Pumpentechnik: Sonderlösung für die Spezialchemie

Vertriebsingenieur Ingenieurbüro Schmedding, einer Niederlassung der LEWA NIKKISO Deutschland GmbH

Sicheres Förderkonzept für die Übernahme von hochentzündlichen Gefahrstoffen.

Entwicklung einer individuellen Lösung erhöht die Ansaugleistung unter Einhaltung höchster Sicherheitsbestimmungen.

In vielen Zweigen der chemischen Industrie werden unter anderem leichtentzündliche Fluide als Grundstoffe in der Produktion benötigt. Die Betriebssicherheit und die Gesundheit der Beschäftigten stehen dabei stets im Vordergrund. Aufgrund von Modernisierungsarbeiten an Behältern in einem deutschen Chemiewerk war es notwendig eine temporäre Lösung zur Übernahme eines Gefahrstoffes zu schaffen. Für die Übergangsphase wurden die Fördermengen reduziert, so dass die vorhandenen Pumpensysteme überdimensioniert waren und daher nicht eingesetzt werden konnten. Mit der hermetisch dichten Membrandosierpumpe aus der Ecodos-Baureihe bot LEWA eine Pumpe an, welche für die Förderung gefährlicher Stoffe sehr gut geeignet ist. Als zusätzliche Anforderung musste außerdem eine Ansaughöhe von drei Metern überwunden werden. Die Pumpenexperten von LEWA meisterten diese Herausforderung gemeinsam mit dem Projektteam des Endkunden. Durch den hohen Einsatz aller Beteiligten wurde das System innerhalb von weniger als fünf Monaten geplant, angeschafft, installiert und erfolgreich angefahren.

Für die Herstellung von hochwertigen chemischen Produkten werden diverse flüssige Medien als Roh-, Hilfs- und Zusatzstoffe benötigt. Darunter befinden sich auch gesundheitsschädliche Stoffe, so dass im Fall von Leckagen große Gefahren für Mensch und Umwelt entstehen können. Unter Berücksichtigung dieser Tatsache standen vor allem Sicherheitsaspekte im Fokus des mit der Planung und Durchführung des Projekts beauftragten Teams des Anlagenbetreibers. In Kombination mit den besonderen örtlichen Gegebenheiten der Übergangslösung ergab sich ein konkretes Anforderungsprofil an die Pumpen, welche bei der Interimslösung zum Einsatz kommen sollten.

Im Normalbetrieb wird das Produkt mit Hilfe von Seitenkanalpumpen gefördert. Um die Produktion auch während der Umbauarbeiten in einem gewissen Umfang fortführen zu können, waren IBC-Container als Ersatz vorgesehen, wodurch häufiger kleinere Mengen umgepumpt werden mussten. Die vorhandenen Pumpen waren für diesen Zweck nicht geeignet, weshalb eine verfahrenstechnische Lösung zur Umsetzung des Grundstoffs notwendig wurde. Dazu wurde eine sicherheitstechnische Betrachtung durchgeführt und auf dieser Basis ein Pumpenprofil erstellt, das weitgehend mit den Eigenschaften der Baureihe Ecodos von LEWA korrespondierte.

Aufgrund der betrieblichen Anforderungen sowie der Besonderheiten des Mediums bot sich die hermetisch dichte Membranpumpe mit elektrischem Antrieb und Membranüberwachung in besonderer Weise für die Bewältigung dieser Aufgabe an. Besonders wichtig waren dabei auch der Explosionsschutz und die Chemikalienbeständigkeit. „Im Fall der Ecodos ist beides gegeben: Zum einen durch die Ausführung für Ex-Zone 1 und Temperaturklasse T3, zum anderen durch die Verwendung von 1.4571-Edelstahl als Werkstoff für Pumpenkörper und Ventile beziehungsweise von PTFE bei der Vierfach-Membran“, erläutert Eike Dylla, Vertriebsingenieur Ingenieurbüro Schmedding, einer Niederlassung der LEWA NIKKISO Deutschland GmbH. Da es sowohl nach dem Einschalten der Pumpe als auch beim Entleeren zu kurzen Phasen ohne Flüssigkeitsbenetzung kommen kann, sollte die Pumpe auch bei Trockenlauf keinen Schaden erleiden oder ein Explosionspotential erzeugen. Die Ecodos wurde auch diesen Anforderungen gerecht. Darüber hinaus wurde durch vorab durchgeführte Testläufe sichergestellt, dass es zu keinerlei elektrostatischen Aufladungen über die Membranflächen kommt.

Auf der Saugseite musste bis zum Hochpunkt eine Höhendifferenz von drei Metern überwunden werden. Die fast 10 Meter lange Saugleitung sollte zudem nach jedem Dosiervorgang mit Stickstoff gespült werden. Das Projektteam musste also ein Pumpensystem konzipieren, welches trocken ansaugen kann. Gemeinsam wurde die Idee entwickelt ein Ansaugvolumen auf der Saugseite vorzusehen. Im konkreten Fall konnte dies durch eine Erweiterung der Rohrleitung erfolgen und es war kein zusätzlicher Behälter notwendig. Üblicherweise hätte in diesem Fall eine Saugleitung mit einem Durchmesser von 25 mm ausgereicht. Das Expertenteam für Pulsationsstudien der LEWA GmbH führten in diesem Zusammenhang Berechnungen durch, um diese Annahme zu bestätigen oder einen besseren Lösungsvorschlag auszuarbeiten. „Auf Basis der Ergebnisse dieser Berechnungen und unserer daraus resultierenden Empfehlung, wurde auf einer Länge von ca. 1 m eine auf 80 mm erweiterte Rohrleitung eingesetzt. Diese Erweiterung dient zur Erzeugung des erforderlichen Ansaugvolumens: Ist dieses mit Flüssigkeit gefüllt, kann die Pumpe den Unterdruck erzeugen, der notwendig ist, um die Flüssigkeit aus dem Behälter anzusaugen“, führt Dylla aus.

Um das Ansaugvolumen nicht manuell füllen zu müssen, wurde ein ebenso großes Rücklaufvolumen in der Druckleitung vorgesehen. Somit konnte dem Betreiber ein fertiges Konzept vorgelegt werden, inklusive des rechnerischen Nachweises der Funktionalität.

Im Hintergrund stand stets die knappe Zeitspanne, die für das Projekt vorgesehen war, welche von Beginn an den hohen Einsatz aller Beteiligten gefordert hatte. Bereits einen Tag nach Erhalt der Anfrage war ein Angebot abgegeben worden. Nach Klärung der technischen Details, Entwicklung des Konzepts und der Durchführung von fluiddynamischen Berechnungen kam es zur Auftragserteilung. Die Lieferung erfolgte innerhalb weniger Wochen und die Installation erfolgte gemäß dem Zeitplan. Somit wurde das Gesamtprojekt in weniger als fünf Monaten abgeschlossen.