Les vannes à clapet à glissière convainquent dans la manipulation de produits chimiques toxiques : l'usine chimique de Bad Köstritz mise sur Schubert & Salzer pour la régulation du SO₂

Une vanne à clapet de type 8043 de Schubert & Salzer régule le débit de dioxyde de soufre liquide et gazeux dans le réacteur. (Copyright : Chemiewerk Bad Köstritz GmbH / Schubert & Salzer Control Systems GmbH)

Dipl.-Ing. (FH) Marcus Nöthlich, ingénieur d'exploitation dans le domaine des composés soufrés chez CWK (à droite), et Rainer Weigelt, responsable commercial technique chez Schubert & Salzer lors de la visite des vannes utilisées dans l'usine chimique de Bad Köstritz. (Copyright : Chemiewerk Bad Köstritz GmbH / Schubert & Salzer Control Systems GmbH)

Outre le dioxyde de soufre pour la fabrication de thiosulfate, les vannes à clapet régulent dans de nombreuses applications la vapeur, le soufre liquide et d'autres médias liquides et gazeux chez CWK. (Copyright : Chemiewerk Bad Köstritz GmbH / Schubert & Salzer Control Systems GmbH)

En plus du dioxyde de soufre pour la fabrication de thiosulfate, les vannes à clapet régulent dans de nombreuses applications la vapeur, le soufre liquide et d'autres médias liquides et gazeux chez CWK. (Copyright : Chemiewerk Bad Köstritz GmbH / Schubert & Salzer Control Systems GmbH)

(Copyright : Chemiewerk Bad Köstritz GmbH / Schubert & Salzer Control Systems GmbH)

Le dioxyde de soufre est un milieu hautement toxique. La manipulation de celui-ci est donc soumise au règlement sur les accidents majeurs et impose des exigences maximales en matière de sécurité et de fiabilité des appareils utilisés. Dans l'usine chimique de Bad Köstritz, des vannes à clapet à glissière de Schubert & Salzer sont utilisées pour la régulation du dioxyde de soufre liquide et gazeux, permettant d'obtenir des résultats exceptionnels en termes de durée de service et de précision de régulation.

« Parce que la chimie est juste. » telle est la devise de l'usine chimique de Bad Köstritz – en abrégé CWK. Le fabricant de produits chimiques inorganiques spéciaux de Thuringe possède une histoire de plus de 195 ans, qui a commencé avec l'ouverture de la saline Heinrichshall en 1831. Aujourd'hui, CWK se présente comme une entreprise chimique de taille moyenne, avec une spécialisation historique, par exemple, dans les composés du soufre. Les thiosulfates en font partie, et CWK, en tant que l'un des rares fournisseurs mondiaux, peut fournir des clients à l'échelle commerciale. Depuis de nombreuses années, la fabrication repose sur des vannes à clapet à glissière de Schubert & Salzer.

Thiosulfates – Composés polyvalents du soufre

Les thiosulfates sont des composés chimiques constitués de soufre, d'oxygène et d'un ion partenaire chargé positivement comme le sodium ou le potassium. Ils sont utilisés, par exemple, comme « anti-chlore » dans le traitement des eaux usées et des gaz d'échappement, comme un précieux additif fertilisant, un agent réducteur important en chimie et ont une longue et importante histoire en tant que sel de fixation en photographie analogique.

Dipl.-Ing. (FH) Marcus Nöthlich, ingénieur d'exploitation dans le domaine des composés du soufre chez CWK, décrit la fabrication de l'exemple du thiosulfate de sodium comme un processus par lots en deux étapes : d'abord, la soude caustique et le soufre sont transformés de manière exothermique en une solution de polythiosulfate de sodium dans un récipient de mélange refroidi. Ensuite, cette solution est versée dans un récipient de réaction avec de la soude caustique, de l'eau et une solution mère de thiosulfate de sodium, selon un rapport stœchiométrique (quantités exactes). Dans cette mixture, du dioxyde de soufre (SO2) liquide est introduit lors de la deuxième étape du processus. La régulation précise du débit se fait à l'aide d'une vanne à clapet à glissière de type 8043 de Schubert & Salzer. Le SO2 liquide se détend dans le récipient de réaction et devient gazeux. En remuant constamment, le SO2 gazeux et les autres réactifs se transforment lors d'une réaction exothermique avec refroidissement contrôlé en une solution de thiosulfate de sodium.

