Förderpumpe für Schwefelsäure bei der Herstellung von Aramidfasern

TEF-MAG® - Chemikalienbeständige Zahnradpumpe aus nicht-metallischen Materialien zur Förderung von Schwefelsäure bei der Herstellung von Aramidfasern

Was ist Aramid?
Aramidfasern gehören zu einer Klasse hitze- und flammenbeständiger, äußerst robuster synthetischer Fasern, die vornehmlich in Spezialanwendungen zum Einsatz kommen. Der Begriff "Aramid" stammt von "aromatischen Polyamiden". Diese Polyamide setzen sich aus Molekülen mit starren und linearen Strukturen zusammen, die den Fasern ihre besondere Festigkeit und Temperaturresistenz verleihen. Aramidfasern zeichnen sich durch eine hohe Zugfestigkeit in Relation zu ihrem Gewicht aus und bewahren ihre Festigkeit und Form selbst bei hohen Temperaturen. Sie sind resistent gegen viele Chemikalien und Lösungsmittel und sind nicht leitfähig für Elektrizität.

Aufgrund dieser einzigartigen Eigenschaften finden Aramidfasern Anwendung in:

Schutzkleidung: z.B. in Brandschutzkleidung für Feuerwehrleute oder in kugelsicheren Westen.

Luft- und Raumfahrt: Hier werden sie für Bauteile verwendet, die sowohl leichtgewichtig als auch stabil sein müssen.

Sportausrüstung: So in Rennfahrradreifen zur Erhöhung der Pannensicherheit.

Industrielle Anwendungen: Wie Seile und Kabel, wo hohe Festigkeit und/oder Temperaturbeständigkeit erforderlich sind.

Bekannte Aramidprodukte sind unter anderem Kevlar® (von DuPont), Twaron® (von Teijin) und Creslan® (von Hyosung). Insbesondere Kevlar® ist breit bekannt und wird oft synonym für Aramidfasern verwendet, obgleich es sich hierbei tatsächlich um eine bestimmte Aramidfasermarke handelt.

Zusammengefasst bieten Aramidfasern aufgrund ihrer einzigartigen Kombination von Eigenschaften in verschiedenen Spezialanwendungen immense Vorteile, besonders dort, wo Robustheit, Langlebigkeit und Hitzeresistenz benötigt werden.

Herstellungsprozess von Aramid:
Der Produktionsprozess von Aramid ist anspruchsvoll und benötigt genaue Abfolgen, um die speziellen Eigenschaften dieser leistungsstarken Fasern zu erreichen. Schwefelsäure (H2SO4) nimmt hierbei, besonders im Nassspinnverfahren zur Produktion von Aramidfasern, eine zentrale Rolle ein.

Bei der Produktion von Aramidfasern, vor allem im bekannten Verfahren zur Herstellung von Poly(p-phenylenterephthalamid), fungiert Schwefelsäure als Spinnflüssigkeit. Sie agiert als Lösungsmittel für das aromatische Polyamid, welches zur Fertigung von Aramidfasern genutzt wird. Das Polymer wird in konzentrierter Schwefelsäure gelöst, um eine Spinndüsenlösung zu erhalten. Diese Lösung wird durch feine Düsen gepresst, sodass Fäden entstehen. Diese Fäden werden in ein Koagulationsbad, in der Regel eine verdünnte Schwefelsäurelösung, gegeben, wo das Polymer ausgefällt wird und die Faserbildung startet. Die hohe Schwefelsäurekonzentration erlaubt die Ausrichtung der Polymerketten in der Lösung, bevor die Faserbildung beginnt – ein essentieller Schritt, um die beeindruckenden Zugfestigkeitseigenschaften von Aramidfasern zu erreichen.

Nach dem Spinnprozess werden die Fasern mit Wasser oder einer alkalischen Lösung neutralisiert, um Schwefelsäurereste zu entfernen und die Fasern zu stabilisieren.

Die Nutzung von Schwefelsäure in diesem Vorgang erfordert spezialisierte Pumpen, die korrosionsfest sind und der aggressiven Natur der Säure standhalten können. Daher ist die Wahl einer geeigneten Schwefelsäurepumpe für die Produktion von Aramidfasern essentiell. Sie muss gewährleisten, dass die Säure effektiv und sicher transportiert wird, ohne das Risiko von Lecks oder Ausfällen.

Auslegungsdaten der Pumpe:
Im Produktionsprozess wird die magnetgekuppelte, vollständig nicht-metallische Außenzahnradpumpe TEF-MAG® verwendet. Die chemikalienresistente Zahnradpumpe ist darauf ausgelegt, im Prozess kontinuierlich zwischen 500 l/h und 1000 l/h bei einem Differenzdruck von 2 bar bis 6 bar zu fördern. Die Pumpe TEF-MAG® 1500 wird mithilfe eines Frequenzumrichters betrieben, und der jeweilige Betriebspunkt wird durch Veränderung der Drehzahl angepasst.

Medienberührte Bauteile der Schwefelsäurepumpe:
Gehäuse: PVDF
O-Ringe: FKM oder FFKM
Wellen: SSiC
Gleitlager: Graphit oder SiC
Zahnräder: z1 PVDF-CFR / z2 PTFEC

Vorteile:

Dank der ausgezeichneten chemischen Beständigkeit sowie der exzellenten Dosierfähigkeit einer Zahnradpumpe bei kleinen Fördermengen und hohem Differenzdruck ist die TEF-MAG® die optimale Lösung für diese Art von Anwendung. Magnetgekuppelte Pumpen sind im Allgemeinen als wartungsfrei anzusehen, was bedeutet, dass während des Lebenszyklus der Pumpe erhebliche Kosten für Wartung und Reparatur eingespart werden können.

TEF-MAG 1500 aus PVDF: