmiert, integriert, getestet und validiert. Neben der von Hima vorgelegten Planung und der hohen zeitlichen Flexibilität waren für Ineos Performance, Funktionalität und Skalierbarkeit der Safety-Steuerungen entscheidende Auswahlkriterien. Ein weiterer wichtiger Aspekt war die Zukunftsfähigkeit der Sicherheitslösung. Himas Online-Reload-Konzept unterstützt unter anderem die sukzessive Modernisierung über viele Jahre hinweg. Langzeitverfügbarkeit und Profitabilität der Anlage wären somit gesichert.
Eigenständige funktionale Sicherheit
Ineos entschied sich im Zuge der Modernisierung weiterhin für die Trennung der Sicherheitssteuerungen vom Prozessleitsystem. Insgesamt sollen 39 Sicherheitssteuerungen im Cracker V inklusive Ethanstrang abgelöst werden. Hima setzte dafür auf HIMax und HIMatrix M45. Beide Steuerungen sind TÜV- und SIL3-zertifiziert. Mit der Vernetzung via dem Kommunikationsprotokoll safeethernet sorgt dies für eine hohe Anlagenverfügbarkeit und Sicherheit. Ausgefeilte technische und organisatorische Vorkehrungen minimieren weiter das Risiko von Cyber-Attacken. Außerdem weisen HIMax und HIMatrix eine hohe Funktionalität und Skalierbarkeit auf.
Die beiden Sicherheitssteuerungen übernehmen im Cracker V vielfältige Aufgaben. So sind sie zuständig für:
die Überwachung von Prozessgrößen wie Druck, Temperatur, Füllstand,
das Schalten von Aktoren wie Ventile, Pumpen, Motoren etc.,
die Umsetzung von SFC-/CFC-Softwareprogrammen,
die Sicherstellung der SIL-Anforderungen,
die Sicherstellung des Explosionsschutzes (Atex),
die Emergency-Shutdown-(ESD)-Schaltungen und
die Ansteuerung von Tafelfeldern in der Messwarte.
Derzeit sind im Cracker V bereits sechs HIMax und fünf HIMatrix M45 im Einsatz. Der nächste Stillstand der Anlage ist für das Jahr 2020 geplant und soll genutzt werden, um die Modernisierung des Crackers V weitestgehend abzuschließen.
