Pumpen für grünen Sprit

Jens Voigt

Die heute bereits in großen Mengen zum Einsatz kommenden Biokraftstoffe der ersten Generation (Biodiesel und Bioethanol) werden aus hochwertigen, natürlichen Produkten wie Ölen, Zucker und Stärke hergestellt und meist mit traditionellen Kraftstoffen verschnitten. Als Technologie der Zukunft bieten die sogenannten Biokraftstoffe der zweiten Generation (Biomass-to-Liquid, BtL) die Möglichkeit, die gesamte Pflanze zur Kraftstoffproduktion zu verwenden. Momentan werden zwei Verfahren verfolgt: Auf der einen Seite das enzymatische zellulose-basierte Nassverfahren, auf der anderen Seite das Fischer-Tropsch-Verfahren. Dabei wird Biomasse unter hohem Druck und hoher Temperatur in ein Synthesegas umgewandelt. In weiteren Verfahrensschritten entstehen aus diesem Gas synthetische Kraftstoffe. Deren Eigenschaften lassen sich auf die verfügbare Motorentechnik einstellen, was sich günstig auf das Brennverhalten und die Schadstoffemissionen auswirkt. Prognosen gehen davon aus, das, je nach Intensität der politischen Förderung, bis 2030 rund 20 % des Gesamtkraftstoffbedarfs durch BtL abgedeckt werden könnten.

Welches Biofuel-Verfahren auch immer favorisiert wird – ein Trend ist eindeutig: Um die ambitionierten politischen Ziele erfüllen zu können, sind größere Anlagen erforderlich. Die Entscheidung von Choren Industries, eine Großanlage zur Produktion von 200 000 t BtL im Jahr zu bauen, unterstreicht diese Einschätzung.

Für die Hersteller von Pumpen und verwandten Systemen ist hier ein schnell wachsender Markt mit einem weiter hohen Wachstumspotenzial entstanden, der allerdings nicht mit Einfachangeboten von der Stange zufrieden ist. Zum einen sind die zu fördernden Medien korrosiv und/oder abrasiv; zum anderen fahren die Prozesse auf einem teilweise hohen Temperatur- und Druckniveau. Ex-Schutz-Ausführungen sind aus nahe liegenden Gründen Standard. Und für die zu erwartenden Großanlagen sind qualitativ hochwertige Aggregate großer Leistung erforderlich.

Die technischen Eintrittsbarrieren sind also hoch. Hinzu kommt, dass die mit der Planung und Errichtung beauftragten Anlagenbauer bevorzugt mit einem Hersteller arbeiten, der möglichst die gesamte zum Handling der Medien benötigten Produktpalette aus einer Hand offeriert. Überdies ist ein globaler Service gefragt. Auch spielt die Qualität der Aggregate (Standzeit, Energieeffizienz, Wartungsaufwand) eine zunehmend größere Rolle, nimmt doch der Preiskampf im Biofuel-Markt zu. Da trennt sich schnell die Spreu vom Weizen, bleiben nur mehr wenige global aufgestellte Pumpenanbieter übrig.

Ein wichtiger Anbieter im Wachstumsmarkt Biofuel-Pumpen ist Bran+Luebbe mit Sitz in Norderstedt: Der traditionsreiche Mittelständler tritt – gestärkt durch die international aktive Mutter SPX Process Equipment und deren global verfügbarem Verkaufs- und Service-Netzwerk – weltweit als Hersteller von Dosier- und Pro-zesspumpen, Prozesssystemen sowie Analysengeräten an und konnte sich rasch als professioneller Partner der Biofuel-Industrie profilieren. Weltweit sind bereits Bran+Luebbe Pumpen in diversen Biofuel-Anlagen im Einsatz. Das Unternehmen liefert Standard-Dosierpumpen und komplette Dosiersysteme für Biodiesel- und Bioethanol-Anlagen sowie Spezialpumpen für die Umwandlung von Biomasse in Biokraftstoff (BtL).

Eine Empfehlung war sicher, dass die Pumpen seit vielen Jahren bereits in der Petrochemie und Chemie arbeiten. Die Betreiber dort zeigen sich von den präzisen Dosierpumpen ebenso überzeugt wie von den leckagefreien, Ex-geprüften Prozesspumpen. Basis der raschen Anerkennung im Biofuel-Markt war und ist auch das breite Produktportfolio, kombiniert mit dem langjährigen technischen Know-how im Bereich der Dosiertechnik. Nicht zuletzt profitieren die Betreiber von zusammen mit Forschungsinstituten entwickelten innovativen und wegweisenden Pilotprojekten.

