Dichtungen für die Düngemittelproduktion

Um die Ernteverluste auszugleichen und das Problem der Welternährung zu lösen, werden kompatible Düngemittel benötigt.

Jeden Tag nimmt die Weltbevölkerung um 200.000 Menschen zu, und dieselbe Zahl zieht in urbane Gebiete um. Die UN prognostiziert, dass bis zum Jahr 2050 etwa zehn Milliarden Menschen unseren Planeten bevölkern werden. Um diese wachsende Bevölkerung ernähren zu können, muss die Landwirtschaft nach Angaben der FAO bis 2050 die Nahrungsproduktion um 50 % gegenüber 2012 steigern. Zudem führt der Klimawandel zu einem verstärkten Auftreten von Schädlingsbefall, der die Ernteerträge bedroht. Es besteht ein dringender Bedarf an verträglichen Düngemitteln, um Ernteverluste zu kompensieren und das globale Ernährungsproblem zu adressieren. Ein weltweit agierender Hersteller von Dichtungen leistet durch die Bereitstellung spezialisierter Dichtungstechnologien Unterstützung für einen Düngemittelproduzenten in Katar, was zur sicheren und effizienten Produktion beiträgt.

Ein grundlegendes Problem stellte sich dem Düngemittelproduzenten: Die Dichtungen in den Carbamat-Förderpumpen versagten regelmäßig nach einer sehr kurzen Betriebszeit von nur zwei Wochen bis zu drei Monaten. „Die ursprünglich eingesetzten Gleitringdichtungen waren für diesen Einsatz ungeeignet“, erläutert Gabriela Lopez Martinez, Anwendungsingenieurin im Bereich Öl und Gas bei EagleBurgmann. Die Dichtungen wiesen schnell hohe Leckageraten auf und versagten frühzeitig. „Ein kritischer Faktor war die Verwendung von hochreinem Wasser als Sperrflüssigkeit, das aufgrund seiner geringen elektrischen Leitfähigkeit zu elektrischer Korrosion auf den Dichtungsoberflächen führte. Weitere signifikante Probleme waren das Abplatzen des Siliziumcarbids und das Erweichen des verwendeten Kohlenstoffs“, fügt sie hinzu. Da die Pumpen noch unter Garantie waren und der ursprüngliche Dichtungslieferant das Problem auch nach mehreren Anläufen nicht beheben konnte, wandte sich der Pumpenhersteller an EagleBurgmann, um eine dauerhafte Lösung für die wiederholten Ausfälle der Dichtungen zu finden, erklärt Lopez.

Alternative zu den defekten Dichtungen

Aufgrund einer langjährigen Geschäftsbeziehung wandte sich der Pumpenhersteller an EagleBurgmann. „Es war eine anspruchsvolle Anwendung. Es galt, eine Lösung zu entwickeln, die sowohl eine niedrige Leckagerate aufweist als auch chemische Schäden durch Oxidation vermeidet, die durch den Sauerstoffgehalt des Wassers und die Temperatur im Dichtspalt entstehen könnten“, unterstreicht Lopez. „Wir entschieden uns für EagleBurgmanns SHI Gleitringdichtungen.“ Diese Art von Dichtung ist aufgrund ihrer Konstruktionsmerkmale, wie dem lose eingelegten Gleitring, besonders für extrem hohe Drücke, Gleitgeschwindigkeiten und Temperaturen geeignet. Die Auswahl der Materialien für die Gleitflächen war besonders herausfordernd. „Zunächst setzten wir auf die DiamondFace®-Technologie sowohl für den Gleitring als auch für den stationären Gegenring. Diese Methode ist in der Öl- und Gasindustrie weit verbreitet und bewährt“, erklärt Lopez. Jedoch konnten die wiederholten Dichtungsausfälle und Leckagen mit dieser Kombination aus harten Gleitmaterialien nicht erfolgreich behoben werden.

Die richtige Lösung dank des Wissenstransfers aus verschiedenen Branchen

Ein starker Pluspunkt bei EagleBurgmann ist die interdisziplinäre Zusammenarbeit zwischen den Abteilungen. Die Unternehmensdivision „Technical Sales Support“ bündelt Fachkräfte aus verschiedenen Branchen und Märkten unter einer Leitung. „Wir führen regelmäßig Teamsitzungen durch, um den Wissensaustausch zwischen den Ansprechpartnern verschiedener Branchen zu gewährleisten“, sagt Lopez. In diesen Meetings werden anspruchsvolle Einsatzmöglichkeiten erörtert. „Nachdem die ursprüngliche Hart-Hart-Kombination nicht erfolgreich war, präsentierte ich das Problem während unserer ‚Teamtafel‘ den Kollegen“, erklärt Lopez. Daraufhin wurde eine Lösung durch die Kraftwerksabteilung vorgeschlagen.

