Produktion von VE-Wasser für die Chemiefaser-Herstellung

Der Polyesterproduzent Trevira hat alle Prozesse im eigenen Haus – von der Polykondensation über die Spinnerei bis hin zur Kabelproduktion und zum Faserzuschnitt. Bei all diesen Arbeitsstufen wird vollentsalztes Wasser (VE-Wasser) benötigt – ein nahezu reines Wasser, das weitgehend elektrolytfrei ist und eine geringe Leitfähigkeit aufweist. Etwa 70 % des Wassers wird für die Produktion der Polyestererzeugnisse eingesetzt. Um gewünschte chemische Reaktionen hervorzurufen bzw. diese nicht zu stören, muss das Wasser möglichst salzfrei sein. Die restlichen 30 % stehen in Form von Kesselspeisewasser für die Dampf-/Energieerzeugung zur Verfügung: Mit hohen Drücken von etwa 20 bar und Temperaturen zwischen 200 und 220 °C wird der Dampf für die Faserherstellung eingesetzt, etwa zum Schmelzen und Veredeln der Ausgangsstoffe oder um Walzen zu beheizen. Durch vollentsalztes Wasser vermeidet der Faserhersteller unter anderem Ablagerungen im Dampfkessel, die zu Korrosionsschäden und im schlimmsten Fall auch zum Bersten des Kessels führen könnten. Alle weiteren Behältnisse, Leitungen und Armaturen, mit denen das Wasser auf seinem Weg zu den Fertigungsstufen in Kontakt kommt, werden durch vollentsalztes Wasser gleichfalls geschont, sofern sie aus geeigneten Werkstoffen bestehen.

Bis vor einigen Jahren nutzte das Unternehmen eine Dampf-/Energieerzeugungsanlage, die zentral im Industriepark Bobingen angesiedelt war und mehreren Unternehmen zur Verfügung stand. 2014 investierte der Hersteller dann in eine dezentrale Dampferzeugungsanlage nahe der eigenen Produktion. Sie wurde zunächst aus einer kleinen zugehörigen VE-Wasseraufbereitungsanlage gespeist. Das so erzeugte VE-Wasser reichte jedoch nur für die Versorgung der Dampf-/Energieerzeugungsanlage, nicht aber für das Produktionswasser. Hierfür griff man immer noch auf VE-Wasser der alten Ionenaustauscher-Anlage zurück, die etwa einen Kilometer entfernt in einem anderen Gebäude lag. Handhabung und Wartung dieser Anlage waren zum einen sehr aufwendig, zum anderen wurde hier noch mit Gefahrstoffen wie Schwefelsäure, Salzsäure und Natronlauge gearbeitet. Ein Zustand, der sich bald ändern sollte.

Im Jahr 2017 machte sich das Unternehmen auf die Suche nach einer neuen VE-Wasseraufbereitungsanlage, die den kompletten VE-Wasserbedarf zuverlässig abdeckt. Sie sollte das gewünschte reine Wasser in höchster Qualität liefern, ohne den Einsatz von Gefahrstoffen auskommen, die Wartung vereinfachen und rund um die Uhr verfügbar sein. Helmut Negele, Leiter Technik, erklärt: „Die Wasseraufbereitungsanlagen laufen 24/7 an 365 Tagen im Jahr. Ein Ausfall würde mehrere Hunderttausend Euro am Tag kosten. Daher ist die Zuverlässigkeit der Anlage ein extrem wichtiges Kriterium.“ Mehrere Anbieter wurden verglichen. Dann fiel die Entscheidung zugunsten der Grünbeck Wasseraufbereitung.

Nach einer Beratungs- und Planungsphase von einem halben Jahr installierte der Spezialist aus Höchstädt im Jahr 2018 zwei Enthärtungsanlagen Geno-mat GVA-GK 10/15-2 und eine Umkehrosmoseanlage Geno-RK-X 10.000. Diese Wasseraufbereitungsanlagen bauen aufeinander auf und werden daher nacheinander geschaltet. Hierfür wird zunächst das Rohwasser über eine Enthärtungsanlage, die nach dem Ionenaustauschverfahren arbeitet, aufbereitet. Das heißt, dass hier die Härtebildner (Calcium und Magnesium) durch Natrium ersetzt werden. Das Austauscher-Material, ein Kunstharz, muss dabei in gewissen Abständen regeneriert werden.

