Schlauchventile in der Titandioxidproduktion

Absolut zuverlässig

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Schlauchventile bieten entscheidende Vorteile beim Absperren und Regeln von schüttgutartigen und pulverigen Produktströmen sowie von kristallisierenden Flüssigkeiten und abrasiven Schlämmen mit grobkörnigen Partikeln. Sie haben in geöffnetem Zustand einen vollen, geradlinigen Durchgang und sind absolut gasdicht. Diese robusten Armaturen erfüllen selbst die höchsten Anforderungen in der Titandioxidproduktion.

Dipl.-Ing. Raimo Lavikainen

Das weltweit am häufigsten benötigte weiße Pigment ist Titandioxid (TiO2). Es hat die Hauptaufgabe, bei weißen Produkten wie Farben, Beschichtungen, Kunststoffen, Papier, Fasern, Nahrungsmitteln und Kosmetika, Glanz und Deckfähigkeit sicherzustellen. Kemira Pigments in Finnland, einer der führenden Produzenten von Titandioxid, stellt das Pigment mit Hilfe des mehrstufigen Sulfatverfahrens her. Das Ausgangsmaterial ist Ilmenit, Titanschlacke und Rutil. Im Kemira-Verfahren wird im ersten Schritt das getrocknete und gemahlene Ilmenit mit Schwefelsäure gemischt.
Verstopfungs-, Leckage- undWartungsprobleme beseitigt
Für diesen Reduktionsprozeß des Ilmenits werden sehr aggressive Chemikalien und abrasive Schrottspäne benötigt. Diese Prozeßbedingungen erfordern Armaturen, die selbst unter diesen harten Betriebsbedingungen zuverlässig arbeiten. Alle Reduktionsbehälter haben jeweils zwei Hauptventile, ein Überström- und ein Ablaßventil. In der Vergangenheit wurden an diesen Stellen gummierte Schieber verwendet. Doch war deren Zuverlässigkeit unter den harten Prozeßbedingungen nicht ausreichend. Jetzt kommen hier die einfach aufgebauten Schlauchventile zum Einsatz.
Die Armaturen in den Auslässen werden nur zweimal täglich betätigt. Fehlfunktionen würden die Betriebs- und Wartungskosten schnell in die Höhe treiben. Erste Tests mit Schlauchventilen zeigten, daß sie auch unter extremen Prozeßbedingungen sehr lange Standzeiten erreichen. Aufgrund dieser Versuche ersetzte Kemira an 24 Stellen die bisherigen Armaturen durch Schlauchventile. Damit waren alle Verstopfungs-, Leckage- und Wartungsprobleme gelöst. Heute werden Wartungsarbeiten nur noch anläßlich der planmäßigen Revision, die alle zwei bis drei Jahre stattfindet, durchgeführt. Dabei werden die Manschetten der Schlauchventile routinemäßig ersetzt.
Bei Not-Aus muß Sicherheitgarantiert sein
Um die geforderte hohe Produktqualität des weißen Pigments zu erreichen, werden die TiO2-Partikel in einem Naßmahlverfahren zu einem sehr feinen Pulver verarbeitet. Unter normalen Betriebsbedingungen läuft die Naßmahlanlage kontinuierlich rund um die Uhr. Die Auslaßventile sind immer geöffnet. Lediglich bei unvorhergesehenen Betriebsunterbrechungen müssen sie schnell und zuverlässig schließen, um zu verhindern, daß mit dem feinen Titandioxidschlamm auch die sehr kleinen Mahlkörper ausgetragen werden.
Nach den positiven Erfahrungen mit Schlauchventilen beim Handling abrasiver Medien wurden bei Kemira auch an diesen kritischen Stellen Schlauchventile getestet. Durch den freien Durchgang bei Offenstellung unterliegen diese Armaturen nahezu keinem Verschleiß. So sanken die Wartungs- und Ersatzteilkosten für diese Auslaßstellen drastisch. Daraufhin wurden alle Auslaßstellen an den Naßmahlanlagen mit diesen Schlauchventilen ausgerüstet. Da sich an den elastischen Manschetten keinerlei Inkrustierungen dauerhaft bilden können, ist auch bei havariebedingten Betriebsunterbrechungen ein zuverlässiges Schließen garantiert. Eine vorbelastete Feder in den pneumatischen Stellantrieben dieser Armaturen stellt sicher, daß der Schließmechanismus bei Not-Aus-Schaltung selbst dann zuverlässig funktionieren würde, wenn der Kompressor der Druckluftversorgung ausgefallen wäre.
Abrasivität als Herausforderung
Die Nachbehandlung des Titandioxids bestimmt die endgültige Qualität des Pigments. Wegen der außergewöhnlichen Abrasivität ist dieser Prozeßschritt eine Herausforderung an die eingesetzten Armaturen und deren zuverlässige Funktion. Bei Kemira wurden in der Vergangenheit spezielle Kugelventile in diesem Anlagenteil verwendet. Doch kam es dabei immer wieder zu Leckagen. Um sicher zu verhindern, daß sich bereits endbehandelte und noch unbehandelte Schlämme vermischen und die Qualität des Produktes beeinträchtigen, kann an diesen Stellen keine noch so geringe Leckage geduldet werden.
Auch hier erwiesen sich die Schlauchventile in einer 18monatigen Testperiode als absolut zuverlässig. Nach diesem Dauertest wurden die Schlauchventile ausgebaut und gemeinsam mit dem Ventilhersteller auf Verschleiß untersucht. Es konnten keinerlei Verschleißspuren festgestellt werden. So wurden auch in diesem sehr abrasiven Umfeld alle Absperrstellen mit Schlauchventilen ausgestattet. Die ersten für Testzwecke eingebauten Schlauchventile arbeiten seit über drei Jahren ohne jede Beeinträchtigung, völlig sicher und leckfrei. In dieser Zeit mußte keine Manschette ersetzt werden. Die Schlauchventile werden aber nicht in der Titandioxidproduktion von Kemira eingesetzt, sondern auch in der Abwasserbehandlung. Aufgrund der verwendeten Stopfbuchspackungen und der relativ offenen Dichtzonen sind Metallarmaturen bei der Förderung von Kalkschlamm recht störanfällig. Im Gegensatz dazu ist die Kristallisation für Schlaucharmaturen absolut kein Problem. Deshalb hat der finnische Pigmenthersteller Kemira zwischenzeitlich über 30 Schlauchventile auch in seiner Abwasserbehandlung installiert.
Auf anwenderspezifische Bedürfnisse anpaßbar
Die Schlauchventile eines in Finnland beheimateten Anbieters sind in Größen von DN 25 bis DN 1000 für Systemdrücke vom Vakuum bis zu 100 bar verfügbar. Die Manschetten der Schlauchventile können mit Öffnungslaschen geliefert werden. Sie gewährleisten auch bei hohen Temperaturen, niedrigen Drücken und in Anwendungen, in denen die Armaturen über längere Zeit geschlossen bleiben, ein zuverlässiges Öffnen der Armatur. Für Regel- oder Drosselaufgaben und Vakuumanwendungen sind spezielle Manschettenkonstruktionen verfügbar. Eine spezielle Zweischichtmanschette wurde für besonders abrasive und aggressive Einsätze, für die spezielle Werkstoffkombinationen erforderlich sind, entwickelt.
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