Alles wieder unter Kontrolle

Wärmeverlust? Überhitzung? Wahrscheinlich muss Ihr Wärmeübertragungssystem überholt werden! Jetzt ist der richtige Zeitpunkt für Sie, Wärmetauscher und Kühltürme wieder unter Kontrolle zu bekommen!

Die chemische Industrie produziert mittels unterschiedlicher Verfahren eine enorme Vielfalt von Chemikalien. In den meisten Fällen ist es allerdings die Reaktion von chemischen Grundstoffen miteinander, die den gewünschten Stoff hervorbringt. Bestimmte chemische Reaktionen benötigen die Zufuhr von Wärme (endotherme Reaktion), andere hingegen geben Wärme ab (exotherme Reaktion). Da diese chemischen Prozesse jeweils unterschiedliche, aber stabile Temperaturen benötigen, spielen Wärmetauscher in der chemischen sowie petrochemischen Industrie eine zentrale Rolle. Für Wärmeübertragungssysteme in der chemischen Industrie gibt es unterschiedliche Konzepte und Technologien sowie eine große Bandbreite von Wärmübertragungsmedien. In den meisten Chemiewerken wird Mineralöl oder Wasser zur Übertragung, Ableitung oder für den Tausch von Wärme in den chemischen Prozessen verwendet. Aber ganz gleich, welche Wärmeträgerflüssigkeit im Einsatz ist - das Wärmeübertragungssystem wird auf jeden Fall über die Jahre aufgrund von Fouling Effizienzeinbußen erleiden. Fouling bezeichnet die Akkumulation von unerwünschten Stoffen wie z.B. Verlackungen, Verschlammung, Algen, Kalk, unlösliche Salze und Mineralien an den Innenflächen des Wärmeübertragungssystems. Dieser Artikel geht näher auf das Problem des Fouling ein und gibt Anregungen, wie man in Wärmeübertragungssystemen Effizienzeinbußen durch dieses Phänomen vorbeugt.

Bei all den Herausforderungen, mit denen man in Wärmübertragungssystemen konfrontiert wird, bietet der Tribologiespezialist Klüber Lubrication hochwirksame Lösungen zur vollständigen Wiederherstellung der Effizienz in Wasserkreisläufen und Kühlsystemen.

Holen Sie mehr aus Ihrem Ölkreislauf heraus

Ganz gleich, ob sie zur Erwärmung oder zur Kühlung von Prozessen dienen, wird in den meisten Wärmeübertragungssystem mit Ölzirkulation für diese Hochleistungsanwendung nach wie vor ein Mineralöl der Gruppe I verwendet. Mineralöle der Gruppe I werden aus Erdöl gewonnen. Bei der Raffinierung wird ein Lösungsmittel verwendet, das Verunreinigungen und Kohlenwasserstoffmoleküle unterschiedlicher Größe im Produkt zurücklässt. Manche Wärmeübertragungssysteme enthalten bis zu hunderttausend Liter Öl als Wärmeübertragungsmedium. Aufgrund ihres günstigen Preises sind Mineralöle der Gruppe I da für Chemieunternehmen natürlich attraktiv.

Die Konstruktion der allermeisten Wärmeübertragungssysteme ist alles andere als perfekt. In den meisten Anlagen wird das Öl erhöhter Belastung ausgesetzt, wenn es mit langsamer Fließgeschwindigkeit an einer starken lokalen Wärmequelle vorbeigeleitet wird. Im Ausdehnungsbehälter kann das Öl außerdem mit Luft in Berührung kommen, wodurch es schneller oxidiert und sich abbaut. Öle der Gruppe I enthalten ungesättigte Kohlenwasserstoffe und Asphaltene, die mit Sauerstoff reagieren und dadurch bei hohen Temperaturen zur Zersetzung neigen.

