Das Gleitschieberventilmit Flanschanschlusseignet sich für einegroße BandbreiteverfahrenstechnischerRegelaufgaben, zumBeispiel in einerDampf leitungGLEITSCHIEBERVENTILEFÜR REINSTE VANADIUMOXIDEUm die Prozesstemperatur bei der Produktion von Vanadiumverbindungenzu stabilisieren, setzt ein US-amerikanischer Anbieter auf Gleitschieberventileeines bekannten deutschen Herstellers. Lesen Sie, warum das fürabsolut reine Vanadiumoxide notwendig ist.Die Vorgeschichte: Vor fast 200 Jahren entdeckte derSchwede Nils Gabriel Sefström ein neues Element. Ernannte es Vanadium, nach der skandinavischen Göttinder Schönheit Vanadís (Freyja). Heute werden reinsteVanadiumverbindungen im industriellen Maßstab von der FirmaU.S. Vanadium hergestellt. Gleitschieberventile von Schubertund Salzer sorgen dafür, dass hierbei die optimale Prozesstemperaturerreicht und gehalten wird.U.S. Vanadium in Arkansas, USA, ist einer der führenden Anbieterbei der Herstellung von Vanadiumverbindungen. VanadiumlegierterStahl wird eingesetzt in Brücken, Gebäuden, Autoteilen,in der Luft- und Raumfahrt sowie in Schiffen, Pipelinesund in vielen anderen Bereichen. Die dadurch mögliche Leichtbauweisekann einen wichtigen Beitrag dazu leisten, diese Bereicheressourcenschonender und effizienter zu machen.ENERGIEWENDE BEFEUERT DIE NACHFRAGENACH REINEN VANADIUMOXIDENBekannt ist U.S. Vanadium vor allem für die von ihr hergestelltenVerbindungen Vanadiumpentoxid (V2O5) und Vanadiumtrioxid(V2O3). Bei der Produktion der beiden Stoffe wird der, nach eigenenAngaben, höchste Reinheitsgrad der Welt erreicht. Eingesetztwerden diese superreinen Verbindungen in Spezialanwendungenwie etwa in Farbstoffen, Speziallegierungen oder als Katalysatorbei der Schwefelsäure-Produktion. Vor allem die Energiewendebefeuert aktuell die Nachfrage, denn extrem reineVanadiumoxide sind die entscheidende Grundkomponente fürden Betrieb sogenannter Vanadium-Redox-Flow-Batterien, mitdenen sich Energie im großen Maßstab nachhaltig und ressourcenschonendspeichern lässt. Denn Vanadium-Redox-Flow-Bat-24 VERFAHRENSTECHNIK 2025/01 www.verfahrenstechnik.de
KOMPONENTEN UND SYSTEMEterien sind als Energiespeicher nahezu grenzenlos skalierbar undverfügen über eine hohe Lebensdauer mit 15.000 bis 20.000 LadeundEntladezyklen.IN DER PRODUKTION ISTPRÄZISIONSARBEIT GEFRAGTAls Grundstoff für die Herstellung der Vanadiumoxide dient eineVielzahl industrieller Abfallstoffe wie Schlacke aus der Stahlindustrie.Diese wird fein gemahlen und mit Natriumsalzen oxidiert,wodurch wasserlösliche Verbindungen aus Natrium undVanadium entstehen. Um diese mit Effizienz aus der Schlackeauszulaugen, wird die Suspension auf exakt 95 °C erhitzt.Bei diesem kontinuierlich ablaufenden Prozess kam es in derVergangenheit immer wieder zu Temperaturschwankungen.Aufgrund der permanent zugeführten und sich ändernden Eingangsmengenist es schwierig, die optimale Temperatur der Suspensionvon 95 °C exakt zu erreichen und zu halten. Zur Lösungdieser Aufgabenstellung und zur Steigerung der Effizienz, hatU.S. Vanadium an zentraler Stelle im Prozess eines der ersten inden USA hergestellten Flansch-Gleitschieberventile Typ 8621von Schubert & Salzer getestet. Mit großem Erfolg: „Die Inbetriebnahmedes Ventils hätte nicht einfacher sein können. DerStellungsregler ist selbsteinstellend. Sobald die Anschlüsse fürdie Zuluft und die Stromversorgung hergestellt sind, muss nurVANADIUM-REDOX-FLOW-BATTERIEN SIND ALS ENERGIE-SPEICHER NAHEZU GRENZENLOSSKALIERBARnoch die Selbstjustierung eingeleitet werden. Die Gleitschieberkonstruktiondes Ventils macht die Installation zu einem Klacks,da