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Niederdruckregler Mischsäure-Einsatz – Zwei Seiten der Membran

| Autor / Redakteur: Murad Schonath* / Wolfgang Ernhofer

Zur Sprengstoffherstellung wird aggressive Mischsäure verwendet. Damit es nicht kracht, sind selbstständig arbeitende Druckregler im Einsatz, die für eine zuverlässige Stickstoffüberlagerung sorgen. Einziges Problem: Die Anfälligkeit der Membrane gegenüber dem Säuregemisch-Kondensat.

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In der Detailansicht ist die Doppel-Membran deutlich zu erkennen, die auf der produktberührenden Seite aus Perfluorkautschuk, auf der produktabgewandten Seite aus gewebeverstärktem Fluorkautschuk gefertigt ist.
In der Detailansicht ist die Doppel-Membran deutlich zu erkennen, die auf der produktberührenden Seite aus Perfluorkautschuk, auf der produktabgewandten Seite aus gewebeverstärktem Fluorkautschuk gefertigt ist.
(Bild: Zuercher Technik)

Bei der Sprengstoffherstellung spielen der Einsatz von Salpeter- und Schwefelsäure und deren Mischung – auch als Mischsäure bezeichnet – eine wichtige Rolle. Die Société Suisse des Explosifs (SSE) ist eine Industriegruppe, die in der Produktion von zivilen Sprengstoffen, Feinchemie und Pyrotechnik tätig ist. Ihr Hauptsitz befindet sich in Brig, im Herzen der Schweizer Alpen. Dort wird die Mischsäure zur Sprengstoffproduktion eingesetzt.

Die industrielle Herstellung von Sprengstoffen und deren Kontrolle erfordert spezielle Kenntnisse und eine lange Erfahrung. Um die Zünd-/Explosionsfähigkeit der Sprengstoffgemische zu unterbinden, wird mit Stickstoff überlagert. Diese Stickstoffüberlagerung wird mit selbsttätig – ohne Fremdenergie – arbeitenden Druckreglern gewährleistet. Die eigentliche Herausforderung dabei ist nicht der Prozess an sich, sondern das Kondensat der Mischsäure aus Schwefel- und Salpetersäure, welches durch die Einwirkung der Sonneneinstrahlung entsteht. Diese Mischsäure wirkt extrem aggressiv auf sämtliche verwendete Materialien, die mittel oder unmittelbar mit der Mischsäure in Kontakt kommen.

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Durch das aggressive Säuregemisch mussten die Druckregler im Intervall von zwei bis drei Monaten ausgetauscht und vollständig revidiert werden, da die üblichen und an sich chemietauglichen PTFE-Membranen den Belastungen nicht Stand hielten und porös und damit unbrauchbar wurden. Die Folgen liegen auf der Hand – Produktionsunterbrechung und zusätzliche Kosten.

Insbesondere liegt das Problem weniger beim verwendeten Gehäusematerial, sondern vielmehr an der ursprünglich verwendeten PTFE-Membrane. Dieses Membranmaterial wird nach relativ kurzer Zeit durch die Mischsäuregase porös und damit undicht. Eine undichte Membran führt zu Reglerausfall und bedeutet Störung, Produktionsausfall und Kosten.

Um diese Ausfälle zu vermeiden und die Standzeit markant zu steigern, wurde gemeinsam zwischen dem Hersteller Zuercher Technik und dem Betreiber Société Suisse des Explosifs an einer anwendungsspezifischen Lösung des Problems gearbeitet. Dabei wurden die unterschiedlichsten Konstruktionen und Materialien getestet. In diesen Tests hat sich herausgestellt, dass produktberührend einzig ein Perflourkautschuk (FFKM) / Kalrez-basiertes Membranmaterial den Anforderungen stand halten kann.

Hinzu kommt, dass für diese Anwendung die Konstruktion der Druckreglermembran komplett überarbeitet werden musste. Das Membranmaterial musste nicht nur stabil, diffusionsdicht, sondern auch flexibel und leichtgängig in seiner Regelcharakteristik bei unterschiedlichsten und wechselnden Außeneinflüssen sein. Speziell die Wintermonate stellen mit den Minustemperaturen höchste Anforderungen an das verwendete Material. Hierzu wurde die produktseitige FFKM / Kalrez-Membran auf der produktabgewandten Seite mit einer gewebeverstärkten Fluorkautschuk (FKM)-/Viton-Membran ergänzt. Durch diese Doppel-Membran-Konstruktion wurde die Standzeit der Druckregler erheblich verbessert. Die Druckregler sind nun seit mehr als eineinhalb Jahren im Einsatz und arbeiten nach wie vor störungsfrei.

* * Der Autor arbeitet bei Zuercher Technik, Sissach/Schweiz. Kontakt: Tel. +41-61-97510-10

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