Chemische Industriereinigung: Gib der Schlange Saures

Hell erleuchtet ragt die ausgebaute Kesselschlange des Abhitzewärmetauschers der modernen Methanolanlage der Total Raffinerie Leuna fünf Meter hoch in den Nachthimmel. Ihre gewundenen Rohrschlangen erinnern an einen überdimensionalen Tauchsieder. Die Ablagerungen im Inneren der Rohrleitungen müssen mittels chemischer Industriereinigung entfernt werden.

Wenn die Kesselschlange nicht gerade ausgebaut und zur Reinigung vorgesehen, steht sie in Leuna im Dienst der Total. Das Petrounternehmen stellt aus Rohöl eine Vielzahl von Kraftstoffen her. Die Raffinerie "TRM" (Total Raffinerie Mitteldeutschland GmbH) zählt zu den modernsten weltweit. Erzeugt wird in Leuna aber auch Methanol, das unter anderem als Lösungsmittel für Harze und Farbstoffe verwendet wird und ein unverzichtbarer Grundstoff für die chemische Industrie ist.

Als Vorstufe zur Methanolsynthese wird bei Temperaturen von rund 1.300 Grad Celsius Rohgas aus Vakuum-Visbreaker-Rückstand (VVR) gewonnen. Über Wärmetauscher erfolgt die notwendige Abkühlung des Rohgases. Die dabei abgeleitete Wärme erzeugt dabei Dampf, der innerbetrieblich genutzt wird.

Durch Ablagerung der im Rohgas enthaltenen Partikel und Metalle in der Kesselschlange sinkt die Effizienz der Anlage kontinuierlich. In der Folge wird das Rohgas nicht mehr im erforderlichen Maße abgekühlt. Entsprechend fehlt die Hitze für die Dampferzeugung, die Produktivität der Anlage sinkt.

Die Parameter, wann der Wirkungsgrad unter die Wirtschaftlichkeitsgrenzen fällt, sind von Total eindeutig definiert. So war im Februar 2020 eine Intervention fällig: Die Kesselschlange eines der Wärmetauscher (fachlich: "Abhitzewärmetauscher") musste mittels chemischer Industriereinigung gesäubert werden.

Hochkomplexe Reinigung

Die angewendeten Verfahren bei der chemischen Industriereinigung sind hochspezifisch. In Leuna war die Konfiguration für die beauftragten Spezialisten des Dienstleisters Lobbe werksseitig bis ins letzte Detail vorgeschrieben: externe Pumpstation mit geschlossenem Mischbehälter und Hochleistungs-Gaswäscher. Dieser wäscht den Schwefelwasserstoff aus der Atmosphäre, der bei der Reinigung, also beim Lösen der Rückstände aus Kohlenstoff- und Schwefelverbindungen entsteht.

Der Mischbehälter war überdies als Abscheider ausgelegt. So konnten die gelösten Feststoffe aus dem Reinigungskreislauf entfernt werden. Das gesamte Equipment musste aus Sicherheitsgründen in einer mobilen Auffangwanne stehen. Bei Lobbe hat man jahrelange Erfahrung mit dieser Dienstleistung. 

Wie funktioniert die mobile chemische Industriereinigung?

Zu der mobilen chemischen Reinigungsanlage zählen einige Grundkomponenten, die optional um andere Elemente erweitert werden können. Der Behälter für die Reinigungslösung, die Pumpe und die Verteilerbalken für die Schläuche befinden sich stets in einer speziell beschichteten Mulde. Vom Verteilerbalken aus kann über mehrere Schläuche die Lösung bei der Reinigung in den jeweiligen Behälter, den Apparat, den Wärmetauscher oder das Rohr eingeleitet und nach Durchlauf wieder per Schlauch zur Reinigungslösung zurückgeführt werden.

In zeitlich engen Abständen werden im zugehörigen mobilen Labor die für die jeweilige Reinigung erforderlichen Parameter (Säurekonzentrationen, Metallkonzentrationen, pH-Werte, Brechungsindizes, Leitfähigkeiten und so weiter) aus beziehungsweise von der Reinigungslösung geprüft und so der Behandlungsfortschritt beurteilt. Die bereits verbrauchte Lösung wird in dafür geeigneten Behältern aufgefangen, gegebenenfalls vor Ort vorbehandelt und fachgerecht entsorgt.

Grafik: Chemische Industriereinigung bei Lobbe

Bei der Reinigung von größeren Behältern oder Tanks können ein oder mehrere Chemikalien-Tankwaschköpfe zum Einsatz kommen, um die eingesetzte Chemikalienmenge zu minimieren und eine Befahrung der Behälter zu vermeiden. Ist eine bestimmte Reaktionstemperatur für die Arbeiten erforderlich, kann ein Wärmetauscher eingesetzt werden, um die Lösung auf die gewünschte Temperatur zu bringen.

Werden bei der chemischen Industriereinigung gasförmige Schadstoffe freigesetzt, werden diese über Hochleistungsgaswäscher aus der entstehenden Abluft ausgewaschen. Für ölhaltige Produktreste oder Feststoffe können speziell als Abscheider ausgebildete Vorlagebehälter eingesetzt werden, um die ausgetragenen Verschmutzungen nicht wieder in den Reinigungskreislauf einzutragen.

Was ist chemische Industriereinigung?