„Der Einsatz von hochreinem Wasser als Sperrflüssigkeit ist üblich in der Kraftwerksindustrie, jedoch nicht in der Öl- und Gasindustrie“, erklärt Maximilian Huber aus der Kraftwerksabteilung. „Aufgrund der sehr niedrigen elektrischen Leitfähigkeit dieses Wassers kann die elektrische Ladung, die durch Reibung an den Gleitflächen entsteht, nicht durch das isolierende Wasser abgeleitet werden. Dies führt zu Korrosion an den Gleitflächen.“

Die Kraftwerksabteilung hatte aus verschiedenen Anwendungen gelernt, dass das Problem effektiv mit einer Kombination aus DiamondFace® und Buka 30 (kohlenstoff-siliziumimprägnierten Materialien) als Gleitmaterialien behoben werden kann. „Diese Methode hat sich bei Gleitringdichtungen bewährt, die in Hochgeschwindigkeitsanwendungen mit hochreinem Wasser arbeiten müssen. Sie steigert die Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit der Dichtungen und senkt die Betriebskosten“, erläutert Huber. Diese Lösung führt zu einer niedrigeren Leckagerate als Kombinationen aus harten Materialien. EagleBurgmann setzt diese Technologie bereits seit über zehn Jahren in Kraftwerksanwendungen ein.

EagleBurgmann SHI-Gleitringdichtungen sind durch einen lose eingelegten Gleitring und weitere konstruktive Merkmale speziell für sehr hohe Drücke, hohe Gleitgeschwindigkeiten und hohe Temperaturen ausgelegt.

Eine erprobte und bewährte Lösung

Ein entscheidender Vorteil dieser Lösung war ihre bewährte Effektivität durch strenge Tests bei EagleBurgmann. „Umfangreiche Labortests und praktische Einsätze haben bewiesen, dass die DiamondFace®-Beschichtung elektrisch isolierend wirkt und somit gegen elektrische Korrosion beständig ist“, stellt Lopez klar. EagleBurgmann konnte die Ursachen der Ausfälle identifizieren und entwickelte eine Lösung, die den anspruchsvollen Bedingungen standhält, einschließlich hoher Gleitgeschwindigkeiten (>31 m/s) und der Verarbeitung einer carbamathaltigen Flüssigkeit, die zur Kristallbildung neigt. Die SHI Gleitringdichtung wird durch zwei Verfahren abgesichert: Plan 54, der bereits in der Originaldichtung implementiert wurde, und Plan 32, der externes Spülen vorsieht; beide nutzen deionisiertes Wasser. Plan 32 wird eingesetzt, um die Ansammlung und Kristallisation des Mediums in Toträumen zu verhindern, was zu Blockierungen und damit zu einem vorzeitigen Versagen der Dichtungen führen kann. „Mit Plan 54 wird gewährleistet, dass die Prozessflüssigkeit nicht in die Umwelt gelangt und somit Umweltschäden vermieden werden“, erklärt Huber.

Diese Lösung wirkt sich positiv auf die Betriebskosten (OPEX) aus durch die längere Haltbarkeit der Dichtungen. Die Einsatzdauer der Dichtungen konnte auf über fünf Jahre verlängert werden, ohne dass ein Austausch notwendig war. „Während der sechsmonatigen Testphase waren keine Anpassungen erforderlich. Mittlerweile sind die Dichtungen seit fünf Jahren ohne jegliche Ausfälle in Betrieb. Zudem führt die geringere Leckagerate zu einem saubereren Produktionsprozess“, bestätigt Lopez.

„Dieses Projekt ist ein ausgezeichnetes Beispiel für unseren Ansatz ‚Innovating together‘“, erklärt Huber. Das umfasst die gemeinsame Entwicklung mit Kunden oder innerhalb des Unternehmens. Dieser Ansatz ermöglicht es mehreren Personen, sich an der Diskussion und Lösungsfindung zu beteiligen. Die Konstanz in der Führung und regelmäßige Besprechungen über komplexe Anwendungen tragen erheblich dazu bei, unser Wissen und unsere Kompetenzen zu erweitern“, unterstreicht Lopez. Auch die globale Präsenz von EagleBurgmann spielte eine Schlüsselrolle für den Erfolg des Projekts. EagleBurgmann Japan stützte sich auf eine starke Partnerschaft mit dem lokalen Pumpenhersteller und übernahm die gesamte Kundenkommunikation, während EagleBurgmann Deutschland die Lösung entwickelte und die notwendigen Tests durchführte.