Eine Besonderheit: Bran+Luebbe hat seine Pumpen im Baukastensystem entwickelt, kann die Aggregate somit entsprechend den Betreiberanforderungen konfigurieren. Zudem ist das Unternehmen in der Lage, auch vertikale Aggregate anzubieten – Anlagenbauer wie Betreiber schätzen diese Bauweise, weil sie viel Platz einspart.

Für den Einsatz in Biofuel-Anlagen eignen sich besonders ProCam- und Novados-Membranpumpen:

Bei den ProCam-Dosierpumpen handelt es sich um horizontal aufgestellte, hermetisch dichte Membranpumpen mit mechanisch angelenkter PTFE-Doppelmembrane. Die Hublängenverstellung erfolgt in der Standardausführung manuell; optional ist eine elektromotorische Variante verfügbar, auch mit integrierter Reglerelektronik. Aufgrund des flexiblen Baukastensystems sind durch Kombination von Triebwerkselementen Mehrfachpumpen mit bis zu sechs Dosierköpfen verfügbar.

Novados-Dosierpumpen mit hydraulisch angelenkter Doppelmembrane sind als horizontale und vertikale Ausführung erhältlich. Die horizontale Baureihe erleichtert den Zugriff auf die Pumpen, während bei der vertikalen Baureihe viele Triebwerke und Pumpenköpfe auf kleinster Grundfläche kombiniert werden können. Die gemeinsamen Merkmale der horizontalen und vertikalen Baureihe: Kombinierbarkeit der Triebwerke, Hublängenverstellung und die Möglichkeit zur Dosierstromkontrolle und -anpassung. Eine interessante Option ist die drehzahlregelbare Ausführung Novados Speed, deren Antriebe mit Frequenzumformer auch in Ex-Ausführung bereitstehe .

Beide Pumpen-Bauarten zeichnen sich aus durch die Konzeption als Membranpumpe mit Membranüberwachung – das bietet dem Betreiber hohe Betriebssicherheit. Die patentierte Membranlagensteuerung gewährleistet, dass die Membran auch bei kritischen Betriebszuständen, wie z. B. saug- und druckseitigen Rohrleitungsblockagen, nicht beschädigt wird. Dieses System erlaubt es der Membran, sich frei im Produktraum zu bewegen. So können auch Suspensionen dosiert werden. Die robuste Getriebetechnik gewährleistet eine hohe Verfügbarkeit und Lebensdauer bei geringen Wartungsanforderungen.

Bei beiden Pumpen funktioniert die Hublängeneinstellung zur Anpassung des Förderstroms mittels der einzigartigen Schrägkurbelwelle: Mithilfe einer Verstellspindel wird die Schrägkurbelwelle axial verschoben, sodass sich die Hublänge und damit das Hubvolumen linear verändern. Die Konstruktion ermöglicht eine Einstellung sowohl bei Stillstand als auch während des Betriebes. Die Hublänge kann auf 0,02 mm genau eingestellt werden. Wichtig: Per variablem Drehzahlantrieb ist eine Förderstromanpassung bei gleichzeitiger Beibehaltung des Mischungsverhältnisses möglich.

Die Muttergesellschaft SPX Process Equipment ist mit Pumpen von Bran+Luebbe und Plenty Mirrlees, mit Mischern von Lightnin sowie Spezialfiltern von Plenty Filters schon seit Jahren im Bereich des Fluid Handlings in der Petrochemie und Chemie aktiv und somit bestens für die Biofuel-Industrie positioniert.

Eine typische Biofuel-Anlage besteht aus einer von Plenty beigestellten Vorfilterung für das Ausgangsmaterial, das dann per Novados-Pumpe mit Methanol und der Katalysator-Lösung vermischt und in großen Tanks zum Absetzen gelagert wird. Mithilfe einer Dosierpumpe der Baureihe ProCam wird anschließend das am Boden des Tanks abgesetzte Glycerin entfernt. ProCam-Pumpen dosieren auch Schwefelsäure bzw. Kalilauge zur pH-Wert-Einstellung und sie fördern Denaturierungsmittel und Enzyme.

Manuell betriebene Einzelpumpen bzw. vollautomatisierte Pumpen- und Mischsysteme dosieren und vermischen schließlich präzis die vorgegebenen Mengen an Biofuel zum fossilen Kraftstoff. Der Betreiber kann sowohl im Batch- wie auch beim kontinuierlichen Betrieb von einem stets gleich bleibenden Mischergebnis ausgehen.

cav 433

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Arbeitsgemeinschaft Qualitätsmanagement Biodiesel