Evonik baut mobile Anlagenmodule mit Baukasten von Sikla

Die visionäre Aufgabe bestand darin, modulare Chemieanlagen auf Basis von Seecontainer-Maßen – aufbauend auf einem bereits vorbereiteten Konzept – zu konzipieren. Damit zwei kompakte Module transportiert werden können, wurden die Maße von Seecontainern zugrunde gelegt. Die mobilen Anlagen sollten darüber hinaus global an jedem Produktionsstandort einsetzbar sein.

Sikla und Evonik arbeiten bereits seit über 15 Jahren in den unterschiedlichsten Projekten zusammen. „Mobilität“ war nun das entscheidende Stichwort für einen neuen und spannenden Weg. Durch die partnerschaftliche Zusammenarbeit im Bereich Animal Nutrition konnte der Befestigungssystem-Spezialist Sikla das innovative Pilotprojekt einer mobilen Chemieanlage in der Konzeption, Gestaltung und Umsetzung von modularen Frames aus Si-Framo erfolgreich unterstützen. Sie dienen der Anlagenergänzung, Produktionserweiterung und um gegebenenfalls Stillstandkosten zu reduzieren. Durch das Baukastenprinzip der mobilen Chemieanlagen will Evonik Stillstandzeiten deutlich reduzieren oder zusätzlichen Kapazitätsbedarf abdecken. Zudem können mit den mobilen Systemen Änderungen an bestehenden Anlagen effizient und schnell umgesetzt werden. Mit Abschluss dieses erfolgreich umgesetzten Pilotprojekts wächst nun berechtigt die Hoffnung, hiermit die Standardisierung im Bereich modularer Chemieanlagen voranzutreiben.

Traditionell werden die für solche Anlagenmodule genutzten Frames im geschweißten Stahlbau realisiert. Dieser ist bekannterweise sehr flexibel, weil alle möglichen Konstruktionsformen realisiert werden können. Zudem kann im Rahmen von spontanen Entwicklungen schnell umgeplant und reagiert werden. Der Vorteil besteht allerdings nur so lange, wie die Konstruktion noch nicht verschweißt und somit der Frame fertiggestellt ist. Sind nachträgliche Anpassungen notwendig, so sind die Änderungsarbeiten im Errichtungszustand aufwendig. Im laufenden Betrieb bedeutet dies sogar, dass zeitintensive Schweißfreigaben und gefährliche Heißarbeiten am gegebenenfalls bereits gefüllten Rahmen notwendig sind. Im ungünstigsten Fall müssen bereits eingebaute Anlagenkomponenten wieder entfernt werden, um Beschädigungen bei beengtem Platzangebot zu vermeiden.

Eine auf Schraubverbindungen aufgebaute Konstruktion hat dagegen deutliche Vorteile: Bei Änderungen können diese stufenlos und sicher – auch im explosionsgefährdeten Bereich – angepasst werden. Um vergleichbare Lastwerte und verwindungssteife Anschlüsse zu realisieren, muss allerdings verhältnismäßig viel Stahl in größeren Dimensionen eingebracht werden – auf der anderen Seite sind die Containerabmessungen limitiert. Folglich muss auf sehr begrenztem Raum viel Chemieanlage platziert werden können. Auch deshalb ist eine kompakte, aber hochtragfähige Baukastenlösung mit einer Außenabmessung von nur 80 mm oder 100 mm gefragt.

Mit der Modulbauweise startet Evonik in eine neue Ära der transportablen Chemie-Skids. Der Einsatz der Baukastenlösung hatte vor allem Geschwindigkeitsvorteile: Neben der schnellen Lieferung konnten statische Bemessungen schnell berechnet werden. Die Effizienz in der Abwicklung trug dabei zum Erfolg der Machbarkeitsstudie und schließlich auch dem Gesamtprojekterfolg bei. Das Hohlprofilsystemsystem Si-Framo zeichnet sich durch eine hohe Stabilität, und die schnell zu verarbeitende Verbindungstechnik aus: Die One-Screw-Technologie erfordert kein kompliziertes Kontern, einer Verwechslungsgefahr bei den unterschiedlichen Verbindungsarten durch unterschiedliche Schraubenlängen wird durch das Verbinden mit nur einer Schraubenvariante vorgebeugt. Die geschlossene Bauform erlaubt zudem stufenlose Anbindungen an allen Seiten des Profils. Dies vermeidet für Planung und Montage die begrenzende Abhängigkeit von Flanschseiten an Stahlprofilen. Mit dem System baut das Chemieunternehmen automatisch CE-konform, was für die Errichtung der mobilen Anlage ausschlaggebend war. Das System ist EN 1090-zertifiziert und bis einschließlich EXC2 zugelassen.

Dieses durch Sicken geformte System ist deutlich leichter als klassischer Stahlbau – dadurch wurde der Transport enorm erleichtert. Nach Errichten der mobilen Anlage sollte diese mithilfe zweier fahrbarer Kräne angehoben, gedreht und auf einen Tieflader verladen werden. Im Vergleich zu Stahlbaulösungen mit vergleichbaren Profilgrößen von HE120B – HE200B konnte über 60 % Gewicht eingespart werden. Mit einem Durchschnittsgewicht von lediglich 12 kg/m kombinieren die Profile Leichtigkeit mit hoher Stabilität.

Wir erleben momentan eine sehr kritische Situation in Bezug auf Beschaffung und Stahlpreise. Aktuell lautet der undankbare Slogan „Viel kostet viel“. Während die Preise kurzzeitig auf hohem Niveau stagnierten, gibt es aktuell wieder heftige Ausschläge nach oben. Auch dieser Faktor spielt neben dem Sicherheitsaspekt eine wichtige Rolle. Aber es kommt noch ein dritter hinzu: die Zeit. Und wie immer ist Zeit ein sehr großer Treiber und stand somit im Fokus des Projekts. Durch den modularen Aufbau konnte der Rahmen in wenigen Tagen errichtet werden und die Schnittstelle zum Schlosser / Schweißer konnte entfallen. Darüber hinaus muss im Nachgang kein separater 3-schichtig gestrichener Korrosionsschutz aufgebracht werden. Sikla liefert alle Bauteile ab Lager bereits feuerverzinkt und erfüllt automatisch die Korrosionsschutzklasse C4 lang (starke Korrosivität).

Die Chemieanlage im Pilotprojekt ist vertikal aufgebaut – alle relevanten Werte aus der Statik und technischen Mechanik wie Gesamtgewicht, Kranlasten, Kippmoment, Zuglasten, dynamische Lasten und Lastverteilung wurden von Technikern des Herstellers für die Zustände des Belastens, Transportierens und Umlagerns ausgelegt. Die beiden Rahmenkonstruktionen wurden vom Standort Hanau nach Antwerpen transportiert und ohne Probleme vor Ort aufgestellt und verbunden. Mitte 2022 sollen die beiden Module in Betrieb gehen. Damit ist dann das Pilotprojekt abgeschlossen und die mobile Anlage ergänzt die Produktionsanlage von Evonik in Antwerpen. Die neuartigen Frames sollen künftig auch anderen interessierten Partnern zugänglich gemacht werden.