Vannes à clapet à glissière – Sécurité dans la manipulation du SO2 toxique

Un point particulièrement critique dans ce processus est la manipulation du dioxyde de soufre. « Le produit chimique est dangereux et hautement toxique », explique Marcus Nöthlich. « Étant donné que nous le stockons et le traitons en très grandes quantités, nous, en tant qu'entreprise, sommes soumis au règlement sur les accidents majeurs. La surveillance continue de l'air ambiant pour détecter précisément la teneur en SO2 est essentielle. Même les plus petites fuites de l'installation entraînent en quelques secondes une alarme grâce aux capteurs de gaz existants. Quelques respirations suffisent alors pour provoquer une forte difficulté respiratoire. En cas de concentrations plus élevées, il y a un danger de mort immédiat. »

Pour cette raison, l'étanchéité et la fiabilité des vannes utilisées pour la régulation du dioxyde de soufre sont d'une importance centrale pour CWK. Avec les vannes à clapet à glissière de Schubert & Salzer en construction à brides intermédiaires, une solution a été trouvée qui dépasse largement les exigences élevées. Les raccords à bride sont conçus pour cette application selon le joint à rainure et languette conformément à la norme DIN EN 1092-1. L'étanchéité extérieure de l'arbre de la vanne est assurée par une gaine métallique supplémentaire pour le joint. La vanne dans son ensemble répond aux exigences de la TA-Luft selon ISO 15848-1.

Durée de service maximale et qualité de régulation

« Outre l'excellente étanchéité, c'est surtout la fiabilité des vannes à clapet à glissière qui nous a convaincus », explique Nöthlich. « Les appareils précédemment utilisés devaient être remplacés complètement deux fois par an en raison de l'usure. Cela engendre des coûts, des temps d'arrêt et constitue un risque pour nos techniciens en raison des résidus de SO2 dans les conduites, avec des efforts supplémentaires correspondants. Avec les vannes à clapet à glissière, nous ne changeons que quelques pièces d'usure même après plusieurs années d'exploitation. Grâce à une formation pratique avec Schubert & Salzer ici même à l'usine chimique, nos techniciens peuvent effectuer eux-mêmes ces opérations de maintenance sans problème. »

Ces durées de service exceptionnellement longues sont rendues possibles par le principe de fonctionnement sous-jacent des vannes à clapet à glissière : deux disques d'étanchéité rainurés, disposés perpendiculairement à la direction du flux, sont déplacés l'un par rapport à l'autre, modifiant ainsi la section de passage. En raison de leur conception, la course de la vanne est très courte – seulement 6 à 9 mm selon le diamètre nominal. Avec les vannes à clapet à glissière, le joint d'étanchéité et la gaine métallique subissent donc des contraintes mécaniques bien moindres, ce qui réduit l'usure et prolonge la durée de service.

Outre la durée de service, la qualité de régulation a également été nettement améliorée grâce à l'utilisation des vannes à clapet à glissière. « Pour ajuster le pH de notre solution de thiosulfate, nous introduisons également du SO2 gazeux après le SO2 liquide. La large plage de régulation de la vanne à clapet à glissière utilisée permet de réguler précisément les flux et de produire un produit qui répond à nos exigences ainsi qu'à celles de nos clients en matière de qualité », explique Nöthlich.

Large éventail d'applications pour les vannes à clapet à glissière

En raison de ces expériences et d'autres similaires, les vannes à clapet à glissière font partie intégrante des différents processus et installations de l'usine chimique de Bad Köstritz depuis longtemps. Elles contribuent à améliorer la sécurité opérationnelle, à augmenter la précision et à réduire les coûts de maintenance. « Que ce soit pour la régulation du dioxyde de soufre, de la vapeur ou d'autres milieux liquides ou gazeux – les vannes à clapet à glissière de Schubert & Salzer ont fait leurs preuves chez nous. C'est pourquoi on peut seulement conclure : ici, la chimie fonctionne parfaitement », termine Marcus Nöthlich.