Korrosionsschutz gegen Vanadate und H2S im Prozess der Partiellen Oxidation

Bild Forschungsprojekt

Angesichts der weltweiten Verknappung von Rohstoffen geraten bisher nicht ressourceneffizient genutzte Energieträger wie beispielsweise Raffinerierückstände, Ölschlämme oder Ölsande ins Blickfeld als mögliche Ausgangsstoffe für die chemische Industrie.

Das Hauptproblem bei der Nutzung dieser Schwerstölfraktionen als Energieträger ist üblicherweise die starke Schwefel- und Schwermetallbelastung. Trotzdem werden sie derzeit primär für zwei Anwendungen verwendet: Zum einen werden sie bei hohem SO2-Ausstoß in Schiffsdieseln außerhalb der Zwölfmeilenzone verfeuert, zum anderen können sie über partielle Oxidation in Synthesegas verwandelt werden, einem idealen Ausgangsstoff für die chemische Industrie. Dieser Weg ist in vielerlei Hinsicht vorteilhaft; jedoch zeigen die Anlagen häufig nach weniger als einem Jahr Laufzeit große Schäden in Form von Durchbrüchen. Die Werkstoffe halten dem hohen Schwefelwasserstoff-Gehalt im Synthesegas nach der partiellen Oxidation und den Schlacke-Ablagerungen durch die Schwermetallverunreinigungen schlicht nicht stand. Deshalb müssen die eingesetzten Abhitzekessel mangels eines wirksamen Korrosionsschutzkonzepts häufig nach weniger als 10.000 Betriebsstunden kostenintensiv getauscht werden. Die Folge sind nicht nur Anlagenstillstände, sondern auch die Vergeudung von Ressourcen sowohl auf der Werkstoffseite (ca. 40 t Stahl pro ausgetauschtem Abhitzekessel) als auch bezüglich der für den Prozess aufgewendeten Energie, denn besonders das Anfahren der Anlagen ist mit einem erhöhten Energieverbrauch sowie erhöhten Emissionen und Belastungen verbunden.

In einem gemeinsamen Projekt der Firmen Yara Brunsbüttel, Borsig, Air Liquide und der Arbeitsgruppe Hochtemperaturwerkstoffe des DECHEMA-Forschungsinstituts (DFI) wurde ein wirkungsvolles Korrosionsschutzkonzept für kostengünstige niedriglegierte Werkstoffe für derartige Anlagen zur Gewinnung von Energie und chemischen Vorprodukten aus Reststoffen entwickelt.

In diesem durch das BMBF im Rahmen der Initiative »Matressource« geförderten Projekt »VANTOM« (Vanadium ash tolerant materials) wurde ausgehend von Laborversuchen und thermodynamischen Berechnungen am DFI eine wirkungsvolle Schutzschicht entwickelt und aus dem Labor auf die Rohrwendeln eines ca. 8 m hohen Abhitzekessels übertragen.

Für die Applikation war es zudem notwendig, eine verfahrenstechnisch völlig neue Prozessroute auszuarbeiten und umzusetzen. Sie erlaubt nun, die neuartigen Beschichtungen auf beliebig dimensionierte Bauteile aufzubringen. Die neuartige Schicht schützt diesen Kessel vor der Korrosion durch Vanadiumoxide, Sulfatablagerungen und dem 1.400°C heißen Schwefelwasserstoff-Synthesegasgemisch.

PD Dr.-Ing. Mathias Galetz

Bildquelle(n):DECHEMA-Forschungsinstitut

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