Design einer Steamcracker-Anlage in Malaysia

Zwischen weltweiten Normen per Software vermittelt

Die Auflagen im weltweiten Anlagenbau sind oft komplex und für viele Fälle gibt es noch keine Best Practises. So war es bei Toyo Engineering auch, als eine Steamcracker-Anlage für die bislang größte malaysische Ölraffinerie errichtet wurde. Eine Herausforderung war, sowohl nach europäischen Normen als auch nach örtlichen Bestimmungen zu planen. Engineering-Software von Bentley Systems half, erstmals ein passendes Regelwerk zu erstellen – und das Projekt trotzdem in-time und in-budget abzuschließen.

(Bild: Bentley Systems Germany GmbH)

Toyo Engineering plant und errichtet Industrieanlagen weltweit. Das Unternehmen wurde mit dem Bau einer Steamcracker-Anlage im malaysischen Pengerang beauftragt. Diese Anlage ist Teil der integrierten Raffinerie- und Petrochemieinitiative von Petronas, der staatlichen malaysischen Öl- und Gasgesellschaft, mit dem Namen ‚Refinery and Petrochemicals Integrated Development Project‘. Die Petrochemieanlage ist der größte Neubau einer Ölraffinerie in Malaysia und stellt Ethylen zur Herstellung von Polymeren für Industrie- und Konsumerzeugnisse her. Toyo war für die Planung, die Materialbeschaffung, den Bau und die schlüsselfertige Übergabe der betriebsbereiten Anlage verantwortlich. Um die Qualitätsanforderungen gemäß den strengen lokalen und europäischen Vorschriften zu erfüllen, die Technikanalyse zu optimieren und Planungsgenauigkeit trotz Zeitdruck sicherzustellen, kamen bei Toyo integrierte und automatische Workflows und Prozesse zum Einsatz.

Komplexe Technik, viele Regeln

Angesichts des Projektumfangs war bei der Ethylenanlage eine komplexe Technikanalyse vieler Tragwerkselemente von Rohrgestellen und Gebäuden bis hin zu Geräten und der angebundenen Infrastruktur erforderlich. Verschiedene Planungsdisziplinen an mehreren Standorten mussten in Echtzeit in einem koordinierten Umfeld zusammenarbeiten, um einheitliche Standards für Qualität und Format der Ergebnisse sicherzustellen. Die nahtlose Integration der Anwendungen zur Berechnung und Planung von Tragwerken Staad Pro und Staad Advanced Concrete Design 3D von Bentley Systems ermöglichte dem Toyo-Team, simultan synchronisierte Modelldaten zu teilen und Planungen und Zeichnungen in einer integrierten Anwendungs-Suite zu aktualisieren. Mit dieser Lösung konnten die Teammitglieder iterative, multidisziplinäre Planungsprüfungen durchführen, die Produktivität der Planung steigern und Workflows verbessern, indem doppelte Arbeiten und Fehler reduziert wurden. Die Lösung schuf den Rahmen, die Konsistenz und Qualität von Plänen, Entwürfen und Berichten auf hohem Niveau zu halten. Ajay Marathe, leitender Bauingenieur bei Toyo Engineering, schildert: „Iterative und komplexe Planungsprüfungen waren in einem Lauf möglich. So konnte die Bereitstellung von Entwürfen synchronisiert werden, wodurch sich die Ressourcenstunden um 30 Prozent reduzierten.“

Mit der Anwendung Staad Advanced Concrete Design von Bentley Systems lassen sich insbesondere Betonarbeiten wie Fundamenten detailliert planen. (Bild: Bentley Systems Germany GmbH)

Konsistente Arbeit

Der integrierte Workflow erleichterte zudem die Auswahl der Baumaterialien. Mit den Tragwerksplanungs- und Analyseanwendungen von Bentley ließen sich zahlreiche manuelle Aufgaben automatisieren. Das Team musste Prüfungen zu Abmessungen, Planungen, Rissbreite, Belastungen, Auftrieb und anderen Parametern mit über 700 verschiedenen Belastungskombinationen durchführen, um das Verhalten bei jeder dieser Kombinationen festzustellen. Mit der Software Staad Advanced Concrete Design erstellte das Team auf Anfrage Berichte mit verschiedenen Detaillierungsgraden, um das Verhalten des Betons bei verschiedenen Belastungen zu verstehen. So konnte Toyo die Belastungskombinationen bestimmen, die Planung schrittweise überprüfen und automatisch die Abmessungen des Fundaments für jedes Belastungskriterium anpassen. Die Ethylenanlage umfasst zudem Pfeiler mit Quer- und Längsträgern in verschiedenen Höhen, spezifische Maßnahmen und komplizierte Rechnungen zur genauen Planung dieser Pfeiler erfordert. Das Tool von Bentley ersparte den Ingenieren dabei viel Zeit und auch das Fehlerpotenzial wurde reduziert. Zusätzlich konnte das Team die Planungsprüfungen des Betons mit den vorgeschriebenen Rissbreiten mit nur einem Mausklick durchführen, ohne dabei die hohe Präzision der Berechnungen zu verringern. Mit dem Tool wurden die Pfeiler zudem auf biaxiale und axiale Krafteinwirkung getestet, wodurch die obere und untere Verstärkung an der ganzen Länge des Pfeilers angewendet werden konnte: Die Software prüfte das biaxiale Verhalten und generierte automatisch 3D-Interaktionsgrafiken für das empfohlene Verstärkungsprofil. Durch die Automatisierung von technischen Berechnungen, Entwurfszeichnungen und Berichtserstellung war es Toyo möglich, die komplette konzeptuelle Planung, detaillierte Entwicklung und die Abnahme durch den Kunden in 18 Monaten zu realisieren.

Nach europäischen Standards

Eine der Herausforderungen für Toyo war die Planung einer Ethylenanlage, die nicht nur europäische Standards, sondern auch aktuelle malaysische Vorschriften erfüllte. Da diese europäischen Standards neu für Malaysia waren, gab es auch keinen Präzedenzfall für ihre Anwendung, wodurch auch unterschiedliche Materialsicherheitsfaktoren für verschiedene Arten von Belastungskombinationen galten. Zusätzlich fehlten dem Team Anwendungen, die auf die malaysischen Ergänzungen abgestimmt waren. In Zusammenarbeit mit dem Entwicklungsteam von Bentley entwickelte Toyo ein Regelwerk, dass die europäischen Standards mit den örtlichen Malaysischen Regelungen zusammenführte. Dabei zeigte sich, dass die integrierten Funktionen zur Planung von Fundamenten mit den verschiedenen Sicherheitsbelastungswerten der europäischen Normen das Design deutlich beschleunigte und dabei potentielle Verstöße ausschloss. Das Team entwickelte neue europäische Normen für Malaysia und lieferte das landesweit erste Projekt, das anspruchsvolle Planungsnormen anwandte und setzte so neue Maßstäbe für die Betonbauplanung.

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