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Hermetisch dichte Hochtemperatur-Pumpen

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20.01.2015 Safety first: In einer seiner bestehenden chemischen Anlagen wollte Wacker Chemie die relevanten Pumpenanlagen in ihren sicherheitsrelevanten Auslegungen grundsätzlich sanieren. Die Anforderungen waren hoch.

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Entscheider-Facts Für Betreiber

  • Bei der Sanierung seiner Pumpenanlage legte der Betreiber vor allem Wert darauf, dass diese innerhalb eines großen Temperaturbereichs arbeiten kann.
  • Daneben war bei dem Projekt auch ein möglichst einfaches Wartungskonzept gefragt, um Produktionsausfälle beziehungsweise -stillstände zu vermeiden.
  • Dies erreichte der Hersteller, indem er trotz vieler Anpassungen auf eine Gleichteilstrategie setzte. In der Folge sind Instandhaltungsarbeiten nun in 1 h erledigt.

März 2015

Die Pumpen sind für Temperaturen bis 200 °C geeignet. Bild: Lewa

Die Betriebstemperaturen liegen normalerweise bei 170 °C und können bis zu 200 °C ansteigen. Im Winterzeitraum kommen unter Umständen sehr kalte spezifizierte Umgebungsbedingungen hinzu. Lewa, ein Hersteller von hermetisch dichten Dosierlösungen, plante und realisierte eine für diese Anforderungen ausgelegte Anlage mit Hochtemperatur-Membranpumpen und arbeitete ebenfalls ein Wartungskonzept aus, um Produktionsausfälle zu vermeiden.

Anpassungen für extreme Bedingungen

„Als Sicherungsmaßnahme wurde der drucklose Hydraulikvorratsbehälter hinter der Membran mit Stickstoff als Schutzgas überlagert“, erklärt Rainer Sonnenfroh, Projektleiter bei Lewa, das Konzept der gefundenen Lösung. Alle fluidberührten Teile des Pumpenkopfes sind in dem korrosionsbeständigen Austenit 1.4571 beziehungsweise dem hochlegierten Nickelwerkstoff Hastelloy ausgeführt, der sich auch unter diesen Bedingungen durch seine hohe Beständigkeit gegenüber oxidierenden und reduzierenden Medien auszeichnet.

Vor den Pumpen wurden außerdem drei Wärmeübertrager verbaut. Das ist aufgrund des Verfahrens notwendig – aber insofern ungewöhnlich, als die Temperatur normalerweise eher nach der Pumpe geregelt wird. Auch beim Hydrauliköl waren Anpassungen nötig, da normales Hydrauliköl nur für Temperaturen von -20 bis 100 °C geeignet ist. Bei kühleren Bedingungen unterliegt es einem Alterungsprozess, der dazu führt, dass es vorzeitig flockt. „Wir haben uns nach gründlicher Überlegung für ein Hightech-Öl entschieden, wie es auch bei Flugzeugen verwendet wird, die in großer Höhe eisigen Temperaturen ausgesetzt sind und kurze Zeit später in tropischer Hitze landen“, führt Sonnenfroh aus. Um die Sicherheit noch einmal zu verbessern, ist die Pumpenanlage des Herstellers außerdem mit einer redundanten Temperaturüberwachung im Hydrauliksystem sowie einem wärmefesten Membrandämpfer zum Eliminieren auftretender Druckpulsationen ausgestattet.

Wartungsfreundliche Gleichteilestrategie

Aufgrund der hohen Anforderungen waren eineinhalb Jahre Vorlauf nötig, bis die Projektverantwortlichen die richtigen Werkstoffe kombiniert hatten und das gewünschte Ergebnis erreichten. Zunächst analysierten sie den Status quo und spielten dann alle Möglichkeiten, die von Bedeutung sein könnten, Punkt für Punkt durch, um ein abgestuftes Verhalten der Anlage zu konzipieren. Zudem verfolgte der Pumpenhersteller eine Gleichteilestrategie, damit trotz unterschiedlicher chemischer Eigenschaften über alle drei Prozess-Stufen hinweg die gleichen Pumpenköpfe und Triebwerke verwendet werden können.

Bei allen Pumpen kamen nur zwei unterschiedliche Konstruktionen zum Einsatz, die jeweils bauteilegleich sind. Dadurch sinkt der Wartungsaufwand, sodass die Anlage bei Instandhaltungsarbeiten nur für eine Stunde ausfällt. Die gesamte Anlage ist außerdem so gestaltet, dass nur von Zeit zu Zeit Verschleißteile auszutauschen sind, da Anlagen – insbesondere in Europa – nur dann wirtschaftlich sind, wenn sie mindestens 8.000 h/a in Betrieb sind. Die Geometrie ist darüber hinaus so gestaltet, dass es möglich ist, die Pumpen beispielsweise um ein zweites Triebwerk zu erweitern. Das ist in der modernen Chemie wichtig, da Betriebe oft nicht mehr mit Lagerbeständen arbeiten, sondern je nach Produktionslast eine große Brandbreite abdecken müssen.

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Heftausgabe: März 2015
Berger

Über den Autor

Berger

Bettine Kuhnert, freie Journalistin

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