PFA Platten halbieren Wartungskosten in Raffinerie

Das größte Industrieunternehmen Österreichs raffiniert Kraftstoffprodukte und Petrochemikalien am Standort Schwechat. Dabei werden Erdöl und Erdgas durch entsprechende Anlagenkomponenten zu hochqualitativen Kraftstoffen, Ölen und Sonderprodukten verarbeitet. Dabei anfallende Restprodukte werden in einem Heizkraftwerk thermisch verwertet. Eine nachgeschaltete Rauchgasreinigungsanlage (SNOx) säubert die Abgase und ermöglicht es, somit schwefelreiche Brennstoffe in dem Heizkraftwerk zu nutzen.

Schwefelsäure ist weltweit gefragt

Aufgrund des hohen Schwefelanteils in den Brennstoffen entsteht bei der Verbrennung SO2, das für die Herstellung konzentrierter Schwefelsäure Verwendung findet. Da Schwefelsäure die am häufigsten genutzte Säure weltweit ist, gibt es ein globales Interesse an diesem Produkt. In der Rauchgasreinigungsanlage wird das Verbrennungsgas zunächst über Elektrofilter von Staub befreit und anschließend in einem katalytischen Prozess das entstandene NOx entfernt. Das vorliegende SO2 Gas wird zu SO3 oxidiert und reagiert mit der vorliegenden Luftfeuchtigkeit zu einem hochaggressiven Schwefelsäuredampf. Dieser wird in das Herzstück der Schwefelsäureproduktion „dem Kondensor / Wärmetauscher“ eingeleitet, in dem die gasförmige Schwefelsäure zur flüssigen Schwefelsäure mit einer Konzentration von mindestens 94 % kondensiert.

Um eine ausreichende Beständigkeit gegenüber den hochaggressiven Anwendungsbedingungen schaffen zu können, wird oftmals auf einen Mehrlagenaufbau zurückgegriffen, der sich aus folgenden Materialien zusammensetzt: Chemiesteinausmauerung, Schaumglasschicht, unverschweißte PTFE Platten, Chemieschutzschicht und einer C-Stahlwanne.

Alte Auskleidung war bereits undicht

Diese Auskleidungsvariante wurde auch bei der OMV verwendet, wobei aufgrund der signifikant steigenden Wartungsarbeiten und den damit verbundenen Betriebsstillständen und auftretenden Reparaturkosten die Wirtschaftlichkeit der SNOx Anlage im Laufe der Zeit deutlich sank. Im Zuge der Reparaturarbeiten wurde ersichtlich, dass der Mehrlagenaufbau kein langfristig dichtes Auskleidungssystem erzeugt. Die Schwefelsäure hatte bereits die C-Stahlwanne korrodiert. In der Folge war es notwendig, das bereits mit Säure getränkte Auskleidungssystem unter großem Sicherheitsaufwand zu entfernen und in einem weiteren Schritt den Stahlbau als auch die Auskleidung zu sanieren. Aufgrund der vorliegenden Betriebsstillstände und den steigenden Reparaturkosten wurde seitens OMV entschieden, den Kondensorbereich grundlegend neu zu designen. Die neue Lösung sollte die Betriebssicherheit erhöhen, die Wartungsintervalle verlängern und die Wartungskosten deutlich reduzieren.

Das Hauptaugenmerk der Entwicklung lag in der Auswahl eines Auskleidungssystems, das den rauen Betriebsbedingungen standhält und die vorgegebenen Projektziele erfüllt. Im Zuge des Auswahlsystems wurden unterschiedliche Auskleidungssysteme begutachtet und analysiert. Durch die Erfahrung im Bereich der PFA Auskleidungen von Schwefelsäurekondensoren konnte die INWA AG bereits auf Langzeitreferenzen zurückgreifen, die die Funktionalität dieses Auskleidungssystem eindrucksvoll aufzeigen.

AGRU PFA Auskleidung ein Jahr lang unter Extrembedingungen geprüft

Zusätzlich beauftragte AGRU ein schwedisches Prüfinstitut mit einem Langzeittest. Dabei wurden AGRU PFA natur Platten gemäß den vorherrschenden Betriebsbedingungen (260 °C, 98 % Schwefelsäure) ein Jahr lang getestet. Trotz der aggressiven Bedingungen kam es nach einem Jahr zu keiner nennenswerten Änderung der Produkteigenschaften. Auf Basis der vorliegenden Langzeitreferenzen und der durchgeführten Untersuchung wurde die PFA Fixpunktauskleidungsvariante als optimales Auskleidungssystem spezifiziert, weshalb im Jahr 2018 die INWA AG mit dem Umbau des ersten von vier Anlagenabschnitten beauftragt wurde. Die PFA Fixpunktauskleidung bietet einfache Reparaturmöglichkeiten, da die Folie im Schadensfall nach einer ordnungsgemäßen Vorbereitung erneut dicht verschweißt werden kann. Somit sind zukünftig keine aufwändigen Sonderreparaturarbeiten mit unterschiedlichen Werkstoffen mehr notwendig.

PFA Fixpunktauskleidung

Bei der PFA Fixpunktauskleidung wird eine PFA natur Platte durch eine mechanische Befestigungsart wie z.B. Bolzen oder Schrauben auf einem Stahlhintergrund befestigt. Hauptsächlich kommt dieses System bei Rauchgasanwendungen und Entschwefelungsanlagen bis zu 260 °C zum Einsatz.

Um den mehrlagigen PFA Aufbau abdichten zu können, wurde in Kooperation zwischen der INWA AG und AGRU eine thermogeformte Abdeckkappe entwickelt, die bei allen Ausbaustufen erfolgreich eingesetzt wurde. Die thermogeformte Abdeckkappe ist in Abbildung 5 dargestellt.

Als Systemlieferant konnte AGRU alle benötigten PFA Produkte herstellen und hat somit einen wichtigen Beitrag zur Realisierung dieses Projektes geleistet. In Summe wurden mit Stand 2021 seit 2018 drei Kondensatoren bzw. Wärmetauscher erfolgreich umgebaut und dabei 1.700 m² PFA Platten in 2,3 mm und 1, 5 mm Stärke verbaut. Der letzte Abschnitt dieses Projektes ist bereits seit einiger Zeit in Planung und erfolgt im Sommer 2022. Da es sich bei den verbauten PFA Produkten um hoch beanspruchte Anlagenkomponenten handelt, wurde die PFA Produktion durch regelmäßige Audits von Seiten der INWA AG und OMV begutachtet und kontrolliert.

Fazit – AGRU Lösung sieht nach drei Jahren Vollbetrieb wie neu aus

Im Zuge einer routinemäßig durchgeführten Inspektion des im Jahr 2018 erneuerten Anlagenbereiches konnten keine Beschädigungen oder Auffälligkeiten an der PFA Auskleidung festgestellt werden. Als Projektverantwortlicher und Senior Reliability Engineer der OMV resümiert Herr DI (FH) Ronald Hoffer nach der Begehung der Anlage: „Trotz der hochaggressiven Anwendungsbedingungen weist die PFA Auskleidung nach einer Betriebsdauer von drei Jahren keine nennenswerten Beschädigungen oder Veränderungen auf. Es scheint so, als würde die Folie gerade eben verbaut worden sein“.