Allein die Zuarbeit für diesen Regenerationsvorgang war früher viel aufwendiger. So mussten beispielsweise täglich rund 300 kg Regeneriersalz aus 25-kg-Säcken händisch in zwei Salzbehälter gefüllt werden. Diesen hohen logistischen Aufwand spare man sich durch die neue Lösung, freut sich Verfahrenstechniker Johannes Negele. „Wir haben jetzt einen 28 m³ großen Salzsolebunker, in dem kontinuierlich Sole gebildet und so die Solezumessgefäße der Enthärtungsanlagen gespeist werden. Lediglich alle sechs Wochen wird das dazu nötige Salz im Silo-LKW angeliefert“.

Als Doppelanlage arbeitet die Enthärtungsanlage mit zwei Austauschern, die jeweils abwechselnd im Einsatz sind. Durch eine nachgeschaltete Resthärteüberwachung werden die beiden Austauscher zusätzlich überwacht, und bei einer detektierten Störung (durch einen Härtedurchbruch) wird automatisch auf den regenerierten Austauscher umgeschaltet. Somit ist sichergestellt, dass jederzeit enthärtetes Wasser zur Verfügung steht. Trevira nutzt dieses enthärtete Wasser einerseits für Beheizungskreisläufe, anderseits dient es als Speisewasser zur weiteren Entsalzung via Umkehrosmose.

In der Umkehrosmoseanlage werden semipermeable Membranen eingesetzt, die ausschließlich wasser-, nicht aber salzdurchlässig sind. Zur Erklärung: Ohne Einwirkung von außen gleichen sich die durch Membrane getrennten Salzlösungen in ihrer Konzentration aneinander an. Dieser Effekt wird als Osmose bezeichnet. Indem man auf den dabei entstehenden, sogenannten osmotischen Druck mit einem höheren Druck entgegenwirkt, tritt „reines“ Wasser aus der konzentrierten Lösung auf die Seite der verdünnten Lösung. So wird Wasser mithilfe der Umkehrosmosetechnik vollentsalzt.

Durch die neue Anlage ist das Wasser nun so rein, dass alle Anlagenteile, mit denen es in Kontakt kommt, eine längere Lebenszeit haben und nur sehr selten gewartet oder gereinigt werden müssen. Das trifft auch auf das zentrale Element der Dampferzeugung – den Dampfkessel – zu. Geringe Restmengen an Salz verbleiben dennoch im Kessel, so dass er zwei- bis viermal am Tag abgesalzt werden muss. Für diesen Zweck kommt ein sogenannter Ablassentspanner ins Spiel, in dem das abzusalzende, über 200 °C warme Kesselwasser auf 40 °C heruntergekühlt wird, um so ins Abwassersystem eingeleitet werden zu können. Dazu dient wiederum weiches Wasser, das direkt aus der Enthärtungsanlage kommt und im Ablassentspanner vorgelagert wird.

Seit rund zwei Jahren sind die neuen Wasseraufbereitungsanlagen nun im Einsatz. Johannes Negele zieht Bilanz: „Die Anlagen erfüllen unsere Anforderungen voll und ganz. Wir können zu jeder Zeit auf die gewünschte Wasserqualität zugreifen und letztlich amortisieren sich die Anlagen auch sehr schnell“. Die Montage der Anlage erfolgte dabei unter besonderen Voraussetzungen, da sie zeitgleich mit der neuen Druckluftanlage einer weiteren Fremdfirma in einem ebenso zeitgleich erstellten Gebäude errichtet wurde. Die Rahmenbedingungen waren also besonders schwierig. Dennoch funktionierte alles reibungslos, wie Helmut Negele hervorhebt. Das Projekt wurde im geplanten Zeithorizont von nur drei Monaten realisiert.

Ifat Halle B2 - 251/350