Die chemische Industriereinigung basiert auf dem Prinzip, Teile einer Produktionsanlage oder komplette Produktionsanlagen mit einer exakt auf die Verunreinigung angepassten Reinigungslösung zu reinigen. Wärmetauscher, Tanks, Kessel, Rohrleitungssysteme, Kolonnen oder gesamte Produktionsanlagen können mit chemischer Industriereinigung wieder einsatzfähig gemacht werden. Diese Dienstleistung umfasst eine Reihe unterschiedlichster Aufgaben:

Die Oberflächenbehandlung:

• Beizung von Edelstählen, C-Stahl sowie Sonderlegierungen (Kupfer, Nickel, Aluminium und so weiter)
• Passivierung für die Herstellung korrosionsbeständiger Oberflächen bei Edelstählen, C-Stahl, Sonderlegierungen

Die Belagsentfernungen:

• anorganische Anhaftungen und Beläge wie Metalloxide (Kupfer, Nickel, Chrom, Arsen, Cadmium usw.), Metallsulfide (Eisen, Nickel usw.), Karbonate und andere Härtebildner
• organischen Anhaftungen und Beläge wie Öle, Fette, Teere und Vakuumrückstände

Die Spezialanwendungen:

• Heißpassivierung von Butadien führenden Systemen vor Inbetriebnahme und nach Anlagenöffnung
• Dekontamination und Spülung von Anlagen zur Vorbereitung der Außerbetriebnahme und Anlagenöffnung, inklusive Abgasbehandlung mittels Gaswäscher
• Vorbehandlung von Anlagen im Rahmen der Erstinbetriebnahme
• Einsatz von Niederdrucktankwaschköpfen zur Vermeidung von Anlageneinstiegen und Reduzierung von Behandlungschemikalien

Zur Abdeckung aller Anwendungsgebiete arbeitet Lobbe mit mobilem Equipment, dass an die Anforderungen vor Ort anpassbar ist - bis hin zum Einsatz externer Wärmetauscher zum Erwärmen der Reinigungslösungen - und nach Abschluss der Arbeiten aus dem Arbeitsbereich entfernt werden kann.

Klassische Reinigungsverfahren im Industrieservicebereich wie die Hochdruckreinigung mit Wasser gehen oft mit hohem Aufwand an Vor- und Nachbereitung, Demontage- und Montageleistungen einher. Gerade bei komplexen Anlagensystemen bietet die chemische Industriereinigung laut Lobbe oft einen Vorteil: Anlagenteile müssen nicht zwingend demontiert werden. Ohne aufwändige Demontage- beziehungsweise Montagearbeiten sind die Anlagen wieder schnell verfügbar, Stillstandszeiten werden auf ein Minimum reduziert.

Labortest vor der Reinigung

Gerade bei Anlagendekontaminationen vor Öffnung der Anlagen oder produktspezifische Belagsentfernungen ist es wichtig, eine optimal auf die Problemstellung angepasste Lösung für die Reinigung einzusetzen. Vor Beginn der eigentlichen Arbeiten entnimmt das Lobbe-Team darum Proben. Im Labor werden verschiedene chemische Ansätze auf ihre Wirksamkeit getestet. Erst wenn die passende chemische Zusammensetzung der Reinigungslösung gefunden ist, wird mit dem Aufbau der mobilen Anlage begonnen.

Zum mobilen Equipment der Reinigung zählt auch das mobile Labor zur Erfolgskontrolle. So werden vor Ort alle Parameter kontrolliert, die eine Beurteilung des Reinigungsfortschrittes ermöglichen. In zeitlich engen Abständen wird die Wirksamkeit der Reinigungslösung kontrolliert. Sind alle wichtigen Verfahrensparameter im vorgegebenen Zielbereich, ist der Reinigungsprozess abgeschlossen.

Zum Schutz der Metalloberflächen von Rohrleitungen, Wärmetauscher oder Tanks werden bei abtragenden Reinigungsverfahren (Beizung) Inhibitoren der Reinigungslösung (Säure) zugesetzt. Die Wirksamkeit dieser Inhibitoren ist essenziell für ein sicheres und qualitätsgerechtes Arbeiten und wird ebenfalls durch Laborkontrollen vor Ort sichergestellt.

Wissen um Spezialverfahren und Popcorn

Ein spezielles Verfahren der chemische Industriereinigung bietet Lobbe für Anlagen an, in denen Butadien verarbeitet wird. Das Zwischenprodukt zur Kautschuksynthese reagiert bei Sauerstoffkontakt unkontrolliert zu sogenanntem "Popcorn". Dieses "wilde" Polymer kann großflächig zur Beschädigung von Anlagenteilen führen. Zur Erstinbetriebnahme von Butadien führenden Anlagen, nach Anlagenöffnungen zu Stillständen oder anderen Reinigungsleistungen bei denen Sauerstoff in das System eindringt bzw. Korrosion (Rostbildung) nicht ausgeschlossen werden kann, ist die Heiß-Passivierung das Verfahren der Wahl, um gegenüber der Popcornbildung inerte Materialoberflächen zu schaffen.

Auch in Leuna mussten die Spezialisten halbstündlich alle Parameter des Reinigungsprozesses im mobilen Labor vor Ort kontrolliert werden. Während der dreitägigen Aktion waren die Lobbe-Mitarbeiter rund um die Uhr im Schichtbetrieb im Einsatz. Als alle Analysewerte im vorgegebenen Bereich lagen, war das Ziel erreicht. Jetzt konnte die Anlage wieder in Betrieb genommen und effektiv gefahren werden. Auch im Sinne der Umwelt übrigens: Denn was Total, aber auch andere Raffinerien im Rahmen ihrer Produktionsprozesse an Stoffen noch verwerten, ist nichts Anderes als Ressourcenschutz.

Lobbe