Ziel der Entwicklung
Eine Herausforderung beim Betrieb von Absorptionskältemaschinen (AKA) ist die Korrosion der in den Anlagen verbauten Materialien wie Schwarzstahl, Edelstahl und Kupfer. Zur Verhinderung von Korrosion werden der Absorptionslösung in den Anlagen chemische Korrosionsinhibitoren zugesetzt. In Wasser-Lithiumbromid-Absorptionskältemaschinen wurde und wird derzeit in Bestandsanlagen noch das sehr wirksame Lithiumchromat eingesetzt. Allerdings gilt Lithiumchromat als toxisch und krebserzeugend. Neben Nitraten, Phosphaten und anderen anorganischen und organischen Verbindungen wurden insbesondere Inhibitoren auf Basis von Molybdat als wirksamer Ersatz vorgeschlagen. Derzeit gelten diese molybdatbasierten Inhibitorsysteme innerhalb der neuen Systeme als effektivster Korrosionsschutz für AKA, jedoch nicht für Kupferwerkstoffe. In den üblichen Anwendungskonzentrationen sind Molybdat- im Gegensatz zu Chromat-Inhibitoren ökologisch unbedenklich. Für Kupferwerkstoffe muss jedoch meist ein zweiter Inhibitor genutzt werden.
Im Projekt wurden parallel zum und zusammen mit einem zeitlichen Monitoring der chemischen Eigenschaften der Absorptionslösungen von mehr als 20 Anlagen fünf Projektziele verfolgt und verwirklicht.
Es wurden zwei neue hochwirksame, leicht zu handhabende Korrosionsinhibitorpakete (KIP I und II) für Wasser-Lithiumbromid-Absorptionskälteanlagen entwickelt. Inhibitorpaket KIP I wurde zum Patent angemeldet (Aktenzeichen: 10 2017 104 225.3).
Ein neues Korrosionstestverfahren für inhibierte Absorptionslösungen wurde entwickelt, welches die Korrosionsschutzeigenschaften der Inhibitoren im Labor reproduzierbar nachweist.
Umfangreiche Recherchen und Versuche, sowohl im Labor als auch an Feldanlagen, wurden zum Projektziel Vorbehandlung und Inbetriebnahme von AKA durchgeführt und können vom ILK als Handlungsvorschrift an Installateure übergeben werden.
Als viertes Projektziel zur weiteren Vereinfachung der Anlagenwartung wurde ein mobiles „Vor-Ort-Analyse-Set“ entwickelt. Die umfangreichen Versuche zum Nachweis der interessierenden Stoffe in AKA führten zu einer Vielzahl einfacher Nachweismethoden, welche allesamt im Analysenkoffer integriert wurden. Der Analysenkoffer wurde als Gebrauchsmuster registriert (03.04.2018, Nr. 20 2018 001 439).
Auch die angestrebte Depotwirkung für beide KIP konnte durch Versuche und Feldtests erfolgreich nachgewiesen werden.
Vorteile und Lösungen
Gegenüber kommerziellen Inhibitorpaketen haben die neue Inhibitorpakete KIP I/II mehrere Vorteile. Sie sind nicht ätzend, nicht hygroskopisch und stabil auch bei längerer Lagerung. Außerdem besitzen sie einen nachgewiesenen Kupfer-Korrosionsschutz und sind frei verfügbar.
Mit den entwickelten KIP stehen nunmehr erstmals in Europa Korrosionsschutzinhibitoren zur Verfügung, welche in Lithiumbromid-AKA nachweislich sowohl Eisen als auch Kupferwerkstoffe schützen.
Die entwickelten Testverfahren bieten die Möglichkeit der einheitlichen Bewertung der Wirksamkeit von Inhibitoren auch in unterschiedlichen Laboratorien.
Die erstellte Vorbehandlungs- und Inbetriebnahmeprozedur spart Entwicklungskosten und schafft die Voraussetzungen für einen guten Korrosionsschutz der betroffenen Anlage.
Mit dem Vor-Ort-Analysenkoffer (siehe Abbildung) lassen sich wesentliche chemische Parameter an der Anlage leicht erfassen und es werden sofort Handlungsempfehlungen bei Überschreiten von Grenzwerten gegeben. Somit lassen sich zeitaufwendige Labortests umgehen und eine eventuell nötige Nachinhibierung kann sofort vor Ort vorgenommen werden, ohne die übliche weitere Anfahrt des Servicemitarbeiters.
Der erfolgreiche Nachweis des Depoteffektes bietet die Voraussetzung für ein verlängertes Service-Intervall.
Zielgruppe und Zielmarkt
Da die Anforderungen an die Umweltunbedenklichkeit von Chemikalien immer weiter steigen und auch die neuen Molybdatinhibitoren bzgl. ihrer Umwelttoxizität nicht unbedenklich sind, sollen die Entwicklungsaktivitäten auf dem Gebiet der Korrosionsinhibitoren für AKA fortgeführt werden.
Das neue Testverfahren soll mittels Veröffentlichungen bekannt gemacht werden und dann auch in Laboren anderer Institute zum Einsatz kommen, sodass hierdurch ein neuer Standard geschaffen wird.
Der Analysenkoffer soll stetig weiterentwickelt und an die Kundenwünsche angepasst werden, insbesondere sollen auch zukünftige neue Inhibitoren nachgewiesen werden können.