Seitenkanalpumpe bewährt sich für Retrofit. Pumpenplätze in der Raffinerie

Die Hochdruckseitenkanalpumpen der Baureihe SHP bewähren sich in großer Anzahl beim Einsatz in US-amerikanischen Gasfeldern. Sie besetzen die technologische Nische zwischen dem üblichen Mengen-Druck-Bereich von Verdränger- und Kreiselpumpen und vereinen dabei die Vorteile beider Förderprinzipien. Die SHP erlaubt damit ein wirtschaftliches Retrofit von Pumpenplätzen, wie das Beispiel der Raffinerie PCK in Schwedt zeigt.

Die Seitenkanalpumpe SHP eignet sich für die Förderung von feststofffreien Flüssigkeiten, von Medien mit einem erhöhten Gasanteil bis etwa 20 %Vol. sowie insbesondere von Flüssiggasen und Leichtsiedern – wie sie in Raffinerien anfallen und weiterverarbeitet werden. Für den Einsatz in der Erdöl- und Erdgasindustrie hat Sero die SHP strikt nach dem US-amerikanischen Raffinerie-Regelwerk API 610 bzw. der internationalen Richtlinie EN ISO 13709 entwickelt. Gleichzeitig wurde sie als Doppel-Barrel-Pumpe ausgelegt: Ihre zwei massiven, drucktragenden Mantelgehäuse um den Hochdruck-Hydraulikbereich herum erfüllen in den rauen und in der Regel explosionsgefährdeten Einsatzbereichen höchste Sicherheitsansprüche. So besitzt der äußere Mantel eine Prozessanschlussverschraubung, in die ein Standarddrucktransmitter montiert werden kann: Eine Leckage am inneren Mantel ist somit sicher detektierbar, während der äußere Mantel weiterhin absolut dicht hält.

„Arbeits- und Umweltsicherheit gepaart mit Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit. Für uns von PCK waren dies wesentliche Voraussetzungen, um bei der Modernisierung eines Pumpenplatzes den Einsatz dieser Hochdruckpumpentechnologie überhaupt in Erwägung zu ziehen“, blickt Frank Stargardt, Leiter der Kontraktorenbetreuung bei PCK in Schwedt an der Oder und Projektleiter des Retrofits zurück. „Heute – nach zwei Jahren in Betrieb – können wir sagen, dass der Umstieg von den wartungs- und kostenintensiven Verdrängerpumpen auf die SHP-Seitenkanalpumpe eine richtige und zukunftsweisende Entscheidung war.“

Rohöl-Verarbeitung in Deutschland

Die PCK Raffinerie GmbH in Schwedt verarbeitet jährlich rund 12 Mio. t Rohöl zu Mineralöl und petrochemischen Erzeugnissen. Hauptprodukte sind Diesel, Benzin, Kerosin, Flüssiggas, Heizöl und Bitumen. Zudem war PCK eine der ersten Raffinerien in Deutschland, die Biokraftstoffe eingesetzt hat und ist heute selbst ein bedeutender Hersteller von hochwertigen Biokraftstoffkomponenten.

Frank Stargardt und sein Team haben sich der Modernisierung eines Pumpenplatzes angenommen, an dem bislang zwei redundant aufgestellte Verdrängerpumpen relativ kleine Mengen druckverflüssigten Iso-Butans mit großen Differenzdrücken förderten. „Das Retrofit war betriebstechnisch erforderlich, da an den Kolbenmembranpumpen immer häufiger Antriebs- und Hydraulikprobleme auftraten“, berichtet der Projektleiter. „Dies führte zu hohen Reparatur- und Wartungskosten, die wir auf jeden Fall in den Griff bekommen wollten.“ Der grundsätzlich mögliche Einsatz einer einstufigen Kreiselpumpe mit Übersetzungsgetriebe schied aus verschiedenen Gründen aus. Teuer in der Anschaffung, zu laut im Betrieb und zu aufwendig und schwierig in der Ersatzteilversorgung und Wartung. Ganz anders sah dies bei der SHP-Seitenkanalpumpe aus: kosteneffizient in der Anschaffung, wartungsfrei im Alltagsbetrieb, schnelle Verfügbarkeit der Pumpe selbst wie auch evtl. von Ersatzteilen sowie schneller Support direkt vom Hersteller und durch die in das Raffineriegelände voll integrierten Pumpen-Servicepartner.

Hoher Gasanteil tolerierbar

Hinzu kamen handfeste förder- und auslegungstechnische Vorteile der bis zu achtstufig konfigurierbaren, kompakten SHP. So sind Seitenkanalpumpen im Allgemeinen prädestiniert für die Kombination kleiner Fördermengen bei großer Förderhöhe. Im Extremfall erreicht die SHP bei einer Fördermenge von nur 1 m3/h eine Förderhöhe von knapp 1200 m und startet dort gleichzeitig mit einem NPSHR-Wert von 19 cm, der die bauliche Integration der SHP in den Prozess vereinfacht. Eine weitere der besonderen Eigenschaften, die besonders im Raffinerieumfeld von Bedeutung ist, ist die Möglichkeit, sehr niedrigviskose und/oder gasbeladene Medien zu fördern, ohne dass der Förderstrom im Prozess abreißt. Während die Praxis zeigt, dass Kreiselpumpen bei Medien mit einer nur etwa 5 bis 8 %igen Gasbeladung keine zuverlässige Förderung mehr gewährleisten können und manche Verdrängerpumpen überhaupt keine Gasbeimengung vertragen, ist die SHP in der Lage, selbst Gasanteile bis 20 % problemlos mitzufördern, ohne dass der Förderstrom komplett abreißt. „Der niedrige NPSHR der Pumpe ist ein großer Vorteil“, so Frank Stargardt, „Erforderliche Zulaufhöhen können minimal sein. Die Dampfdruckunterschiede durch die relativ großen Temperaturschwankungen im Sommer- und Winterbetrieb spielen quasi keine Rolle.“ Konzeptbedingt ist die SHP immer mit einer sogenannten NPSH-Stufe bestehend aus einem Kreiselpumpenlaufrad und dem patentierten Axialspiralgehäuse ausgestattet, was die kavitationsfreie Förderung nahe des Dampfdrucks ermöglicht.

An das API-Regelwerk angepasst

Mit der Konstruktion der Pumpe nach API 610 bzw. EN ISO 13709 ist es gelungen, die eigentlich auf Kreiselpumpen bezogenen Normvorgaben dieses Raffinerieregelwerks bis auf wenige prinzipbedingte Ausnahmen umzusetzen. Alle wesentlichen konstruktiven Vorgaben, insbesondere die für Anwender in der Erdöl- und Erdgasindustrie letztlich relevant sind, werden durch die SHP voll erfüllt. Dies war eine ganz besondere Herausforderung, da die Seitenkanaltechnologie nirgendwo in dem etwa 200-seitigen API-Regelwerk auftaucht und etliche Konstruktionsdetails aus klassischen Seitenkanalpumpen nicht regelkonform übernommen werden konnten. Für die SHP-Hochdruckpumpe mussten viele neue Detaillösungen erdacht werden.

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