Kuhrobbe

Trockengasdichtung vs. Nassgasdichtung

Trockengasdichtungen und Nassgasdichtungen sind zwei kritische Komponenten in Industriekompressoren.

Beide dienen zwar der Verhinderung von Gaslecks, funktionieren jedoch unterschiedlich.

In diesem Blogbeitrag untersuchen wir die wichtigsten Unterschiede zwischen diesen beiden Dichtungsarten und helfen Ihnen, eine fundierte Entscheidung für Ihre spezifische Anwendung zu treffen und die Leistung Ihres Kompressors zu optimieren.

Was ist eine Nassgasdichtung?

Eine Nassgasdichtung, auch Öldichtung oder Flüssigkeitsdichtung genannt, ist eine Art Gleitringdichtung Wird in Kreiselkompressoren verwendet, um das Austreten von Prozessgas entlang der rotierenden Welle zu verhindern. Dabei wird eine unter Druck stehende Flüssigkeit, normalerweise Öl, verwendet, um eine Barriere zwischen dem Prozessgas und der Atmosphäre zu schaffen.

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Wie funktioniert eine Nassgasdichtung?

Bei einer Nassgasdichtung zirkuliert Hochdrucköl zwischen einer Reihe von Ringen um die Kompressorwelle. Die Dichtungsanordnung besteht normalerweise aus einem rotierenden Ring, der an der Welle befestigt ist, und zwei stationären Ringen auf jeder Seite im Dichtungsgehäuse. Das Öl fließt zwischen diesen Ringen, schmiert sie und wirkt als Barriere, um Gaslecks zu verhindern.

Der Mittelring dreht sich mit der Welle, während die Außenringe stationär bleiben und gegen den dünnen Ölfilm gedrückt werden. O-Ringe werden verwendet, um Leckagen um die stationären Ringe herum zu verhindern. Eine kleine Menge Gas löst sich in der Ölbarriere auf, aber der Großteil des Dichtungsöllecks und des absorbierten Gases wird aufgefangen und vor der Wiederzirkulation einem Entgasungsprozess unterzogen.

Vorteile von Nassgasdichtungen

  • Toleranz gegenüber Schadstoffen: Nassdichtungen reagieren im Allgemeinen toleranter auf kleine Mengen Schmutz, Ablagerungen oder Flüssigkeiten im Prozessgas als Trockengasdichtungen.
  • Bewiesene Technologie: Sie sind seit vielen Jahrzehnten im Einsatz und stellen für viele Kompressoranwendungen eine bewährte Technologie dar.
  • Eignung für ältere Designs: Nassdichtungen können für bestimmte ältere Kompressorkonstruktionen oder Betriebsbedingungen, bei denen Trockengasdichtungen nicht möglich sind, die bessere Wahl sein.
  • Niedrigere anfängliche Kapitalkosten: Die anfänglichen Kapitalkosten eines Nassdichtungssystems sind häufig niedriger als die eines Trockengasdichtungssystems.

Nachteile von Nassgasdichtungen

  • Höhere Gasleckraten: Nasse Dichtungen weisen im Vergleich zu trockenen Gasdichtungen erheblich höhere Gasleckraten auf. Die meisten Leckagen treten während der Ölentgasung auf und werden häufig in die Atmosphäre abgeleitet.
  • Zusätzliche Ausrüstung erforderlich: Das Dichtungsölsystem erfordert zusätzliche Ausrüstung wie Pumpen, Filter, Entgasungstanks und Aufbereitungsanlagen, was die Komplexität und den Wartungsaufwand erhöht.
  • Erhöhter Stromverbrauch: Das Ölumlaufsystem verbraucht deutlich mehr Strom als Trockengasdichtungssysteme, was die Betriebskosten erhöht.
  • Kontaminationsrisiko: Eine Ölverunreinigung des Prozessgases oder umgekehrt ist möglich, was möglicherweise die nachgeschaltete Ausrüstung oder die Gasqualität beeinträchtigt.
  • Reduzierte Zuverlässigkeit und Lebensdauer: Nassdichtungen sind im Vergleich zu Trockengasdichtungen tendenziell weniger zuverlässig und haben eine kürzere Lebensdauer. Probleme mit dem Dichtungsöl führen häufig zu ungeplanten Ausfallzeiten des Kompressors.

