Budowa Instalacji Mas Katalitycznych – Instytut Nawozów Sztucznych

Czym był projekt i dla kogo go realizowaliśmy?

Instytut Nawozów Sztucznych w Puławach (INS) to jedna z czołowych polskich jednostek badawczo-rozwojowych specjalizujących się w chemii nieorganicznej, katalizie i technologiach nawozowych. PiA-ZAP zakończył z sukcesem realizację kontraktu pn. „Budowa instalacji doświadczalnej do badań procesów otrzymywania i formowania mas katalitycznych i innych mas ceramicznych oraz procesów ich dalszej obróbki”.

Inwestycja była finansowana częściowo ze środków własnych Inwestora, a częściowo z funduszy Unii Europejskiej – co nadawało projektowi charakter zarówno naukowo-badawczy, jak i infrastrukturalny z rygorami unijnej sprawozdawczości.

Celem instalacji jest wytwarzanie katalizatorów w postaci suchych wytłoczek – zróżnicowanych pod względem wielkości i kształtu – stosowanych m.in. w procesach produkcji nawozów azotowych i przemysłowych procesach katalitycznych.

Realizacje dla jednostek badawczych finansowane z UE łączą w sobie dwa trudne światy jednocześnie – precyzję laboratoryjną wymaganą przez środowisko R&D oraz rygory proceduralne i dokumentacyjne typowe dla dużych projektów infrastrukturalnych. PiA-ZAP jako Generalny Wykonawca miał pełną odpowiedzialność za wszystkie branże – co wymagało wyjątkowej koordynacji.

Na czym polega technologia produkcji mas katalitycznych?

Zanim przejdziemy do zakresu prac, warto zrozumieć, czym jest i jak działa instalacja, którą budowaliśmy. Proces produkcji katalizatorów w formie wytłoczek przebiega przez kolejne węzły technologiczne:

1. Przygotowanie surowców – ważenie, dozowanie i wstępne mieszanie składników proszkowatych
2. Zagniatanie – intensywne mieszanie surowców z wodą lub spoiwem do uzyskania plastycznej masy
3. Wytłaczanie – przeciskanie masy przez matryce formujące kształt i średnicę katalizatora
4. Suszenie – odprowadzenie wilgoci z wytłoczek w kontrolowanych warunkach temperatury i przepływu powietrza
5. Łamanie i przesiewanie – nadanie wytłoczkom właściwej długości, odsiewanie frakcji poza tolerancją
6. Kalcynacja – wypalanie w wysokiej temperaturze dla uzyskania docelowej struktury krystalicznej i aktywności katalitycznej

Każdy z powyższych węzłów musiał zostać dostarczony, zamontowany, zintegrowany mechanicznie i podłączony do systemu sterowania przez PiA-ZAP.

Pełny zakres realizacji – Generalny Wykonawca dla wszystkich branż

PiA-ZAP objął kontrakt jako Generalny Wykonawca – odpowiadając za branżę instalacyjną, montażową i technologiczną, elektryczną oraz pomiarową. Poniższe zestawienie pokazuje kompletność zakresu:

Branża instalacyjna – system odpylania

Branża montażowa i technologiczna

Zamontowaliśmy kompletną linię produkcyjną katalizatorów, obejmującą:

• Węzeł przygotowania surowców – dozowniki, mieszalniki wstępne, układ transportu pneumatycznego
• Węzeł zagniatania – zagniatarek o określonej objętości wsadowej
• Węzeł wytłaczania – wytłaczarki z matrycami wymiennymi
• Węzeł suszenia produktu – suszarnia z kontrolowanym obiegiem powietrza
• Węzeł łamania i przesiewania – kruszarka wytłoczek + komplet sit separacyjnych
• Węzeł kalcynacji – piec kalcynacyjny z profilem temperaturowym
• Wykonanie podpór i rurociągów procesowych wraz z armaturą mechaniczną
• Badania radiograficzne rurociągów i próby ciśnieniowe – wymagane przy instalacjach procesowych
• Izolacja termiczna aparatów i rurociągów

Z naszego doświadczenia: Badania radiograficzne spoin rurociągów to element, który inwestorzy niekiedy traktują jako formalność. W instalacjach procesowych pracujących z podwyższonymi temperaturami i ciśnieniami to jednak element krytyczny dla bezpieczeństwa. W Instytucie Nawozów Sztucznych wykonaliśmy 100% badań wymaganych dokumentacją – bez wyjątków.

