
Chemieindustrie
Modulare Produktion für die Chemiefabrik der Zukunft
Im Forschungsprojekt MPS wollen Forschende ein modulares und intelligent vernetztes Gesamtsystem für die Produktion von Spezialchemikalien im realen Maßstab und unter realen Bedingungen aufbauen.
In den BMWK-geförderten Forschungsprojekten ESIMEM, Mi2Pro, Skampi, TeiA, und ORCA haben Forscherinnen und Forscher im Labor zeigen können, dass die Modularisierung in chemischen Produktionslinien skalenübergreifend möglich ist sowie die Effizienz erheblich gesteigert und Prozesse beschleunigt werden können. Im Forschungsprojekt MPS - Modulare Produktionslinien für Spezialchemikalien soll die modulare Produktionstechnik jetzt erstmalig in einer realen Produktionsanlage des Technologieunternehmens Merck in Darmstadt demonstriert werden.
Produktlebenszyklen in der Chemieindustrie verkürzen sich, individualisierte Produkte und eine flexible Produktion sind gefragt. Das stellt die Anlagenbetreiber vor neue Herausforderungen. Modulare Produktionsanlagen sind in der Lage, Produktionsprozesse zu flexibilisieren und damit die intelligente Fabrik in der Spezialchemie umzusetzen.

In vorangegangen Projekten konnten im Forschungsfeld chemische Verfahrenstechnik Teillösungen für eine modulare Produktion erarbeitet werden, die jetzt in der Darmstädter Pionieranlage für die Chemiefabrik der Zukunft erfolgreich zusammengeführt werden sollen. Vor allem in der Pharma-, Fein- und Spezialchemikalienproduktion ist das Energieeinsparpotential sehr groß, da hier aufgrund der geringeren Produktionsmengen vorwiegend im Batchbetrieb (diskontinuierliche Prozesse) produziert wird.
Trotz guter Vorarbeiten in den vorangegangenen Forschungsprojekten gibt es unterschiedliche Risikostufen für die einzelnen Module und Prozesse, die in einer kommerziellen Produktionsanlage zu Mehrkosten führen. In MPS will das Forschungsteam den Dauerbetrieb mit Modul- und Produktwechsel genau analysieren und das Gesamtkonzept für modulare Anlagen in Bezug auf Schutz und Sicherheit mit den Genehmigungsbehörden abstimmen. Forschungs- und Entwicklungsziel ist die Energieeffizienz unter Marktbedingungen in Bezug auf Qualität und Kosten zu erhöhen sowie den Prozess- und die Produktionsanlagenentwicklung mit wiederverwendbaren Standardmodulen zu beschleunigen.
Intelligente übergeordneten Prozesssteuerung
Der Fokus liegt zunächst auf einer modularen Energie-, Medien- und Automatisierungs-Infrastruktur in der mehrstufige oder parallele Prozesse installiert werden können: Die einzelnen Module sollen für eine effiziente Steuerung der Produktion automatisiert und selbstgesteuert laufen.
Mit einem modularen und intelligent vernetzten Gesamtsystem für die kontinuierliche Produktion ist es möglich, rund 30 Prozent weniger Energie im Vergleich zum aktuellen Stand der Technik zu verbrauchen.
Bei einer Energieeinsparung von 58 Kilowattstunden (kWh) pro kg Produkt entspricht die Energieeinsparung pro Jahr 14 Gigawattstunden (GWh) – exemplarisch für eine Produktionsmenge in 2018 von 240 Tonnen Spezialchemikalien bei Merck.