Großprojekt für eiskalte Prozesse

Kälte ist für die Chemieindustrie ebenso wichtig wie Strom, Dampf und Wasser. Der Kältebedarf in der chemischen Produktion ist oft erheblich: Sei es, um die Abwärme von Reaktionsprozessen abzuführen oder um eine stabile niedrige Temperatur in Logistikbereichen oder Rechenzentren zu gewährleisten. Auch an den drei Chempark-Standorten in Leverkusen, Dormagen und Krefeld-Uerdingen sind Temperaturen unter 0 °C gefragt. Während in Krefeld-Uerdingen die Kälteversorgung dezentral läuft, sorgt an den anderen beiden Standorten der Chempark-Manager und -Betreiber Currenta dafür, dass die Anlagen der einzelnen Betriebe nicht heiß laufen. Um dies zu gewährleisten, wird an jedem Standort ein zentraler Kompressionskälteprozess betrieben. Aus insgesamt fünf Kältezentralen werden 126 MW Kälteleistung bereitgestellt. Die Zentralen sind über weit verzweigte Verteilsysteme mit den einzelnen Produktionsbetrieben der Currenta-Kunden verbunden. Die Kreisläufe erstrecken sich insgesamt auf etwa 60 km.

Die zentrale Kälteversorgung, mit der Verteilung von flüssigem Kältemittel wurde im Werk Leverkusen 1966 begonnen. Das Kältemittel Ammoniak ist wegen seiner guten thermodynamischen Eigenschaften bis heute bevorzugtes Kältemittel bei mittleren und großen Kälteanlagen und so durchläuft es seit den Anfängen beim heutigen Betreiber Currenta folgenden Kreisprozess: Das Kältemittel wird im gasförmigen Zustand in den Kältezentralen mit Verdichtern bei einem Druck von 1,9 bar – das entspricht einer Verdampfungstemperatur von -20 °C – angesaugt, verdichtet und anschließend mithilfe von Kühlwasser in Wärmeüberträgern verflüssigt. Das flüssige Kältemittel wird nun durch das Rohrleitungsnetz zu den einzelnen Betrieben gepumpt. Dort wird der Druck des Ammoniaks in Verdampfern über ein Einspritzventil reduziert und es geht unter Wärmeaufnahme in den gasförmigen Zustand über. So können bei den Betrieben am Standort Leverkusen sogar Temperaturen bis -45 °C erreicht werden. Das gasförmige Ammoniak fließt schließlich zurück zu den Verdichtern der Kältezentrale. Um dort, wieder auf höheren Druck gebracht, die vorher aufgenommene Wärme durch Verflüssigung wieder abzugeben.

Zur Verdichtung stehen mehrere Turboverdichter mit entweder Dampf- oder Elektroantrieb sowie Schraubenverdichter mit Elektroantrieb zur Verfügung. Die Maschinengröße ist dabei so gestaffelt, dass verschiedene Lastzustände energetisch günstig und damit wirtschaflich bedient werden können. Die Anlagen, einschließlich der vor- und nachgeschalteten Nebenanlagen, wurden bzw. werden schrittweise dem jeweiligen Stand der Technik angepasst. Zum Beispiel wurden vor einigen Jahren alle Anlagen mit einem modernen Leitsystem ausgestattet und seitdem aus einer Leitwarte in Leverkusen überwacht und bedient. Die Überwachung und Bewertung des Energieverbrauchs erfolgt mit einem inhouse-entwickelten Energiemanager. In Verbindung mit der Maschinenstaffelung gelingt es so, spezifischen Energieverbrauch an die jeweils aktuellen Lastverhältnisse anzupassen und somit sukzessive zu senken.

Am Standort Dormagen betreibt die Currenta bislang zwei Kältezentralen mit einer Leistung von 54 MW sowie das zugehörige Kältemittelnetz. Der Bedarf ist in den vergangenen Jahren jedoch stetig gestiegen. Dieser Trend wird sich auch in den kommenden Jahren weiter fortsetzen. Der Mehrbedarf an Kälte kann bei gleichbleibender Versorgungssicherheit von den bestehenden Anlagen nicht mehr gedeckt werden. Die aktuellen Erzeugungskapazitäten werden deshalb erweitert und gleichzeitig auch das Ammoniak-Kältenetz auf Gas- und Flüssigkeitsseite ausgebaut

Letzteres wurde bereits realisiert. Ende 2015 gingen – nach rund einem Jahr Bauzeit – die neuen Leitungen in Betrieb. Mit dieser Netzerweiterung können die ersten zusätzlichen Leistungsanforderungen der Kunden erfüllt werden. Für eine weitere Bedarfsdeckung sorgt künftig eine neue Kältezentrale. Sie soll zunächst ca. 6 MW Kälteleistung auf dem erforderlichen Temperaturniveau von -20 °C bereitstellen. Hierfür sind als Hauptkomponenten mehrere Schraubenverdichtereinheiten geplant, die zu den größten ihrer Art zählen und von denen weltweit nur wenige betrieben werden. Auch die geplanten Nebenanlagen haben für den Bereich Kältetechnik eher ungewöhnliche Dimensionen. Da die neue Zentrale mit den zwei vorhandenen im Verbund betrieben werden soll, erfolgt parallel zum Bau auch die Anbindung an das Kältenetz. Aktuell ist die Planungs- und Genehmigungsphase abgeschlossen und die Bauphase kann beginnen.

www.prozesstechnik-online.deSuchwort: cav1016currenta

Projektleiter,Currenta

Currenta liefert in Leverkusen und Dormagen Kälte auf den Temperaturniveaus von -5, -20, -33 und -45 °C. Die Abnehmer benötigen selbst keine komplette Kälteanlage, sondern lediglich eine Verdampferstation mit vergleichsweise geringem Raumbedarf. Die aufgenommene Wärme wird durch die Verbundnetze wieder in die Kältezentrale abgeführt. Der Chempark-Manager setzt in einem Kompressionskälteprozess ausschließlich das energetisch günstige und klimafreundliche Kältemittel Ammoniak ein, das weder zum Treibhauseffekt noch zur Schädigung der Ozonschicht beiträgt. Neben der Kälteleistung unterstützt die Currenta-Kälteversorgung die Partner mit Kontrollen, bei Störungsbeseitigungen, anfallenden Reparaturen, Instandhaltung und Inbetriebnahmen.