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Hochdruck-Hydraulik Seitenkanalpumpe nach API 610 für petrochemische Prozesse

| Autor / Redakteur: Dipl.-Ing. (FH) Frank Hassert / M.A. Bernhard Richter

Hochdruck-Seitenkanalpumpen bewähren sich in großer Anzahl beim Einsatz in US-amerikanischen Gasfeldern. Ihre besonderen förder-, auslegungs- und betriebstechnischen Vorteile führen auch hierzulande spätestens beim Retrofit von Pumpenplätzen zu einem Umdenken.

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Die Seitenkanalpumpen der Sero Pump Systems GmbH – hier die SHP im Schnittbild – werden zur pulsationsfreien Förderung feststofffreier Flüssigkeiten sowie von ausgasenden, gashaltigen und schnell dampfenden Medien eingesetzt.
Die Seitenkanalpumpen der Sero Pump Systems GmbH – hier die SHP im Schnittbild – werden zur pulsationsfreien Förderung feststofffreier Flüssigkeiten sowie von ausgasenden, gashaltigen und schnell dampfenden Medien eingesetzt.
(Bild: Sero)

Die Seitenkanalpumpe SHP eignet sich für die Förderung von feststofffreien, chemischen und petrochemischen Flüssigkeiten, von Medien mit einem erhöhten Gasanteil bis etwa 20 Volumen- Prozent sowie insbesondere von Flüssiggasen und Leichtsiedern – wie sie beispielsweise in Raffinerien anfallen und weiterverarbeitet werden. Für den Einsatz in der Erdöl- und Erdgasindustrie hat Sero PumpSystems die SHP strikt nach dem einschlägigen US-amerikanischen Raffinerie-Regelwerk API 610 bzw. der internationalen Richtlinie EN ISO 13709 entwickelt.

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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 Prozessanschluss-Verschraubung, in die ein Standard-Drucktransmitter montiert werden kann: eine Leckage am inneren Mantel ist somit sicher detektierbar, während der äußere Mantel weiterhin absolut dicht hält – Stichwort Prozesstechnik 4.0. „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 neuen, innovativen Hochdruck-Pumpentechnologie 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.“

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PCK Schwedt: einer der größten Rohöl-Verarbeitungsstandorte in Deutschland

Die PCK Raffinerie GmbH in Schwedt verarbeitet jährlich rund 12 Millionen Tonnen 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 Biokraftstoff-Komponenten. PCK zählt zu den effizientesten und modernsten Raffinerien in Europa – auch deshalb, weil das Unternehmen offen ist für technische Innovationen: in den letzten 20 Jahren haben die Anteilseigner von PCK – drei internationale Mineralölgesellschaften – etwa zwei Milliarden Euro in den Umweltschutz und in neue Technologien investiert.

Seitenkanalpumpe SHP gewinnt nicht nur den Vergleich der Kosten, ...

In diesem Bewusstsein haben sich Frank Stargardt und sein Team 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 aufwändig und schwierig in der Ersatzteilversorgung und Wartung“, so das Fazit von Frank Stargardt. „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 unsere in das Raffineriegelände voll integrierten namhaften Pumpen-Servicepartner.“

... sondern auch der Technologien

Die Hochdruck-Seitenkanalpumpen SHP von Sero Pump Systems bewähren sich in großer Anzahl beim Einsatz auf US-amerikanischen Gasfeldern.
Die Hochdruck-Seitenkanalpumpen SHP von Sero Pump Systems bewähren sich in großer Anzahl beim Einsatz auf US-amerikanischen Gasfeldern.
(Bild: Sero)

Hinzu kamen handfeste förder- und auslegungstechnische Vorteile der bis zu achtstufig konfigurierbaren, kompakten SHP – zumal Seitenkanalpumpen ohnehin die Vorteile von Verdränger- und Kreiselpumpen vereinen, nicht aber deren Nachteile. So sind Seitenkanalpumpen im Allgemeinen und die neue SHP im Besonderen prädestiniert für die Kombination kleiner Fördermengen bei großer Förderhöhen. Im Extremfall erreicht die SHP bei einer Fördermenge von nur 1 m³/h eine Förderhöhe von knapp 1.200 m und startet dort gleichzeitig mit einen NPSHR-Wert von 19 cm, der die bauliche Integration der SHP in den Prozess wesentlich vereinfacht und äußerst kostengünstig ermöglicht. 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 5-8%-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 Prozent 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.

Philosophie von API 610 und EN ISO 13709 in SHP transferiert

Mit der Konstruktion der Pumpe nach API 610 bzw. EN ISO 13709 ist es Sero gelungen, die eigentlich auf Kreiselpumpen bezogenen Normvorgaben dieses Raffinerie-Regelwerks 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.

Die Seitenkanalpumpen von Sero besetzen die technologische Nische zwischen dem üblichen Mengen-Druck-Bereich von Verdränger- und von Kreiselpumpen – und vereinen dabei die Vorteile beider Förderprinzipien. Mit der SHP hat das Unternehmen eine funktions- und kosteneffizientere Replacement-Alternative auf den Markt gebracht, die – nicht nur in Raffinerien wie PCK – ein wirtschaftlicheres und zukunftssicheres Retrofit von Pumpenplätzen ermöglicht.

* Dipl.-Ing. (FH) Frank Hassert, Leiter Technik / Qualitätsmanagement, Sero Pumpsystems GmbH, Meckesheim

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