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27. Apr 2017

Low temperature reactors

Low Temperature Reactors / Operationally Safe and Reliable Mechanical Seals

Vermehrt werden Prozesse bei tiefen Temperaturen bis –100 °C betrieben, um hohe Selektivitäten bei Reaktionen oder auch Trennprozessen zu erzielen, beispielsweise bei Polymerisationsreaktoren zur Gummiherstellung oder Kristallern zur Trennung von Isomeren-Gemischen. Hier kommen Tieftemperatur-Gleitringdichtungen zur Abdichtung der Rührwellen zum Einsatz. Deren konstruktive Ausbildung, Werkstoffe, Elastomere, Schmierstoffe und Versorgungseinheiten sind speziell auf diese extremen Bedingungen ausgelegt, sodass sich hohe Betriebssicherheiten erzielen und teure Anlagenstillstände bei dem meist kontinuierlichen Betrieb vermeiden lassen.

Zur Entwicklung und Optimierung dieser Dichtungen werden bei EKATO zunächst, aus-gehend von den Betriebs- und Umgebungsbedingungen, die Temperaturprofile in den einzelnen Bauteilen mittels Finite-Elemente-Methoden ermittelt. Nach einer experimentellen Validierung des numerischen Modells können damit belastbare Parameterstudien für unterschiedliche Betriebs- und Randbedingungen durchgeführt werden.

Ein besonderes Augenmerk liegt nicht nur auf den Gleitringen mit ihren Werkstoffen und dem Verhalten im hydrodynamischen Dichtspalt. Zur Aufrechterhaltung der Dichtfunktion sind Sperrmedien zu wählen, deren Eigenschaften hinsichtlich Schmierung und Wärmetransport bei tiefen Temperaturen genügen und die gleichzeitig mit dem Prozessmedium verträglich sind. Auch die Elastomere zur statischen Abdichtung müssen ihre Beweglichkeit behalten, was bei der Werkstoffauswahl und konstruktiven Ausführung der Dichtstellen berücksichtigt wird.

Nach der erfolgreichen Optimierung des Designs erfolgt die Verifizierung der Ergebnisse durch Probeläufe auf einem Gleitringdichtungs-Prüfstand unter realen Betriebsbedingungen hinsichtlich Temperaturen und Drücken. Der Fokus liegt auf der Temperaturentwicklung der Gleitflächen, der Temperaturverteilung in der gesamten Gleitringdichtung und auf der Leckage.

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