Oxidation von mineralischem und synthetischem Wärmeträgeröl – Korrosion im System schädigt Anlagenkomponenten
Nachdem wir bereits die Leichtsiederbildung und den Conradsonwert beleuchtet haben, möchten wir uns diesmal mit der Oxidation von Wärmeträgerölen befassen, was diese bewirkt und wie man dagegen vorgehen kann.
Wie wir bereits bei den anderen Themen „Leichtsieder“ und „Conradson-Wert“ festgestellt haben, finden in Thermalöl ständig chemische Reaktionen statt. Dies führt auf der einen Seite zur Bildung eben genannter Leichtsieder, oder zu festen Bestandteilen im Öl, die wiederum über den Conradson-Wert bestimmt werden können. Eine dritte Reaktionskette innerhalb des Öles kann zur Bildung organischer Säuren führen. Dafür sind die Anwesenheit von Sauerstoff und Feuchtigkeit, wie sie in der Umgebungsluft vorkommen, notwendig. Wie bereits bekannt, besteht Wärmeträgeröl hauptsächlich aus Kohlenwasserstoff- Verbindungen. Diese reagieren bei hohen Temperaturen mit vorhandenem Sauerstoff zu Carbonsäuren.
Als Zwischenprodukte bilden sich Alkohole und Aldehyde. Wie der Name Carbonsäure vermuten lässt, sind diese Komponenten im Öl korrosiv was wiederum zu Schäden an Behältern führt. Besonders betroffen sind offenen Sammelbehälter und Ausdehnungsgefäße, da diese direkt mit Luftsauerstoff in Kontakt stehen und die Säuren dann für die Korrosion der Innenwände sorgen. Der Anteil an gebildeten Säuren kann über die Säurezahl (oder auch Neutralisationszahl) durch eine Ölanalyse ermittelt werden.
„Durch eine Stickstoffüberlagerung wird dieser Prozess unterbunden. Sammelbehälter und Ausdehnungsgefäß werden mit Stickstoff „überlagert“. Das bedeutet, dass diese mit Inertgas – in dem Fall Stickstoff – mit einem leichten Überdruck befüllt werden. Der Luftsauerstoff, wie auch die darin gebundene Feuchtigkeit, wird dadurch verdrängt und die Oxydation unterbunden.“, erklärt Dietmar Ness, einer der Geschäftsführer der NESS Wärmetechnik GmbH, zu diesem Thema. „Ein weiterer, nicht zu unterschätzender Vorteil: Der Stickstoff verhindert, dass sich im Ausdehnungs- und Sammelbehälter explosive Gas-Gemische bilden können.“
Bei einigen Stickstoffüberlagerungen wird ausschließlich das Ausdehnungsgefäß überlagert. Die zusätzliche Überlagerung des Sammelbehälters sorgt für eine Reduzierung der Brandgefahr. Wenn in den Behältern kein brennbares Gas ist, kann auch nichts explodieren. Außerdem ergibt sich durch die zusätzliche Überlagerung eines weiteren großen Behälters ein insgesamt größeres Stickstoffvolumen. Ein größeres Stickstoffvolumen puffert Druckschwankungen im System deutlich effektiver ab, wodurch wiederum seltener Stickstoff aus dem System entlassen oder nachgefüllt werden muss. Dies spart langfristig erhebliche Mengen an Stickstoff und damit Geld.
„Die Einbindung in neue, sowie bestehende Systeme ist sehr einfach zu realisieren.“, so Dietmar Ness. „Uns war es auch wichtig, dass die Stickstoffüberlagerung außerdem vollautomatisch arbeitet. Um immer sicher zu stellen, dass genügend Stickstoff vorhanden ist, kann zusätzlich ein Stickstoffgenerator eingebunden werden. Dieser gewinnt auch vollautomatisch den Stickstoff aus Druckluft. Dabei kommt eine Membran zum Einsatz, die nur Stickstoffmoleküle aus der Umgebungsluft durchlässt und damit den Stickstoff von den anderen Komponenten der Luft – wie Sauerstoff, Argon und CO2 – trennt. Dadurch ist eine beinahe unbegrenzte Versorgung mit Stickstoff gegeben. Maximaler Effekt mit minimalem Aufwand.“