Anwendungen von Nassgasdichtungen

Nasse Gasdichtungen werden in vielen Arten von Kreiselkompressoren in der Öl- und Gasproduktion, Gasverarbeitung, Erdölraffination, chemischen Produktion und anderen Branchen.

Nassdichtungen sind in älteren Kompressoren noch immer üblich. Allerdings werden sie heute normalerweise nur noch dann eingesetzt, wenn die Kompressorkonstruktion und die Betriebsparameter dies unbedingt erfordern.

Was ist eine Trockengasdichtung?

Eine Trockengasdichtung ist eine Art berührungslose Gleitringdichtung, die in Kreiselkompressoren und Pumpen verwendet wird, um Prozessgaslecks entlang der rotierenden Welle zu verhindern. Im Gegensatz zu herkömmlichen nassen (ölgeschmierten) Dichtungen sind Trockengasdichtungen auf einen dünnen Gasfilm angewiesen, um einen Spalt zwischen den stationären und rotierenden Dichtungsflächen aufrechtzuerhalten, wodurch physischer Kontakt und Verschleiß vermieden werden.

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Funktionsweise von Trockengasdichtungen

Trockengasdichtungen bestehen aus einem stationären Primärring und einem rotierenden Gegenring. Der rotierende Ring verfügt über flache Spiralnuten, die während des Betriebs eine fluiddynamische Hubkraft erzeugen.

Diese Kraft trennt den stationären Ring vom rotierenden Ring und erzeugt einen winzigen Spalt (normalerweise 3-5 Mikrometer) zwischen den Dichtungsflächen. Der Spalt wird durch eine kleine Menge gefilterten Dichtungsgases (normalerweise Stickstoff) aufrechterhalten, das zwischen den Flächen strömt und verhindert, dass Prozessgas in die Atmosphäre entweicht.

Vorteile von Trockengasdichtungen

  • Höhere Zuverlässigkeit und längere Lebensdauer: Da die Dichtungsflächen durch einen dünnen Gasfilm getrennt sind und sich nicht berühren, gibt es praktisch keinen Verschleiß. Trockengasdichtungen können über 10 Jahre lang betrieben werden, bevor sie überholt werden müssen, viel länger als Öldichtungen.
  • Beseitigung von Ölverunreinigungen: Durch die Verwendung von Gas als Sperrmedium wird eine Verunreinigung des Prozessgases durch Sperröl vermieden.
  • Reduzierte Emissionen: Die Gasleckraten sind bei Trockengasdichtungen zehnmal niedriger als bei Öldichtungen.
  • Geringerer Stromverbrauch: Trockengasdichtungen benötigen keine Ölzirkulationssysteme und Pumpen, wodurch der Energieverbrauch im Vergleich zu Öldichtungssystemen um 90% oder mehr reduziert wird. Auch die Reibungsverluste sind viel geringer.
  • Einfacheres Design und geringerer Wartungsaufwand: Trockengasdichtungssysteme haben weniger Komponenten und keine rotierenden Maschinen, wodurch sie zuverlässiger und die Wartung kostengünstiger ist als bei komplexen Öldichtungssystemen.

Nachteile von Trockengasdichtungen:

  • Empfindlichkeit gegenüber Verunreinigungen: Die kleinen Abstände zwischen den Dichtungsflächen können durch Partikel oder Flüssigkeiten im Gas verstopft werden, was zu einem Dichtungsversagen führt.
  • Anforderung an sauberes, trockenes Sperrgas: Damit die Trockengasdichtung richtig funktioniert, muss eine externe Quelle für sauberen, trockenen Stickstoff oder Prozessgas mit dem richtigen Druck und Durchfluss bereitgestellt werden. Dazu ist zusätzliche Ausrüstung erforderlich.
  • Mögliche Ausfälle während Transienten: Beim Starten, Herunterfahren oder Betrieb des Kompressors mit niedriger Geschwindigkeit ist die von der Dichtung erzeugte Hubkraft möglicherweise nicht ausreichend, wodurch es zum Kontakt der Flächen und möglicherweise zu Verschleiß kommen kann.
  • Höhere Anschaffungskosten: Während die Betriebskosten niedriger sind, sind die Anschaffungskosten von Trockengasdichtungen und deren Unterstützungssysteme ist typischerweise höher als bei Öldichtungen.