Bringt man Öle der Gruppe I in Wärmeübertragungssystemen an die Grenze ihrer Leistungsfähigkeit und Lebensdauer, führt dies meist zu Verlackung und Verkokung im gesamten Ölumlaufsystem. Dieses Fouling wird auf längere Sicht die Effizienz der Anlage beeinträchtigen. Der Tribologiespezialist Klüber Lubrication ist sich der in Wärmeübertragungssystemen der chemischen Industrie bestehenden Herausforderungen deutlich bewusst und hat eine umfassende Reihe von Produkten und Lösungen für diesen Anwendungsbereich entwickelt. Die in diesen Produkten verwendeten hoch ausraffinierten und wasserstoffbehandelten Grundöle bieten weitaus höhere Stabilität bei hohen Temperaturen und erreichen dadurch eine längere Lebensdauer.

Optimal auf Anforderungen abgestimmt

Moderne Wärmeübertragungssysteme arbeiten unter anspruchsvollen Bedingungen. In vielen Fällen ist eine Spezial-Wärmeträgerflüssigkeit erforderlich, oder es müssen bestimmte Auflagen wie z.B. NSF H1-Registrierung für den unbeabsichtigten Kontakt mit Lebensmitteln erfüllt werden. Der technologische Fortschritt bei Wärmeträgerflüssigkeiten hat dazu geführt, dass Anwender heute aus einem breiten Angebot von Optionen diejenigen wählen können, die ihren Bedürfnissen am besten entsprechen. Wärmeübertragungsflüssigkeiten mit unterschiedlichem chemischem Aufbau, z.B. auf der Basis von Polyalphaolefin, Polyalkylenglykol oder Silikon, haben in bestimmten Anwendungen zahlreiche Vorteile und bieten sich als geeignete Alternative an, wo herkömmliche Mineralöle an ihre Grenzen stoßen.

Detailanalyse, Überwachung und Wartung

Wenn Sie kürzlich einen durch Mineralöl der Gruppe I verursachten Schaden an Ihrer Anlage entdeckt und eine deutliche Verschlechterung der Effizienz Ihrer Wärmetauscher über die Jahre festgestellt haben, ist für Sie möglicherweise von Interesse, dass Klüber Lubrication Reinigungsmittel anbietet, mit deren Hilfe die Effizienz der Anlage ohne Demontage oder längeren Stillstand wiederhergestellt werden kann. Am Anfang eines effizienten, problemlosen Betriebs von Wärmeübertragungssystemen steht ein gutes Ölüberwachungsprogramm. So wie eine Blutprobe bei der Analyse gesundheitlicher Probleme helfen kann, so kann eine Ölprobe aus dem Wärmeübertragungssystem entscheidende Informationen zur Schadensvorbeugung sowie zu Sicherheitsproblemen bis hin zu möglicher Brandgefahr liefern.

Keine Toleranz für Eindringlinge in Wasserkreisläufen

In den meisten Prozessen, in denen die Wärme nicht so kritisch ist, oder in denen gekühlt werden muss, greifen Unternehmen auf Wasserkreislaufsysteme zurück. Das Problem des Fouling betrifft auch Wasserkreisläufe, da nicht destilliertes Brauchwasser mineralische Salze enthält, die sich an Metallflächen anlagern können. Ein Unterschied zwischen Wasser- und Ölumlaufsystemen besteht bezüglich des Fouling-Faktors, einer mathematischen Größe (normalerweise als Rf oder Rd bezeichnet), die den theoretischen Widerstand gegen Wärmefluss aufgrund eines Schichtaufbaus an den Innenflächen eines Wärmetauschers quantifiziert. Der Fouling-Faktor ist das Verhältnis des Übertragungskoeffizienten eines sauberen Wärmetauschers zu dem derselben Anlage nach Einsetzen des Foulings Die Standard-Fouling-Faktoren industrieüblicher Flüssigkeiten und Gase findet man in einer offiziellen Liste, auf die man problemlos im Internet zugreifen kann.

