„Weil die Chemie stimmt.“ lautet der Slogan des Chemiewerks Bad Köstritz – kurz CWK. Der Hersteller anorganischer Spezialchemikalien aus Thüringen blickt auf eine über 195-jährige Geschichte zurück, die mit der Eröffnung der Saline Heinrichshall im Jahr 1831 begann. Heute zeigt sich CWK als mittelständisches Chemieunternehmen mit historisch gewachsener Spezialisierung zum Beispiel auf Schwefelverbindungen. Thiosulfate sind eine Gruppe davon, mit der CWK, als einer von wenigen Anbietern weltweit, Kunden in kommerziellem Maßstab versorgen kann. Bei der Herstellung setzt man seit vielen Jahren auf Gleitschieberventile von Schubert & Salzer.
Thiosulfate – Vielseitige Schwefelverbindungen
Thiosulfate sind chemische Verbindungen, die aus Schwefel, Sauerstoff und einem positiv geladenen Partner-Ion wie Natrium oder Kalium bestehen. Sie werden zum Beispiel als „Anti-Chlor“ in der Abwasser- und Abgasreinigung eingesetzt, sind ein wertvoller Düngerzusatz, ein wichtiges Reduktionsmittel in der Chemie und haben eine lange und bedeutsame Geschichte als Fixiersalz in der Analogfotografie.
Dipl.-Ing. (FH) Marcus Nöthlich, Betriebsingenieur im Geschäftsfeld Schwefelverbindungen bei CWK, beschreibt die Herstellung am Beispiel Natriumthiosulfat als zweistufigen Batchprozess: Zunächst werden Natronlauge und Schwefel in einem gekühlten Rührbehälter exotherm zu Natriumpolysulfidlösung umgesetzt. Anschließend wird diese in einem Reaktionsbehälter zusammen mit Natronlauge, Wasser und einer Natriumthiosulfat-Mutterlauge stöchiometrisch (im exakten Mengenverhältnis) vorgelegt. In diese Mischung wird im zweiten Prozessschritt flüssiges Schwefeldioxid (SO2) eingeleitet. Die präzise Durchflussmengenregelung erfolgt mit einem Gleitschieberventil Typ 8043 von Schubert & Salzer. Das flüssige SO2 entspannt sich im Reaktionsgefäß und wird dadurch gasförmig. Unter ständigem Rühren setzen das gasförmige SO2 und die anderen Ausgangsstoffe sich in einer exothermen Reaktion mit geregelter Kühlung zu Natriumthiosulfatlösung um.
Gleitschieberventile – Sicher im Umgang mit giftigem SO2
Ein besonders kritischer Punkt in diesem Prozess ist der Umgang mit dem Schwefeldioxid. „Die Chemikalie ist gefährlich und hochgiftig“, erklärt Marcus Nöthlich. „Weil wir sie in sehr großen Mengen lagern und verarbeiten, unterliegen wir als Betrieb der Störfallverordnung. Die kontinuierliche Überwachung der Raumluft auf ihren exakten SO2-Anteil ist unerlässlich. Selbst kleinste Undichtigkeiten der Anlage führen in Sekunden zu einem Alarm durch vorhandene Gassensoren. Schon wenige Atemzüge können dann zu starker Atemnot führen. Bei stärkeren Konzentrationen besteht akute Lebensgefahr.“
Aus diesem Grund sind die Dichtigkeit und Zuverlässigkeit der zur Regelung des Schwefeldioxids eingesetzten Ventile für CWK von zentraler Bedeutung. Mit den Gleitschieberventilen von Schubert & Salzer in Zwischenflanschbauweise hat man eine Lösung gefunden, die den hohen Anforderungen mehr als entspricht. Die Flanschverbindungen sind für diese Anwendung als Nut-Feder-Abdichtung nach DIN EN 1092-1 ausgeführt. An der Ventilspindel wird die äußere Dichtigkeit durch einen zusätzlichen Metallfaltenbalg zur Packung sichergestellt. Das gesamte Ventil erfüllt die Anforderungen der TA-Luft gemäß ISO 15848-1.
Maximale Standzeit und Regelgüte
„Neben der hervorragenden Dichtigkeit hat uns vor allem die Zuverlässigkeit der Gleitschieberventile überzeugt“, erklärt Nöthlich. „Die zuvor eingesetzten Armaturen mussten aufgrund von Verschleiß zweimal im Jahr komplett ausgetauscht werden. Das verursacht Kosten, Ausfallzeiten und stellt wegen der SO2-Rückstände in den Leitungen für unsere Techniker ein Sicherheitsrisiko mit entsprechendem Zusatzaufwand dar. Bei den Gleitschieberventilen dagegen wechseln wir auch nach mehreren Betriebsjahren nur einzelne Verschleißteile. Dank eines Praxistrainings mit Schubert & Salzer hier im Chemiewerk können unsere Techniker diese Instandhaltungsarbeiten sogar problemlos selbst durchführen.“
Ermöglicht werden diese außergewöhnlich langen Standzeiten durch das zugrunde liegende Funktionsprinzip der Gleitschieberventile: Zwei senkrecht zur Strömungsrichtung angeordnete, geschlitzte Dichtscheiben werden aufeinander verschoben und verändern so den Durchflussquerschnitt. Konstruktionsbedingt ist der Ventilhub sehr kurz - er beträgt je nach Nennweite nur 6 bis 9 mm. Bei Gleitschieberventilen unterliegen Packung und Metallfaltenbalg deshalb wesentlich geringeren mechanischen Belastungen und weisen weniger Verschleiß und längere Standzeiten auf.
Neben der Standzeit wurde auch die Regelgüte durch den Einsatz der Gleitschieberventile deutlich gesteigert. „Um den pH-Wert unserer Thiosulfatlösung einzustellen, leiten wir nach dem flüssigen SO2 auch gasförmiges SO2 ein. Die große Regelspreizung des dabei eingesetzten Gleitschieberventils ermöglicht es uns, die Massen präzise zu regeln und ein Produkt herstellen, welches sowohl unseren als auch den Qualitätsansprüchen unserer Kunden gerecht wird“, erklärt Nöthlich.
Breites Anwendungsspektrum für Gleitschieberventile
Aufgrund dieser und ähnlicher Erfahrungen sind Gleitschieberventile seit langem ein fester Bestandteil in den verschiedenen Prozessen und Anlagen des Chemiewerks Bad Köstritz. Sie helfen die Betriebssicherheit zu steigern, Präzision zu verbessern und Instandhaltungskosten zu senken. „Ob bei der Regelung von Schwefeldioxid, Dampf oder anderen flüssigen oder gasförmigen Medien – die Gleitschieberventile von Schubert & Salzer haben sich bei uns bestens bewährt. Deshalb kann man nur sagen: Hier stimmt die Chemie“, schließt Marcus Nöthlich.
