Hochreines, polykristallines Solarsilizium (PCS) ist ein wichtiger Rohstoff zur Produktion von Solarzellen. Eine entscheidende Vorstufe in dessen Herstellung ist das Erzeugen von Chlorsilanen. Evonik baute im italienischen Sinich eine Chlorsilan-Anlage, die vor kurzem in Betrieb genommen wurde. Das PLT-CAE-System Prodok sorgte dabei für optimales Engineering.

Chlorsilane werden durch Hydrochlorierung von metallurgischem Silizium in einer Wirbelschicht gewonnen. Durch Destillation lassen sich Chlorsilane in die hochreine Endprodukte Trichlorsilan und Siliziumtetrachlorid auftrennen. Diese dienen als Einsatzstoffe für die Herstellung von hochreinem PCS nach dem Siemens-Verfahren.

MSR, PLT und CAE

Keine Anlage arbeitet zuverlässig, sicher und effektiv ohne die entsprechende Mess- und Regeltechnik. Für die Chlorsilan-Anlage in Sinich wurde Rösberg Engineering mit der Realisierung von MSR- und Elektro-Planungsleistungen sowie der Konzeption und Umsetzung von Hard- und Software für das benötigte Prozessleitsystem beauftragt. Damit fand die jahrzehntelange enge Zusammenarbeit von Rösberg mit Evonik und besonders mit dessen Engineering-Bereich erneut eine Fortsetzung.

Um verfahrenstechnische Anlagen effektiv zu betrieben, müssen die Daten aus der Planungsphase auch für Betrieb, Instandhaltung und Modernisierung verfügbar sein. Anlagenrealität und Dokumentation müssen verlässlich übereinstimmen, denn nur wenn alle Daten konsistent sind, lassen sich kostspielige Neueingaben und unnötiger Engineering-Aufwand vermeiden. Hier ermöglicht das PLT-CAE-System Prodok einen integrierten Planungsprozess nach einheitlichen Regeln. Die Funktionen umfassen Basis-, Funktions-, Ausführungs- und Montageplanung bei Neubauten, Änderungen oder Ergänzungen von Anlagen und unterstützen bei der Betriebsbetreuung.

Das System sorgt mit seiner durchgängigen und konsistenten Dokumentation dafür, dass sich die Anlagenrealität in der Dokumentation widerspiegelt. Sind so alle Komponenten einer Anlage erfasst, kann die Dokumentation mit der webbasierten Software LiveDok von jedem PC im Intranet mit einem Webbrowser eingesehen werden. Über PC-Arbeitsplätze oder mobile Geräte, auf denen eine LiveDok-Lizenz installiert ist, lässt sich zudem die Dokumentation im Anlagenbetrieb ändern und somit immer auf aktuellem Stand halten.

Als Planungsgrundlage für die Chlorsilan-Anlage lieferte Evonik Aufstellungspläne, Verfahrensfließbilder, R&I-Fließbilder sowie Messstellenlisten. Ebenfalls wurden die Verfahrensdaten in das PLT-CAE-System Prodok importiert. Die Prozessautomatisierungs-Experten von Rösberg haben auf diesen Grundlagen dann die geeigneten Messverfahren samt passenden Geräten spezifiziert und ausgewählt. Gerade im Detail-Engineering ist bei der Spezifikation und Geräteauswahl Know-how gefragt, damit für jedes Medium und Verfahren die geeignete Technik eingesetzt wird. Die chemischen und verfahrenstechnischen Prozesse müssen verstanden und dann die entsprechenden Lösungen entwickelt werden.

NE100, SIL und USV

Die Anlage mit fast 2.000 Messstellen erforderte eine gründliche Planung. Dazu gehörte das Erstellen eines Messstellenverzeichnisses, das Spezifizieren von Sensorik und Aktorik - teilweise nach NE100 - einschließlich der entsprechenden Auslegungsberechnungen sowie technische Angebotsvergleiche. In einem 3D-Modell-Check wurde dann nochmals geprüft, ob die ausgewählten Mess- und Regelgeräte richtig in den Rohrleitungen und Behältern eingeplant wurden und ob sie im Kontext der Anlage alle Anforderungen erfüllten. Selbstverständlich waren auch Detail- und Montageplanung Teil der MSR-Planungsleistungen.

Dazu zählte die Erstellung der Montageanordnungen sowie der Einbauzeichnungen. Für die Trassenplanung, die Erstellung der Kabellisten und des Leistungsverzeichnisses für Montagearbeiten trug Rösberg ebenfalls die Verantwortung. Weil man es in der Anlage mit Ex-Bereichen zu tun hatte, galt es zudem, die entsprechenden Nachweise zur Eigensicherheit zu berücksichtigen. Auch das Thema funktionale Sicherheit war in dem Zusammenhang zu beachten. Aus Sicht des Anlagenbetreibers gilt es, die hohen Anforderungen an Sicherheit und Verfügbarkeit der Anlage zu erfüllen. Dazu wurden alle hierfür notwendigen SIL-Berechnungen durchgeführt und die entsprechenden Sicherheitsanforderungen umgesetzt.

Bei der Elektrotechnik für die Chlorsilan-Anlage kommen teilweise auch Lösungen im Mittelspannungsbereich zum Einsatz, für die Einliniendiagramme für die Energieverteilung und den Anordnungsplan für den MSR-Schaltraum erstellt wurden. Weiter umfasste das Aufgabenspektrum in diesem Bereich Spezifizierung von Leistungstransformatoren bis 2,5 MVA und zusammen mit dem Kunden die Konzepterstellung für Erdung und Potentialausgleich.

Ebenfalls musste an die nötige Beleuchtung samt Not-, Ersatz- und Sicherheitsbeleuchtung gedacht werden sowie die Auslegung der elektrischen Begleitheizungen. Damit es im Falle eines Falles nicht zu Problemen kommt, galt es natürlich auch die entsprechenden USV-Anlagen, samt USV-Verteilung und Notstromaggregate zu spezifizieren.

Für die gesamte MSR-Planung wurde das PLT-CAE System Prodok eingesetzt, das einen integrierten Planungsprozess nach einheitlichen Regeln ermöglicht. Mit ihm lassen sich während der Planung, aber auch im Betrieb, bei der Instandhaltung und der Modernisierung Anlageninformationen konsequent dokumentieren. Prodok wird bei Evonik in fast jedem Projekt standardmäßig eingesetzt.

Kein Prozess ohne Steuerung

Schließlich war auch die Auswahl und Programmierung der passenden Steuerung Aufgabe der Prozessautomatisierungs-Experten. „Als unabhängiger Dienstleister können wir hier unsere Kunden herstellerunabhängig beraten" erklärt Dipl.-Ing. Werner Kook, Leiter der Niederlassung Ludwigshafen bei Rösberg,. „Aus Erfahrung können wir sagen, welche Steuerung für welchen Anwendungsfall am besten geeignet ist. Natürlich nehmen wir dabei auch Rücksicht auf die Wünsche unserer Kunden." Für die Chlorsilan-Anlage fiel die Wahl auf drei hochverfügbare Siemens-Steuerungen (AS CPU 417-4H) mit redundantem OS-Server. Das Erstellen der Software für das Prozessleitsystem war ebenso Teil des Projektumfangs wie die Fertigung und Lieferung der Systemschränke.