CITplus - Als entscheidende Anlagenkomponente in einem Säureverdünnungsprozess bei PVS Chemicals haben sich Gleitschieberventile von Schubert & Salzer Control Systems bewährt.

PVS Chemicals produziert u. a. hochreine Chemikalien, die beispielsweise in der Halbleiterindustrie für das Ätzen von Leiterplatten eingesetzt werden. Als weltweit einziger Hersteller ist PVS in der Lage, verdünnte Schwefelsäure in einer konstant hohen Reinheit zu liefern, deren Verunreinigungen nur noch im ppt Bereich (parts per trillion) liegen. Dies ermöglicht den Herstellern von Leiterplatten, die einzelnen Leiterbahnen enger aneinander zu legen und somit Elektronikartikel, wie Smartphones noch kleiner und leichter bauen zu können.
Toleranzband von konstant ­mindestens 0,05 %
Die Anforderungen an hochreine Säuren steigen stetig: das Endprodukt muss heute für viele Anwendungen in einer exakt definierten Konzentration mit einem Toleranzband von konstant mindestens 0,05 % hergestellt werden. Eine besondere Herausforderung ist hierbei die Verdünnung. PVS produziert u. a. verdünnte hochreine Schwefelsäure, wobei die Schwefelsäurezugabe im Verdünnungsprozess zwischen 0 und 100 % schwanken kann.
Ein qualitativ so hochwertiges Produkt mit den geringst möglichen Abweichungen in einem kontinuierlichen Verfahren herzustellen, stellt eine besondere Herausforderung dar. PVS ist weltweit die einzige Firma, die dies in so hoher Qualität gelöst hat. Dies erfordert allerdings ein Regelventil mit außergewöhnlicher Regelcharakteristik, um die Schwankungsbreite von 100 % beim Ausgangsmedium auf den Punkt genau ausgleichen zu können. Es ist extrem wichtig, dass das Regelventil jegliche Konzentrationsschwankungen im Zulauf mit geringstmöglicher Verzögerung und höchstmöglicher Präzision für das Endprodukt ausgleicht. Es gibt Prozessparameter, bei denen das Regelventil Schwankungen im Zulauf zwischen 0 und 2 % und dann wieder zwischen 0 und 80 % ausgleichen muss.

Hervorragend: Stellverhältnis und Regelgüte
Diese Herausforderung meistert das Gleitschieberventil ohne Probleme. Das Herz dieses Ventils sind zwei aufeinander gleitende und gegeneinander dichtende Schlitzscheiben. Eine senkrecht zur Strömungsrichtung im Gehäuse fixierte Dichtplatte besitzt eine bestimmte Anzahl von Querschlitzen gleicher Höhe. Eine drehfest ausgerichtete Scheibe mit der gleichen Schlitzanordnung wird senkrecht dazu verschoben und verändert so den Durchflussquerschnitt. Die anliegende Druckdifferenz drückt die bewegliche Scheibe auf die feststehende Scheibe. Das Gleitschieberventil dichtet also ohne jeglichen metallischen Sitz.
Insbesondere das sehr gute Ansprechverhalten der Gleitschieberventile ist für die hohe Regelgüte ausschlaggebend. Für sehr kurze Reaktionszeiten und eine hohe Auflösung der Hubposition sind kleine Stellwege, niedrige bewegte Massen sowie geringe Antriebskräfte die wichtigsten Parameter. All diese Eigenschaften bietet das Gleitschieberventil in Kombination. Der typische Hub zwischen „offen" und „geschlossen" beträgt nur 6 - 9 mm.
Zum Positionieren des pneumatisch gesteuerten Gleitschieberventils wird der digitale Schubert & Salzer Stellungsregler 8049 in 2-Leiterausführung mit der Schutzart IP65 eingesetzt. Da der Stellungsregler zentrisch auf dem Ventilantrieb sitzt, benötigt er keinen zusätzlichen seitlichen Bauraum und spart zudem Gewicht. Bei dieser sehr kompakten Bauweise sind alle beweglichen Teile unzugänglich, dies maximiert die Betriebssicherheit.

Von Gold und PTFE umgeben
Die Medienbeständigkeit des Gleitschieberventils ist ein weiterer Punkt, in dem PVS keine Kompromisse eingehen kann. Im Prozess werden wegen der Medienbeständigkeit ausschließlich hochlegierte oder auch exotische Werkstoffe wie PTFE, Glas, Platin oder Gold verwendet. Das Regelventil muss deshalb aus Hastelloy C gefertigt sein. Ventile aus Edelstahl oder Kunststoff wären wegen der großen Konzentrationsschwankungen im Zulauf in unserem Prozess in weniger als einer Woche wegkorrodiert bzw. aufgelöst. So ist für den PVS-Prozess die Kombination aus Regelpräzision und höchster Medienbeständigkeit ein absolutes Muss. Da am Standort bereits seit über 10 Jahren Schubert & Salzer Ventile bspw. in der Dampferzeugung und -verteilung eingesetzt werden, lag es nahe, auch für diese Spezialanwendung deren Kompetenz in Anspruch zu nehmen.
Hinzu kommt, dass Gleitschieberventile in Zwischenflanschausführung sehr kompakt und leicht sind. So können diese Ventile problemlos auch in PTFE-Rohrleitungen eingebaut werden. Dabei bleibt die Belastung der Rohre so gering, dass auf zusätzliche Ventilabstützungen verzichtet werden kann. PVS setzt Gleitschieberventile überall dort ein, wo eine hohe Verfügbarkeit, gute bis sehr gute Regeleigenschaften und wenig Wartungsaufwand benötigt wird. Selbst in der höchst anspruchsvollen Säureverdünnung war bisher keinerlei Wartung oder Instandsetzung bei den Gleitschieberventilen nötig. Auch zeigen sie trotz der außergewöhnlichen Medienbeanspruchung keine Degradation. Es ist sogar gelungen, die Schwankungsbreite der Konzentration des Endprodukts auf 0,02 % zu senken.