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Verfahrenstechnik 12/2016

Verfahrenstechnik 12/2016

TOP-THEMA I ARMATUREN

TOP-THEMA I ARMATUREN UND ROHRE Spezialkugelhähne im Einsatz Sicher absperren unter Extrembedingungen Werner Hartmann Anspruchsvolle Medien und Produktionsverfahren erfordern besonders zuverlässige und oftmals maßgeschneiderte Armaturen. Rein metallisch dichtende Kugelhähne sind für extreme Prozessbedingungen ausgelegt und kommen beispielsweise bei Anwendungen mit reinem Wasserstoff, Sauerstoff, Hoch- oder Tieftemperaturen zum Einsatz. Extreme Temperaturen, Drücke, Schalthäufigkeiten oder aggressive Medien stellen besondere Anforderungen an die Absperrung. Gerade bei solchen Prozessen steht die Betriebssicherheit an oberster Stelle und es gilt, jegliches Risiko zu vermeiden. Parallel muss die Wirtschaftlichkeit der Anlage im Blick behalten werden – und das 01 Die vier Reaktoren der POX-Vergasungsanlage bei Yara Brunsbüttel über den gesamten Lebenszyklus hinweg. Deshalb sind zuverlässige Absperrarmaturen gefragt, die optimal auf die Prozessbedingungen zugeschnitten und zudem möglichst langlebig und mit geringem Wartungsaufwand verbunden sind. Je spezieller die Anwendungsfälle, desto kleiner wird die Auswahl an Standardpro- Autor: Dipl.-Ing. Werner Hartmann, Leiter Verkauf, Hartmann Valves GmbH, Celle 24 VERFAHRENSTECHNIK 12/2016

ARMATUREN UND ROHRE I TOP-THEMA O 2 24 Armaturen H 2 O Elektrolyse H 2 Verdichter Strom Erdgasnetz 03 Einsatz der Kugelhähne im Power-to-Gas-Prozess 02 Die rein metallisch dichtenden Kugelhähne sind absolut gasdicht dukten. Dann gewinnen kundenindividuelle Anfertigungen an Bedeutung, wie sie der Kugelhahnhersteller Hartmann Valves anbietet. Die Einsatzbereiche der Hochleistungsarmaturen sind vielfältig: von Armaturen für reinen Sauerstoff bei 350 °C und Wasserdampf bei 450 °C, über Armaturen für extreme Schalthäufigkeiten in entfettenden Medien bei ca. 200 °C, Kohledruckvergasungsanlagen oder abrasive Medien wie Titandioxid bis hin zu Drücken bis 700 bar. Bereits in der Konstruktionsphase können diese Spezialanforderungen berücksichtigt werden. Einer der Erfolgsfaktoren für die Widerstandsfähigkeit der Hochleistungskugelhähne ist die gasdichte, rein metallische Abdichtung zwischen Kugel und Sitzring. Auch bei Verschmutzungen zeichnet sich dieses Dichtsystem durch eine überdurchschnittlich hohe Haltbarkeit und Wartungsarmut aus. Für die extreme Beständigkeit sind zudem die entsprechende Materialauswahl sowie Oberflächenbehandlungen und Sonderbeschichtungen von Bedeutung. Beispielsweise ermöglicht eine zusätzliche Innenbeschichtung gegen Korrosion auch in salzhaltigen Medien eine überdurchschnittlich hohe Lebensdauer. Umrüstung auf energieeffizientere Produktion Ein Beispiel für die Kombination von Extrembedingungen ist eine Hochtemperatur-Anwendung für reinen Sauerstoff in der Petrochemie. Im Rahmen einer umfassenden Prozessoptimierung hat Yara Deutschland im Werk Brunsbüttel eine Umrüstung realisiert, die eine energieeffiziente Produktion und letztendlich die Wirtschaftlichkeit des Standorts sicherte. Die Ammoniakanlage ist weltweit die einzige ihrer Art, deren Vergasungsstränge bivalent mit Erdgas oder Öl betrieben werden können. So fahren die vier Stränge nun nicht mehr mit einem Sauerstoff- Dampfgemisch, sondern energieeffizient und dampfeinsparend mit reinem Sauerstoff. Positiver Begleiteffekt: Auch der CO 2 - Ausstoß der Ammoniakanlage wurde erheblich reduziert. Ein Baustein der Umrüstung waren dabei die 5"-Absperrkugelhähne DN125, PN160 von Hartmann Valves, die gezielt auf die anspruchsvolle Kombination aus reinem Sauerstoff, Dampf und Temperaturen bis 400 °C ausgelegt sind. Sie sind aus Inconel 625 (Vollmaterial) gefertigt und verfügen über spezielle Sicherheitsfunktionen und Konstruktionsmerkmale. Die EIGA-konformen, Ex-Zone-2-zugelassenen Armaturen sind mit zwei Barrieren (Sitzringen) ausgestattet. Alle Barrieren der Hauptarmatur und des am Gehäuse angeordneten Twin- Ball-Valves (TBV) lassen sich unabhängig voneinander im eingebauten Zustand überprüfen. Aufgrund des eingeschränkten Platzangebots ist die Hauptarmatur extrem kompakt konstruiert und einseitig mit einem integrierten Flansch ausgeführt. Auch in der Power-to-Gas-Anlage „WindGas Falkenhagen“ in Brandenburg sind Hartmann Spezialkugelhähne im Einsatz. Hier zeigt die Uniper Energy Storage GmbH als eines der weltweit ersten Unternehmen wie sich erneuerbare Energie im Erdgasnetz speichern lässt, um so Erzeugung und Verbrauch voneinander unabhängig zu gestalten. Bei dem Demonstrationsprojekt wird durch Elektrolyse aus Strom und Wasser bis zu 360 Nm 3 /h Wasserstoff hergestellt, der in das Erdgasnetz eingespeist wird. Wasserstoff als Medium stellt dabei besondere Anforderungen an die Absperrarmaturen, die zudem möglichst wartungsarm sein sollten. Hartmann Valves lieferte insgesamt 24 Spezialkugelhähne (DN25 und DN50 bis PN100), die ihren Beitrag zur maximalen Verfügbarkeit und Betriebssicherheit der Anlage leisten. Die Erzeugung und Einspeisung erfolgt mindestens einmal täglich, sodass sich für die Armaturen eine Schalthäufigkeit von mehreren Zyklen pro Tag ergibt. Auch diese Kugelhähne verfügen über eine rein metallische Abdichtung zwischen Kugel und Sitzring und sind mit zwei Barrieren ausgestattet. Im Falle einer eintrittsseitigen Undichtigkeit sind die Armaturen konstruktiv so ausgelegt, dass sie auch auf der Austrittsseite dichten. Diese doppelte Abdichtung (Double Isolation and Bleed, DIB) wird mit einem Sitzring mit „Double-Piston“-Effekt realisiert. Valve World: Halle 3, Stand J02 www.hartmann-valves.com VERFAHRENSTECHNIK 12/2016 25

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