Situation
Hoch siedendes, giftiges Produkt wird in einer Destillationsblase aus Stahl durch Verdampfen vom Rückstand abgetrennt
Dichtungslösungen für Anwendungen nach TA-Luft und ATEX
M481KL Wellenabdichtung für Destillationsapparatur
Herausforderung
Problematisches Medium, und ursprüngliche Dichtungslösung nicht gemäß der industriellen Vorgaben
Lösung
TA-Luft- und ATEX-konforme Gleitringdichtung M481KL-D24
In dem hier vorgestellten Prozessschritt wird ein hoch siedendes, giftiges Produkt in einer Destillationsblase aus Stahl des Herstellers Chema Prozess- und Systemtechnik durch Verdampfen vom Rückstand abgetrennt. Die Destillationsblase wird diskontinuierlich im Batch-Verfahren betrieben. Das heißt, am Anfang des Prozesses wird der Behälter befüllt und dann auf die Betriebstemperatur aufgeheizt. Das Produkt wird dann auf Grund unterschiedlicher Siedepunkte durch Destillation abgetrennt.
Nach Abkühlen des Behälters wird der Rückstand aus dem Behälter entfernt und danach wieder befüllt. Das abzutrennende Medium hat einen Schmelzpunkt von 155 °C und neigt zur Resublimation, d.h. es geht vom gasförmigen direkt in den festen Zustand über. Die Resublimationsneigung ist insofern problematisch, als dass sich das Produkt an der Dichtung ablagern und diese Ablagerungen dann zum Zusetzen der Dichtung führen können.
Die bisherige Abdichtung erfolgte mit einer doppelten Stopfbuchse mit Spülung. Das Problem dieser Dichtungslösung war, dass sie nicht dem aktuellen Stand der Technik gemäß heutigen Gesetzen wie z.B. TA-Luft und ATEX entsprach. Um diese Anforderungen erfüllen zu können wurden die Stopfbuchspackungen durch die TA-Luft konforme Gleitringdichtung M481KL-D24 gemäß ATEX Zone 1 II GD cb T3 ersetzt. Bei dieser Dichtung handelt es sich um eine Doppel-Gleitringdichtung mit einem integrierten Lager, ausgeführt als Cartridgeeinheit. Die Dichtung ist selbstschließend.
Besonderheiten sind der integrierte „Kühlflansch“ und der Einsatz einer Polymerisationssperre. Der „Kühlflansch“ wird in dieser Anwendung allerdings nicht zum Kühlen verwendet, sondern zum Heizen, um eine Resublimation des Produktes zu verhindern. Es stehen hier Temperaturen zwischen 155 °C und 200 °C an.
Die Polymerisationssperre, eine Art Labyrinth, ist unterhalb der produktseitigen Dichtung angeordnet und wird mit Stickstoff kontinuierlich gespült. Dadurch wird verhindert, dass das Medium an die Dichtung gelangt, sich dort absetzt und zum Zusetzen der Dichtung führt.
Normalerweise wird eine Polymerisationssperre mit einer Flüssigkeitsvorlage betrieben. Ursprünglich war auch die Verwendung eines medizinischen Weißöls geplant. Die geringfügige Leckage ins Produkt war für den Kunden dann aber doch nicht akzeptabel. Man hat sich deshalb für Stickstoff als Spülgas entschieden, ohne die Dichtung nachträglich zu modifizieren. Für gasförmige Medien wird im Allgemeinen eine Drossel empfohlen, um höhere Durchflussgeschwindigkeiten zu erreichen. Darüber hinaus kann die Leckage über eine Drainage gezielt abgeführt werden, um die Forderungen gemäß TA-Luft zur Reinhaltung der Luft zu erfüllen.
Bedingt durch die hohen Temperaturen wird für die Elastomere auf der Produktseite und teilweise auch auf der Atmosphärenseite ein Spezial-Perfluor-Kautschuk (KH) eingesetzt, der bis 315 °C beständig ist.
Abb. 1: M48KL Rührwerksdichtung
Abb. 2: Gelb = rotierend, blau = stationär, grau = Gehäuse
Mit der jetzigen Dichtungslösung hat der Betreiber seine Anlage auf den aktuellen Stand der Technik umgerüstet und erfüllt somit die Aufl agen des Gesetzgebers gemäß TA-Luft und ATEX in vollem Umfang. Emissionen werden auf ein Minimum reduziert und auch die Arbeitssicherheit erfährt signifikante Verbesserung. Darüber hinaus können die Standzeiten der Dichtung deutlich verlängert werden.
- Destillationsblase: Stahl, Volumen 2,5 m3
- Medium: Hoch siedendes organisches Produkt
- Gefahrstoffklasse des Mediums: giftig
- Betriebstemperatur: 250 °C ... 280 °C
- Maximale Temperatur: 300 °C
- Betriebsdruck: 0,005 ... 1,8 bar absolut (Vakuum)
- Drehzahl: 41 min-1
- Dichtung inkl. Werkstoffe: M481KL-D24/100-E11.1, BQ2KHGE (1.4571)-BQ2V/KHGE (1.4122)
- Anwendung: Rührwerk mit Obenantrieb
- Sperrsystem: TS 1016 mit Kühlschlange und Umwälzpumpe SPU 2040/A006-00
- Sperrmedium: Weißöl
- Sperrdruck: 3 bar
- Fahrweise: Am Dichtungsaustritt hat das Sperrmedium ca. 60 °C
- ATEX: Ex-Zone 1 entspricht II 2 GD cb T3, Temperaturklasse T3
- Polymerisationssperre als Spülung: Einspeisung von Stickstoff, 3 Normliter pro min
Rührwerksdichtungen gemäß TA-Luft und ATEX
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