Branża elektryczna

• Rozdzielnia elektryczna RGnn – dostawa i podłączenie
• Trasy kablowe zasilające i sterownicze – dla wszystkich odbiorników
• Instalacja oświetlenia technologicznego i awaryjnego
• Instalacja uziemienia i wyrównawcza – ochrona przed porażeniem i wyładowaniami statycznymi
• Instalacja odgromowa – ochrona budynku i aparatury
• Pomiary elektryczne odbiorcze – protokoły wymagane przy odbiorze UDT i PINB

Branża pomiarowa i automatyki – serce instalacji

Branża pomiarowa była w tym projekcie szczególnie złożona – instalacja badawcza wymaga bowiem precyzyjnego pomiaru i sterowania parametrami procesu na każdym etapie, aby wyniki badań były powtarzalne i wiarygodne naukowo.

Dlaczego wybór systemu GE RXi3 + Wonderware InTouch był właściwy?

Przetestowaliśmy w naszej firmie różne platformy PLC i SCADA w środowiskach badawczych. Dla instalacji laboratoryjno-pilotażowych kluczowe jest połączenie elastyczności konfiguracyjnej z możliwością archiwizacji i raportowania – bo dane procesowe to w środowisku R&D podstawa każdej analizy naukowej.

Zastosowane rozwiązanie zapewniało:

• Sterownik GE RXi3 – kompaktowy, ale wydajny sterownik klasy przemysłowej z obsługą wielu protokołów komunikacyjnych
• QuickPanel CE 12″ – lokalny panel operatorski przy instalacji, umożliwiający sterowanie bez stanowiska SCADA
• Wonderware InTouch – jeden z najbardziej rozbudowanych systemów SCADA na rynku, z bogatymi możliwościami archiwizacji danych, raportowania i tworzenia trendów historycznych – kluczowych dla pracy naukowej INS
• Wieloprotokołowa komunikacja (PROFIBUS DP, MODBUS RTU, Ethernet TCP/IP) – umożliwiła integrację z urządzeniami technologicznymi dostarczanymi przez Inwestora bez konieczności wymiany ich sterowników

Z naszego doświadczenia: Gdy Inwestor dostarcza część urządzeń technologicznych z własnymi sterownikami, integracja komunikacyjna jest zawsze wyzwaniem. W tym projekcie dzięki obsłudze trzech różnych protokołów w jednej architekturze PLC uniknęliśmy konieczności stosowania zewnętrznych konwerterów protokołów – co upraszcza diagnozowanie i serwis w przyszłości.

Czy instalacja badawcza różni się od przemysłowej?

Odpowiedź jest jednoznaczna: tak, i to znacząco. Instalacje pilotażowo-badawcze mają swoją specyfikę, która odróżnia je od typowych realizacji przemysłowych:

• Zmienność procesów – parametry technologiczne są celowo modyfikowane w ramach badań; system sterowania musi to obsługiwać elastycznie
• Precyzja pomiarów – wyniki naukowe zależą od jakości i powtarzalności danych; klasa dokładności aparatury AKPiA jest wyższa niż w typowej produkcji
• Raportowanie i archiwizacja – każda sesja badawcza musi być odtwarzalna; SCADA generuje szczegółowe raporty stanów instalacji i działań operatora
• Skala – instalacje pilotażowe są mniejsze, ale bardziej skomplikowane w przeliczeniu na punkt pomiarowy niż instalacje produkcyjne
• Normy odbioru – jednostki badawcze korzystające z funduszy UE mają dodatkowe wymogi kontrolne ze strony instytucji finansujących

Co wyróżniało tę realizację na tle innych projektów?

• Rola Generalnego Wykonawcy – PiA-ZAP koordynowała i realizowała wszystkie branże równocześnie: instalacyjną, technologiczną, elektryczną i pomiarową. Inwestor miał jednego partnera odpowiedzialnego za całość
• Integracja z urządzeniami Inwestora – część aparatury technologicznej była dostarczana przez INS; musieliśmy zapewnić pełną integrację komunikacyjną z naszym systemem PLC/SCADA
• Środowisko badawcze – instalacja służy do pracy naukowej, gdzie powtarzalność i archiwizacja danych mają kluczowe znaczenie dla wartości wyników badań
• Finansowanie UE – projekt wymagał pełnej dokumentacji zgodnej z wymogami funduszy strukturalnych i przeszedł pozytywnie wszystkie kontrole odbiorowe

FAQ – Najczęściej zadawane pytania