Bei der Produktion von Thiosulfaten übernehmen Gleitschieberventile von Schubert & Salzer im Chemiewerk Bad Köstritz eine sicherheitsrelevante Aufgabe. Sie regeln flüssiges und gasförmiges Schwefeldioxid, das für den Herstellungsprozess benötigt wird. Aufgrund der großen gelagerten und verarbeiteten Mengen an SO2 unterliegt der Betrieb der Störfallverordnung. Entsprechend hohe Anforderungen gelten für Dichtigkeit, Zuverlässigkeit und Regelpräzision der eingesetzten Armaturen. Das Unternehmen produziert anorganische Spezialchemikalien und ist unter anderem auf Schwefelverbindungen spezialisiert. Thiosulfate werden beispielsweise in der Abwasser- und Abgasreinigung, als Düngerzusatz, als Reduktionsmittel in chemischen Prozessen und als Fixiersalz in der Analogfotografie eingesetzt.
Flüssiges Schwefeldioxid durch Gleitschieberventile dosiert
Die Herstellung von Natriumthiosulfat erfolgt in einem zweistufigen Batchprozess. Zunächst reagieren Natronlauge und Schwefel in einem gekühlten Rührbehälter exotherm zu einer Natriumpolysulfidlösung. Anschließend wird diese zusammen mit Natronlauge, Wasser und einer Natriumthiosulfat-Mutterlauge stöchiometrisch in einem Reaktionsbehälter vorgelegt. Im zweiten Prozessschritt wird flüssiges SO2 zugeführt. Die präzise Regelung der Durchflussmenge übernimmt ein Gleitschieberventil „Typ 8043“ von Schubert & Salzer. Im Reaktionsgefäß entspannt sich das flüssige Schwefeldioxid und geht in den gasförmigen Zustand über. Unter ständigem Rühren entsteht in einer exothermen und gekühlten Reaktion Natriumthiosulfatlösung.
Gleitschieberventile sorgen für Dichtigkeit beim Umgang mit SO2
Die Toxizität von Schwefeldioxid macht die äußere Dichtigkeit der Anlage zu einem wesentlichen Sicherheitsfaktor. Die Raumluft wird deshalb kontinuierlich auf SO2 überwacht. Bereits kleine Leckagen können die installierten Gassensoren auslösen. „Die Chemikalie ist gefährlich und hochgiftig“, erklärt Marcus Nöthlich, Betriebsingenieur im Geschäftsfeld Schwefelverbindungen. „Weil wir sie in sehr großen Mengen lagern und verarbeiten, unterliegen wir als Betrieb der Störfallverordnung. Die kontinuierliche Überwachung der Raumluft auf ihren exakten SO2-Anteil ist unerlässlich. Selbst kleinste Undichtigkeiten der Anlage führen in Sekunden zu einem Alarm durch vorhandene Gassensoren. Schon wenige Atemzüge können dann zu starker Atemnot führen. Bei stärkeren Konzentrationen besteht akute Lebensgefahr.“
Die eingesetzten Armaturen sind in Zwischenflanschbauweise ausgeführt. Die Flanschverbindungen verfügen für diese Anwendung über eine Nut-Feder-Abdichtung nach DIN EN 1092-1. An der Ventilspindel ergänzt ein Metallfaltenbalg die Packung zur äußeren Abdichtung. Das Ventil erfüllt nach Herstellerangaben die Anforderungen der TA Luft gemäß ISO 15848-1.
Kurzer Ventilhub reduziert mechanische Belastungen
Neben der Dichtigkeit waren die Instandhaltungsintervalle für das Chemiewerk ein wichtiges Kriterium. Bei den zuvor eingesetzten Armaturen war laut Unternehmen zweimal jährlich ein vollständiger Austausch erforderlich. Bei den Gleitschieberventilen werden dagegen auch nach mehreren Betriebsjahren lediglich einzelne Verschleißteile gewechselt. Grundlage dafür ist das Konstruktionsprinzip. Zwei senkrecht zur Strömungsrichtung angeordnete und geschlitzte Dichtscheiben werden gegeneinander verschoben und verändern dadurch den Durchflussquerschnitt. Der dafür erforderliche Ventilhub beträgt abhängig von der Nennweite lediglich sechs bis neun Millimeter. Packung und Metallfaltenbalg werden dadurch vergleichsweise kurzen Bewegungen ausgesetzt.
„Neben der hervorragenden Dichtigkeit hat uns vor allem die Zuverlässigkeit der Gleitschieberventile überzeugt“, betont Nöthlich. „Die zuvor eingesetzten Armaturen mussten aufgrund von Verschleiß zweimal im Jahr komplett ausgetauscht werden. Das verursacht Kosten, Ausfallzeiten und stellt wegen der SO2-Rückstände in den Leitungen für unsere Techniker ein Sicherheitsrisiko mit entsprechendem Zusatzaufwand dar. Bei den Gleitschieberventilen dagegen wechseln wir auch nach mehreren Betriebsjahren nur einzelne Verschleißteile. Dank eines Praxistrainings mit Schubert & Salzer hier im Chemiewerk können unsere Techniker diese Instandhaltungsarbeiten sogar problemlos selbst durchführen.“
Gleitschieberventile regeln auch gasförmiges SO2
Nach der Dosierung des flüssigen Schwefeldioxids wird zusätzlich gasförmiges SO2 eingesetzt, um den pH-Wert der Thiosulfatlösung einzustellen. Hier kommt die Regelspreizung der Armatur zum Tragen. Sie ermöglicht laut Chemiewerk eine präzise Dosierung des Mediums und damit die Einstellung der geforderten Produktqualität. Aufgrund der Erfahrungen mit der SO2-Regelung nutzt das Chemiewerk die Ventiltechnik auch für weitere flüssige und gasförmige Medien sowie für Dampf. Neben der Prozessregelung stehen dabei insbesondere Dichtigkeit, Standzeit und ein geringerer Instandhaltungsaufwand im Vordergrund.