Ablagerungen hauptsächlich aus Kalk- und Magnesiumverbindungen beeinträchtigen den Wirkungsgrad von Druckluftkompressoren, Kühlern, Wärmetauschen, Vakuumpumpen, Kühltürmen und anderen wasserführenden Anlagen. Ohne geeignete Gegenmaßnahmen führen Ablagerungen, Verschlammung und Verkalkung im Wasserkreislauf zu Effizienzverlust und einem Anstieg des Energieverbrauchs. In schlecht gewarteten Systemen können sich auch Legionellen vermehren und ein Gesundheitsrisiko für im Umfeld arbeitende Personen darstellen. Jahr für Jahr verliert die chemische Industrie Milliarden durch technische Ausfälle und zu hohen Energieverbrauch, die auf Verkalkung von Rohrleitungen in den Produktionsanlagen zurückgehen.

Der schnelle, sichere und einfache Weg zurück zu höchster Effizienz im Betrieb

Wenn man bedenkt, dass Anlagen wie beispielsweise Kühltürme von Haus aus einen Wirkungsgrad von lediglich 70 bis 75 %* aufweisen, kann man sich leicht vorstellen, wie weit dieser bei Aufbau einer 3 bis 6 mm dicken Kalkschicht absinkt. Wasserbasierte Entkalker bieten einen schnellen, sicheren und einfachen Weg hin zu einer sauberen Anlage und der Wiederherstellung höchster Effizienz. Klüber Lubrication bietet eine umfassende Palette von Hochleistungsentkalkern, die zusätzlich noch Benetzungs-, Korrosionsschutz- und Entfettungsmittel enthalten. Diese Produkte dringen in Kalkablagerungen, Rost, Schmutzschichten und Korrosionsnebenprodukte auf wasserbenetzten Flächen in Industrieanlagen ein und entfernen diese. Einige der Hightech-Entkalker enthalten auch Färbemittel, die den Betreiber durch Farbänderung darauf hinweisen, dass Maßnahmen erforderlich sind.

Allerdings eignen sich aufgrund ihrer chemischen Zusammensetzung nicht alle Entkalker für jede Art von Metall. Dies ist insbesondere zu beachten bei galvanisierten Oberflächen oder solchen aus Aluminium, da sie und die entsprechenden Komponenten durch herkömmliche Entkalker auf Basis von Mineralöl oder organischen Säuren angegriffen und beschädigt werden können. Es ist daher ratsam, sich vor der Reinigung eines Wasserkreislaufsystem an einen Spezialanbieter wie Klüber Lubrication zu wenden. Das auf Tribologie spezialisierte Unternehmen bietet technische Dienstleistungen, entwickelt effiziente Reinigungsverfahren und kann auch die Wartungsteams vor Ort bei der Reinigung unterstützen.

Zusammenfassung

Als langjähriger Partner der chemischen Industrie hat Klüber Lubrication eine ganze Reihe von höchst effizienten Produktion für verschiedenste Anwendungen in Wärmeübertragungssystemen entwickelt. Diese hocheffizienten Wärmeübertragungsflüssigkeiten, Reinigungsmittel und Entkalker können helfen, die Effizienz von Wasserkreislauf- und Wasserkühlsystemen wiederherzustellen. Auf Grundlage der individuellen Anforderungen und spezifischen Betriebsbedingungen der jeweiligen Anwendung bietet Klüber Lubrication nicht nur die passenden Produkte, sondern auch unterschiedlichste Dienstleistungen zur Optimierung der Prozesseffizienz.

Von Jonathan Venditti, Global Market Manager Chemische Industrie

Quellen:
https://www.watertechonline.com/process-water/article/14071807/understanding-and-preventing-heat-exchanger-fouling
https://chemicalengineeringsite.in/cooling-tower-efficiency-calculations/#:~:text=Cooling%20tower%20efficiency%20is%20limited%20by%20the%20ambient%20wet%20bulb%20temperature.&text=This%20requires%20very%20large%20tower,in%20between%2070%20to%2075%25.

 

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