Eines der wenigen Unternehmen weltweit, das Pumpen für den gesamten Produktionsprozess von Schwefelsäure anbieten kann, ist Rheinhütte Pumpen aus Wiesbaden.

Je nach Anwendungsbereich, Säurekonzentration, Feststoffgehalt und Strömungsgeschwindigkeit setzt Rheinhütte auf Werkstoffe aus Kunststoff oder Metall zur Herstellung von Pumpen, die durch die Werkstoffvielfalt optimal auf das jeweilige Einsatzfeld zugeschnitten werden können.
Durch die weltweit stetig wachsenden Bevölkerungszahlen wird auch der Bedarf an Düngemitteln kontinuierlich größer. Das wiederum hat zur Folge, dass die Produktion von Schwefelsäure (H₂SO₄) immer weiter ansteigt: Während 2005 weltweit ca. 194 Mio. t  H₂SO₄ produziert wurden, waren es nur zehn Jahre später bereits 214 Mio. t und im Jahr 2017 bereits 272 Mio. t. Etwa 50 % der gewonnenen Schwefelsäure wird zur Düngemittelherstellung verwandt. H₂SO₄ kommt aber auch bei der Papierherstellung, zum Beizen von Stählen oder in der Titandioxid-Produktion zum Einsatz.
Je nach Anwendung sind in Industrieprozessen Schwefelsäuren in unterschiedlichen Konzentrationen und Gemischen vorzufinden. Verdünnte Schwefelsäure oder Dünnsäure weist nur einen geringen Schwefelsäureanteil von maximal 25 % auf und fällt in vielen Prozessen als Abfallsäure an, die im Anschluss wieder aufbereitet wird. Weitere häufig anzutreffende Schwefelsäuren sind Trockner-Säure (75 % – 98 %) sowie Oleum, ein Gemisch aus 100 % Schwefelsäure mit SO₃-Gas, das häufig als „über 100-prozentige“ Schwefelsäure bezeichnet wird. Wohl am anspruchsvollsten in der Handhabung ist die reine hochkonzentrierte Schwefelsäure (96 % – 99 %), die während des Verarbeitungsprozesses Temperaturen von bis zu 240 °C erreicht – eine Herausforderung für Pumpen im Einsatz.

Werkstoffe zur Herstellung von Pumpen für Schwefelsäureanwendungen
Rheinhütte ist einer der wenigen Hersteller weltweit, die Pumpen für den gesamten Prozess der Schwefelsäureherstellung liefern können, von der Beförderung des – häufig feststoffbeladenen – Rohschwefels bis hin zur Wiederaufbereitung von Dünnsäure. Das Unternehmen greift dabei auf jahrelange Erfahrung mit korrosions- und verschleißbeständigen Werkstoffen aus den Werkstoffgruppen Kunststoff, Metall und Keramik zurück. Für Schwefelsäureanwendungen eignet sich vornehmlich der Einsatz von Metall oder Kunststoff, wie folgende Beispiele belegen.
Für Schwefelsäureanwendungen, bei der hochkonzentrierte Schwefelsäure gefördert wird, fertigt Rheinhütte häufig Pumpen aus der metallischen Legierung 1.4136S, einem ferritischen Werkstoff mit 30 % Chrom, 2,5 % Molyb­dän und ohne Nickel in der Legierung. Neben 1.436S gehört auch der RH-RS, ein hochlegierter, ferritischer Stahlguss, zu den Sonderwerkstoffen von Rheinhütte, die sich für das Verpumpen reiner Schwefelsäure eignen. Die beiden Werkstoffe sind bspw. bei hochkonzentrierter Schwefelsäure bis 180 °C und Oleum im Einsatz und äußerst korrosions- und erosionsbeständig.
Wenn aufgrund einer mittleren Säurekonzentration und hohen Temperaturen die meisten gängigen Werkstoffe versagen, greift man bei Rheinhütte auf den Werkstoff Siguss zurück. Siguss ist die einzige metallische Legierung, die für H2SO4 in allen Konzentrationen bis zur Siedetemperatur chemisch beständig bleibt. Die Legierung enthält etwa 15 % Silizium und bis zu 5 % Chrom. Siguss-Pumpen sind zwar extrem anspruchsvoll in der Verarbeitung und Wartung, da der Werkstoff äußerst spröde ist. Ansonsten ist Siguss aber höchst leistungsfähig. Rheinhütte ist derzeit der einzige Pumpenhersteller weltweit, der Pumpen für Schwefelsäureanwendungen aus chromhaltigen Siguss produziert.
Eine dem Siguss vergleichbare Korrosionsbeständigkeit hat der Kunststoff Polytetrafluor­ethylen (PTFE). Allerdings ist die Festigkeit, je nach Baugröße, nur bis max. 180 °C gegeben. An seine Grenzen stößt PTFE, wenn die zu verpumpende Säure feststoffbeladen ist. Der Kunststoff ist im Vergleich zu Edelstahl bedeutend weicher, entsprechend würden ­PTFE-Pumpen durch das Verpumpen von verunreinigten Medien schneller verschleißen.
In der Praxis: Pumpen für alle Medien
Für die Herstellung von Schwefelsäure wird zunächst flüssiger Schwefel bei Temperaturen zwischen 135 °C und 155 °C verpumpt. Die GVSO und RCEV-Pumpen sind dafür besonders geeignet, da sie beheizt werden und damit den flüssigen Aggregatszustand des Rohschwefels garantieren können. Der flüssige Schwefel kann verunreinigt und feststoffbeladen sein. Eine weitere Herausforderung, die für die GVSO aber kein Problem darstellt. Bei stark feststoffbeladenen Medien wird die RCEV eingesetzt.
Während Kunststoff-Pumpen für hoch konzentrierte Schwefelsäure und bei hohen Temperaturen ungeeignet sind, sind sie im niedriger konzentrierten Bereich häufig im Einsatz, bspw. zur Verpumpung von Waschsäure, einem Gemisch aus 15 bis 75-%iger Schwefelsäure und Schwefeldioxid.
Für alle Schwefelsäuren höherer Konzen­tration, von Gas-Trockner-Säure bis hin zur reinen hochkonzentrierten Schwefelsäure, ist die GVRN-Pumpe im Einsatz. Die vertikale Kreiselpumpe ist in der Ausführung GVRN 450/500 in der Lage, bis zu 3.000 m3 H2SO4/h zu verpumpen. Auch die RMKN von Rheinhütte, eine Magnetkupplungspumpe aus Metall, eignet sich zur Förderung von heißer und aggressiver Schwefelsäure, wobei Horizontalpumpen während des Schwefelsäureherstellungsprozesses eher die Ausnahme darstellen.