Anwendungen von Trockengasdichtungen:

  • Erdgasleitungen und -verarbeitung
  • Wasserstoffkompression und -transport
  • Kohlenwasserstoff-Kältekompressoren
  • Synthesegaskompressoren
  • Kohlendioxidkompression
  • Luftzerlegungsanlagen
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Der Hauptunterschied zwischen Trockengasdichtung und Nassgasdichtung

Versiegelungsmedium

  • Trockengasdichtungen verwenden unter Druck stehendes Gas (normalerweise Stickstoff oder Prozessgas) als Dichtungsmedium zwischen den rotierenden und stationären Dichtungsflächen. Es wird keine Flüssigkeit verwendet.
  • Nasse Gasdichtungen verwenden Öl als Dichtungsmedium. Das Öl dient sowohl als Schmiermittel als auch als Dichtung zwischen den rotierenden und stationären Komponenten.

Emissionen und Leckagen

  • Trockengasdichtungen haben deutlich geringere Emissionen und Gas Leckageraten, typischerweise 1-6 scfm bei einer Tandemdichtungsanordnung. Das Dichtungsgas gelangt entweder zurück in den Kompressor oder wird entlüftet.
  • Nasse Dichtungen verlieren mehr Gas, etwa 40-200 scfm, weil das Öl bei hohem Druck Prozessgas absorbiert. Dieses Gas wird dann in die Atmosphäre abgegeben, wenn das Öl entgast wird.

Zusatzsysteme

  • Trockengasdichtungssysteme sind einfacher und verfügen über weniger Komponenten – nur Filter, Ventile und Instrumente zur Versorgung mit sauberem Dichtungsgas.
  • Nassdichtungen erfordern komplexe Ölkreislaufsysteme mit Pumpen, Vorratsbehältern, Filtern, Kühlern, Entgasungstanks, Ventilen und Steuerungen zur Versorgung mit dem Dichtungsöl.

Kontaminationsrisiko

  • Trockengasdichtungen eliminieren das Risiko einer Prozessgasverunreinigung und einer Katalysatorvergiftung durch austretendes Dichtungsöl über die Dichtungsflächen.
  • Bei nassen Dichtungen kann Dichtungsöl in das Prozessgas gelangen und in der Folge zu Qualitäts- und Betriebsproblemen führen.

Energieverbrauch

  • Trockengasdichtungssysteme verbrauchen sehr wenig Energie, etwa 5 kW, da sie keine Hilfspumpen und -systeme haben.
  • Nasse Dichtungsölsysteme erfordern Umwälzpumpen und Heizung und verbrauchen 50–100 kW.

Zuverlässigkeit und Wartung

  • Trockengasdichtungen sind zuverlässiger und haben eine Lebensdauer von über 10 Jahren, da sie berührungslos sind und weniger Ausfallarten aufweisen.
  • Nassdichtungen haben aufgrund der vielen Komponenten im Ölsystem einen höheren Wartungsbedarf und potenzielle Ausfallstellen. Die Lebensdauer beträgt normalerweise 2–4 Jahre.
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Ist eine Nassversiegelung besser als eine Trockenversiegelung?

Eine Nassgasdichtung eignet sich besser zum Abdichten von Hochdruckgasen mit flüssigen Verunreinigungen, da sie einen dünnen Ölfilm zum Schmieren und Kühlen der Dichtungsflächen verwendet.

Im Gegensatz dazu ist eine Trockengasdichtung besser für Anwendungen mit sauberem, trockenem Gas geeignet, da sie auf eine kleine Menge sauberen, gefilterten Gases angewiesen ist, um die Dichtungsflächen auseinander zu halten.

Abschluss

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass sowohl Trockengasdichtungen als auch Nassgasdichtungen bei Dichtungsanwendungen ihre einzigartigen Vorteile und Einschränkungen haben.

Die Wahl zwischen beiden hängt von Faktoren wie Betriebsbedingungen, Wartungsanforderungen und Kosteneffizienz ab.

Um eine fundierte Entscheidung für Ihren spezifischen Dichtungsbedarf zu treffen, wenden Sie sich an vertrauenswürdige Dichtungshersteller und Branchenexperten.

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