ein kleinerer Stellantrieb zur Steuerung des Ventils ausreicht,wodurch die Gesamtgröße kompakter wird“, erklärt Ben Davis,Prozessingenieur und Projektleiter bei U.S. Vanadium.GLEITSCHIEBERVENTILE: BESSERE PROZESS-STEUERUNG, EINFACHSTE IMPLEMENTIERUNGZu verdanken ist dies dem physikalischen Grundprinzip, auf demdie Gleitschieberventile basieren: Zwei senkrecht zur Strömungsrichtungangeordnete, geschlitzte Dichtscheiben werden aufeinanderverschoben. Der Antrieb muss lediglich die Gleitreibungzwischen den beiden Scheiben über einen Ventilhub von 6 bis9 mm überwinden. Die benötigte Stellkraft ist bis zu 90 Prozentgeringer als bei anderen Ventilbauarten, weshalb es möglich ist,deutlich kleinere Antriebe zu verwenden. Trotz gleicher Baulängesind Gleitschieberventile Typ 8621 deshalb kompakter konstruiertund einfacher in der Handhabung als Sitzkegelventile.EFFIZIENTER IM BETRIEB„Der kleinere Antrieb ist auch im Hinblick auf die Energiekostenvon Vorteil. Durch den kürzeren Hub und die geringere Kraft, diezum Absperren und Regeln des Ventils erforderlich ist, wird wenigerLuft benötigt“, erklärt Davis. „Wir haben dieses Ventil in einerDampfleitung installiert, die zum Beheizen der Suspension inVANADIUM: ROHSTOFF DER ZUKUNFTVanadiumlegierter Stahl wird eingesetzt in Brücken,Gebäuden, Autoteilen, in der Luft- und Raumfahrt sowiein Schiffen, Pipelines und in vielen anderen Bereichen.Er ermöglicht die Konstruktion in Leichtbauweise undkann einen wichtigen Beitrag dazu leisten, dieseBereiche ressourcenschonender und effizienter zugestalten. Die superreinen Verbindungen kommenzudem in Spezial anwendungen wie in Farbstoffen,Speziallegierungen oder als Kata lysator bei derSchwefelsäure-Produktion zum Einsatz. Auch liefernsie die entscheidende Grundkomponente für den Betriebsogenannter Vanadium-Redox-Flow-Batterien, mitdenen sich Energie im großen Maßstab nachhaltigspeichern lässt.einem rund 50.000 Gallonen fassenden Tank (entspricht rund190.000 l) verwendet wird, in dem wir Vanadium auslaugen. Dabeihandelt es sich um einen kontinuierlichen Prozess, bei dem100 bis 140 Gallonen (etwa 400 bis 550 l) kalte Suspension pro Minutezugeführt und die gleiche Menge abgezogen wird. Die Suspensionim Tank wird dabei auf 95 °C Temperatur gehalten.”Schon nach kurzer Zeit war klar, dass sich der Austausch deszuvor installierten Sitzkegelventils gegen ein Gleitschieberventilvorteilhaft auf den Prozess auswirkte und somit die Effizienz derHerstellung extrem reiner Vanadiumoxide erheblich verbessertwerden konnte. „Mit dem neuen Ventil können wir den Prozessbesser steuern, sodass wir die benötigte Wärmeenergie für dieankommende kalte Suspension anpassen können, was die Temperaturschwankungenreduziert”, sagt Davis.GUTE AUSSICHTEN FÜR DIE ENERGIEWENDEDie Umstellung auf Gleitschieberventile von Schubert & Salzerleistet einen tiefgreifenden Beitrag beim kontinuierlichen Bestrebenvon U.S. Vanadium, die Effizienz des Herstellungsprozesseszu steigern und Betriebskosten weiter zu senken. Direkt angrenzendan die verbesserte Anlage zur Gewinnung der Vanadiumoxidewurde nun eine neue Anlage zur Herstellung der Elektrolytefür Vanadium-Redox-Flow-Batterien in Betrieb genommen.U.S. Vanadium deckt damit nun die gesamte Lieferkette für ultrareineVanadium-Elektrolyte ab.Bilder: Schubert und Salzer, US Vanadiumwww.controlsystems.schubert-salzer.comUNTERNEHMENSchubert & Salzer Control Systems GmbHBunsenstraße 38, 85053 IngolstadtTel. 0841 9654 0E-Mail: info.cs@schubert-salzer.comwww.verfahrenstechnik.de VERFAHRENSTECHNIK 2025/01 25
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