Die Förderung von orthophosphorsäure (H₃PO₄) durch chemische Pumpen erfordert den Einsatz von Gleitringdichtungen, die beständig gegen Korrosion und chemische Einwirkungen sind, aber im Gegensatz zu aggressiveren Säuren wie Schwefel- oder Salpetersäure ist orthophosphorsäure nicht so stark oxidierend. Dennoch erfordert sie spezielle Materialien für die Langlebigkeit und Zuverlässigkeit der Ausrüstung.
1. Dichtungsmaterialien:
Bei der Förderung von orthophosphorsäure müssen Materialien ausgewählt werden, die eine gute Beständigkeit gegenüber Phosphorsäure, ihren wässrigen Lösungen und hohen Temperaturen aufweisen.
Gleitringdichtungen:
Keramik (Siliziumkarbid oder Aluminiumoxid): Dies sind ideale Materialien für aggressive Chemikalien wie orthophosphorsäure, da sie eine hervorragende Abriebfestigkeit und hohe Beständigkeit gegen chemische Einwirkungen aufweisen.
Graphit (oder Graphit mit metallischen Beschichtungen): Graphit hat eine gute Beständigkeit gegenüber Phosphorsäure, aber er sollte vor mechanischem Verschleiß und Beschädigungen geschützt werden.
Edelstahl (316L oder 904L): Edelstahl, insbesondere die Sorten 316L oder 904L, hat eine gute Beständigkeit gegenüber orthophosphorsäure, insbesondere bei niedrigen und mittleren Konzentrationen. Für hohe Säurekonzentrationen oder unter aggressiven Bedingungen kann jedoch zusätzlicher Schutz erforderlich sein, z. B. spezielle Beschichtungen oder Zusätze.
PTFE (Teflon): PTFE hat eine hohe chemische Beständigkeit und wird für Dichtungsringe sowie andere Teile, die mit chemischen Substanzen in Kontakt kommen, verwendet. PTFE ist beständig gegen orthophosphorsäure und eignet sich für den Umgang mit dieser Flüssigkeit in moderaten Konzentrationen und Temperaturbereichen.
Elastomere:
FKM (Fluorkautschuk, Viton): Dieses Material hat eine gute Beständigkeit gegenüber den meisten Säuren, einschließlich orthophosphorsäure. Die Verwendung ist jedoch auf einen bestimmten Temperaturbereich und eine bestimmte Säurekonzentration beschränkt.
EPDM (Ethylen-Propylen-Dien-Monomer): EPDM wird bei niedrigen Konzentrationen von orthophosphorsäure eingesetzt. Es funktioniert gut bei kalten und moderaten Temperaturen.
PTFE (Teflon): Kann für Ringdichtungen verwendet werden, wie auch bei anderen chemischen Substanzen. PTFE ist beständig gegen die Einwirkung von orthophosphorsäure, aber es ist wichtig zu beachten, dass seine mechanische Festigkeit begrenzt ist.
2. Arten von Dichtungen:
Mechanische Gleitringdichtungen: Dies ist der am besten geeignete Dichtungstyp für chemische Pumpen, die orthophosphorsäure fördern. Sie gewährleisten die Dichtheit, verhindern das Austreten von Chemikalien und ermöglichen es, den Druck im System aufrechtzuerhalten.
Dichtungen mit nasser Stirnseite: Werden eingesetzt, um ein Überhitzen der Dichtungen bei hoher Belastung oder Temperatur zu verhindern. Dies ist wichtig, wenn orthophosphorsäure erhitzt wird oder die Pumpe bei erhöhten Temperaturen arbeitet.
Dichtungen mit trockener Stirnseite: Können verwendet werden, wenn keine Kühlung erforderlich ist und die Pumpe unter Bedingungen mit niedriger Temperatur oder geringerer Belastung arbeitet.
3. Konstruktion und zusätzliche Mechanismen:
Staubmanschetten und Schutzringe: Schützen die Dichtung vor dem Eindringen von Partikeln, die die Stirnfläche beschädigen können. Dies kann wichtig sein, wenn feste Partikel im System vorhanden sind.
Schmier- und Kühlungssysteme: Wenn die Pumpe bei hohen Temperaturen oder hohen Säurekonzentrationen arbeitet, kann ein Kühlsystem für die Dichtungen erforderlich sein, um Überhitzung zu vermeiden und einen langfristigen Betrieb zu gewährleisten.
Verschleißüberwachung: In einigen Fällen ist es ratsam, Sensoren zu verwenden, um den Zustand der Dichtung zu überwachen und sie rechtzeitig auszutauschen, wenn erforderlich.
4. Betriebsbedingungen:
Temperatur: Orthophosphorsäure kann bei Temperaturen von -10°C bis 85–90°C, abhängig von der Konzentration, eingesetzt werden. Die Dichtungen müssen diese Temperaturschwankungen standhalten.
Säurekonzentration: Orthophosphorsäure wird normalerweise in Konzentrationen von 20–85% verwendet. Je höher die Konzentration, desto höher sind die Anforderungen an die Beständigkeit der Materialien.
Druck: Es ist wichtig, dass die Gleitringdichtung für den Betriebsdruck ausgelegt ist. Orthophosphorsäure kann bei moderaten Drücken gefördert werden, aber die Dichtung muss in der Lage sein, diese Belastungen standzuhalten.
5. Empfehlungen:
Keramik, PTFE oder Graphit sind ausgezeichnete Materialien für die Stirnflächen von Dichtungen, die Beständigkeit gegenüber orthophosphorsäure bieten.
FKM (Fluorkautschuk) oder EPDM können für Elastomere verwendet werden, wenn die Säurekonzentration nicht zu hoch ist und die Temperatur im Arbeitsbereich liegt.
Edelstahl (316L oder 904L) eignet sich gut für metallische Dichtungsteile bei niedrigen und mittleren Konzentrationen von orthophosphorsäure.
Fazit:
Die besten Materialien für Gleitringdichtungen bei der Förderung von orthophosphorsäure sind Keramik, PTFE, Graphit sowie Edelstahl für metallische Teile. Es ist wichtig, eine Dichtung unter Berücksichtigung der Temperatur, Konzentration und des Drucks des Arbeitsmediums auszuwählen. Die Dichtung muss Dichtheit und langfristigen Betrieb in Bedingungen chemischer Aktivität und möglicher Temperaturschwankungen gewährleisten.