Verfahrenstechnik 6/2018

ACHEMA I KOMPONENTEN UND SYSTEME
stellung, zum Beizen von Stählen oder in der Titandioxid-Produktion
zum Einsatz.
Je nach Anwendung sind in Industrieprozessen Schwefelsäuren
in unterschiedlichen Konzentrationen und Gemischen vorzufinden.
Verdünnte Schwefelsäure oder Dünnsäure weist nur einen
geringen Schwefelsäureanteil von maximal 25 % auf und fällt in
vielen Prozessen als Abfallsäure an, die im Anschluss wieder aufbereitet
wird. Weitere häufig anzutreffende Schwefelsäuren sind
Trockner-Säure (75–98 %) sowie Oleum, ein Gemisch aus 100 %
Schwefelsäure mit SO 3
-Gas, das häufig als über 100%ige Schwefelsäure
bezeichnet wird.
Wohl am anspruchsvollsten in der Handhabung ist die reine,
hochkonzentrierte Schwefelsäure (96–99 %), die während des Verarbeitungsprozesses
Temperaturen von bis zu 240 °C erreicht – eine
Herausforderung für die eingesetzten Pumpen.
Geeignete Werkstoffe
Die Firma Rheinhütte liefert Pumpen für den gesamten Prozess der
Schwefelsäureherstellung, von der Beförderung des – häufig feststoffbeladenen
– Rohschwefels bis hin zur Wiederaufbereitung von
Dünnsäure. Das Unternehmen greift dabei auf jahrelange Erfahrung
mit korrosions- und verschleißbeständigen Werkstoffen aus
den Werkstoffgruppen Kunststoff, Metall und Keramik zurück. Für
Schwefelsäureanwendungen eignet sich vornehmlich der Einsatz
von Metall oder Kunststoff, wie folgende Beispiele belegen.
Für Anwendungen, bei denen hochkonzentrierte Schwefelsäure
gefördert wird, fertigt Rheinhütte häufig Pumpen aus der
metallischen Legierung 1.4136S, einem ferritischen Werkstoff mit
30 % Chrom, 2,5 % Molybdän und ohne Nickel in der Legierung.
Neben 1.436S gehört auch der RH-RS, ein hochlegierter, ferritischer
Stahlguss, zu den Sonderwerkstoffen von Rheinhütte, die
sich für das Verpumpen reiner Schwefelsäure eignen. Die beiden
Werk stoffe sind bspw. bei hochkonzentrierter Schwefelsäure
bis 180 °C und Oleum im Einsatz und äußerst korrosions- und
erosionsbeständig.
Wenn aufgrund einer mittleren Säurekonzentration
und hohen Temperaturen die meisten
gängigen Werkstoffe versagen, greift man
bei Rheinhütte auf den Werkstoff Siguss
zurück. Siguss ist die einzige metallische
Legierung, die für H 2
SO 4
in
allen Konzentrationen bis zur
Siedetemperatur chemisch beständig
bleibt. Die Legierung enthält
etwa 15 % Silizium und bis
zu 5 % Chrom. Siguss-Pumpen
sind zwar extrem anspruchsvoll
in der Verarbeitung und Wartung,
da der Werkstoff äußerst
spröde ist. Ansonsten ist Siguss
aber höchst leistungsfähig.
Eine dem Siguss vergleichbare
Korrosionsbeständigkeit hat der
Kunststoff Polytetrafluorethylen
(PTFE). Allerdings ist die Festigkeit, je
nach Baugröße, nur bis max. 180 °C gegeben.
An seine Grenzen stößt PTFE, wenn
die zu verpumpende Säure feststoffbeladen ist.
02
Temperatur in °C
300
200
100
50
20
Das Korrosionsdiagramm zeigt auf, dass die metallische
Legierung Siguss für Schwefelsäure in allen Konzentrationen
bei Temperaturen bis 240 °C beständig bleibt
1.4408
0 50
Konzentration H 2
SO 4
in %
Der Kunststoff ist im Vergleich zu Edelstahl bedeutend weicher,
entsprechend würden PTFE-Pumpen durch das Verpumpen von
verunreinigten Medien schneller verschleißen.
Pumpen für alle Medien
Für die Herstellung von Schwefelsäure wird zunächst flüssiger
Schwefel bei Temperaturen zwischen 135 und 155 °C verpumpt. Die
Pumpentypen GVSO und RCEV sind dafür besonders geeignet, da
sie beheizt werden und damit den flüssigen Aggregatszustand des
Rohschwefels garantieren können. Der flüssige Schwefel kann verunreinigt
und feststoffbeladen sein – eine weitere Herausforderung,
die für die GVSO aber kein Problem darstellt. Bei stark feststoffbeladenen
Medien wird die RCEV eingesetzt.
Während Kunststoff-Pumpen für hoch konzentrierte Schwefelsäure
und bei hohen Temperaturen ungeeignet sind, sind sie im
niedriger konzentrierten Bereich häufig im Einsatz, bspw. zur Verpumpung
von Waschsäure, einem Gemisch aus 15- bis 75%iger
Schwefelsäure und Schwefeldioxid.
Für alle Schwefelsäuren höherer Konzentration, von Gas-
Trockner-Säure bis hin zur reinen hochkonzentrierten Schwefelsäure,
ist die GVRN-Pumpe im Einsatz. Die vertikale Kreiselpumpe
ist in der Ausführung GVRN 450/500 in der Lage, bis zu 3 000 m 3 /h
Schwefelsäure zu verpumpen. Auch die RMKN von Rheinhütte,
eine Magnetkupplungspumpe aus Metall, eignet sich zur Förderung
von heißer und aggressiver Schwefelsäure, wobei Horizontalpumpen
während des Schwefelsäureherstellungsprozesses eher die
Ausnahme darstellen.
Fotos: Outotec, Rheinhütte Pumpen
Halle 8.0, Stand A24
www.rheinhuette.de
1.4517
Siedelinie
R3020*
Siguss*
1.4517
RHRS*
RHSX*
1.4136S*
1.4408
100
VERFAHRENSTECHNIK 6/2018 37