Basic-Engineering für chemische Syntheseprozesse aus H2 und CO2

Das Basic-Engineering beinhaltet die detaillierte Planung und Ausarbeitung sämtlicher Komponenten, Anlagenteile und Infrastruktur, die für die Forschungsplattform erforderlich sind. Dies umfasst die Modulkabine mit Arbeitsplatz und EMSR-Technik, die Abgasreinigung, die Anlage selbst mit Werkbank und Arbeitsplatz, ein Gefahrstofflager, Abluft- und Lüftungssysteme, die komplette Verrohrung und den Rohrtrassenbau, ein Flaschenbündellager mit zugehöriger Verrohrung sowie einen Zaun oder eine Trennwand mit Toren und Türen. Weiterhin sind der Ausbau aller Kabelwege und die vollständige Feldverkabelung, die Baustelleneinrichtung und Hubzeuge, das Öffnen und Schließen von Durchbrüchen, Fluchtwege und Brandschutzmaßnahmen, Auffangwannen und Auslaufschutz sowie die Isolierung aller Rohrleitungen Bestandteil des Leistungsumfangs. Die Anlage soll in der Lage sein, variable Eduktzusammensetzungen und Recycle-Raten zu handhaben, wobei Reaktoren und Kühler unabhängig voneinander regelbar sein müssen. Strategisch positionierte Messstellen und ein schaltbarer Online-Gaschromatograph (GC) zur kontinuierlichen Überwachung der Gaskomposition sind erforderlich. Die Anlage muss auf Schwankungen im Eduktstrom reagieren können, wobei die Prozesssteuerung solche Schwankungen durch flexible Anpassung der Eingangsströme kompensieren soll. Die Methanolsynthese-Anlage ist für eine Produktionskapazität von 1 bis maximal 5 Litern Methanol pro Stunde ausgelegt, wobei die Eduktströme Wasserstoff und Kohlendioxid in einem molaren Verhältnis von 3:1 am Reaktoreintritt bereitgestellt werden. Der Reaktor wird bei einem typischen Betriebsdruck von 80 bar und einer Temperatur von 250 °C betrieben, wobei die Anlage Drücke von 50 bis 100 bar und Temperaturen von 200 bis 300 °C handhaben kann. Die Anlage ist für einen Betrieb im Kampagnenmodus ausgelegt, wobei zwischen einer vollständigen Abschaltung und einem Standby-Modus mit N2-Kreisgas und Beheizung gewählt werden kann. Die Anlage muss in der Lage sein, Wasserstoff (H2) und Kohlendioxid (CO2) als Reingase zu verarbeiten, wobei perspektivisch die Möglichkeit geschaffen werden soll, Industrieatmosphäre nachzustellen, indem dem Feed gezielt Verunreinigungen beigemischt werden. Flüssige Abfälle, wie Methanol-Wasser-Gemische, müssen in transportablen Behältern gesammelt und ordnungsgemäß entsorgt werden, während gasförmige Restbestandteile wie Wasserstoff (H2) und Kohlendioxid (CO2) durch den Prozess zurückgeführt und minimiert werden müssen. Der Standort für die Methanolsynthese-Anlage befindet sich in Schwarze Pumpe, wobei eine Grundfläche von 18 x 24 m zur Verfügung steht und ein Deckenkran mit einer Traglast von mind. 5 t vorhanden ist. Die Halle ist nicht Ex-tauglich, weshalb ein entsprechendes Konzept und Maßnahmen vom Auftragnehmer mit zu planen sind. Im Rahmen des Engineerings sollen vollständige Rohrleitungs- und Instrumentierungsdiagramme (R&ID) erstellt werden, wobei zu allen wichtigen Komponenten und Baugruppen vollständige Stücklisten zu erstellen sind. Alle Komponenten der Anlage sind in Übereinstimmung mit den jeweiligen Prozessbedingungen auszulegen, wobei die Auslegung insbesondere die Bau- und Werkstoffauswahl, die Prozessanforderungen und die Sicherheitsvorkehrungen berücksichtigt. Das Aufstellungskonzept muss sowohl funktionale als auch sicherheitstechnische Gesichtspunkte berücksichtigen, wobei die Platzierung der Hauptkomponenten, die Zugänglichkeit und Wartung, die Sicherheitsaspekte, die Ergonomie und Bedienerfreundlichkeit, die Integration von Rohrleitungen und Verkabelungen sowie die Vibrations- und Lärmminderung zu berücksichtigen sind. Die Mess-, Steuer- und Regelungstechnik (MSR) muss präzise und zuverlässig alle relevanten Parameter erfassen, um einen sicheren und effizienten Betrieb der Anlage zu gewährleisten, wobei Druckverlustmessungen, Temperaturüberwachung, Online-Gasprobenahme und Volumenstrommessungen erforderlich sind. Die Sicherheitskonzeption basiert auf einem kontinuierlichen Anlagenbetrieb, ständigem Bedienpersonal und dem Umgang mit brennbaren und gefährlichen Flüssigkeiten und Gasen, wobei die Anlage bei sicherheitsunkritischen Abweichungen selbstständig in den normalen Zustand zurückkehren und bei sicherheitsrelevanten Abweichungen selbstständig in einen sicheren Zustand fahren muss. Ein Explosionsschutzkonzept ist zu erstellen, wobei eine Gefährdungsbeurteilung und Sicherheitsbetrachtung im Basic-Engineering die Grundlage für einen sicheren Anlagenbetrieb bildet. Ein umfassendes Betriebs- und Wartungskonzept ist essenziell für die langfristige Verfügbarkeit, Sicherheit und Effizienz der Anlage, wobei die Anlage so ausgelegt sein muss, dass ein sicherer und stabiler Betrieb unter den definierten Prozessbedingungen gewährleistet ist.