Scale-up im Griff

Kostenminimierung und Zeitersparnis stehen im Mittelpunkt, wenn neue chemische Herstellungsverfahren die Produktionsreife erlangen. Das Scale-up von der Miniplantanlage zur Produktionsanlage erfolgt heute in einer Schrittweite von 1 : 1000 bis 1 : 8000. Eine große Bedeutung kommt hier den Pumpen zu, die für die Förderung und Dosierung der flüssigen Komponenten zuständig sind. Das Scale-up der Förderung erweist sich als schwierig, da unterschiedliche Anforderungen an die Pumpen in der Miniplantanlage und in der Produktion gestellt werden.

Eine Miniplantanlage benötigt je nach Produkt hermetisch geschlossene Pumpen, die über einen möglichst großen Stellbereich kleinste Mengen pulsationsfrei fördern. Sie müssen für die Reinigung der Anlage auch heiße Lösemittel pumpen können. Zur besseren Regelung und Auswertung werden sie in einen Regelkreis, beispielsweise mit einem Coriolis-Massendurchflussmesser oder einem magnetisch-induktiven Durchflussmesser, eingebunden. Dies muss ohne großen Aufwand realisierbar sein, um die Kosten in der Regelungstechnik so gering wie möglich zu halten. In der Produktionsanlage stehen die Parameter der Pumpen fest und eine hohe Flexibilität ist nicht mehr notwendig. Je nach Produkt und Verfahren müssen die Pumpen aber immer noch hermetisch geschlossen sein und pulsationsfrei fördern. Zur Gewährleistung und Dokumentation der Qualität des Endproduktes werden sie auch im Regelkreis betrieben. Hauptsächlich müssen die Pumpen jedoch robust und wartungsarm sein, damit ein Produktionsstillstand vermieden wird.

Da die Anwender den Dosierpumpen aus der Miniplantanlage häufig die Prozess-Sicherheit nicht zutrauen, wurde beim Scale-up bisher der Pumpentyp bzw. das Fabrikat geändert. Die Folge ist eine andere Charakteristik der Pumpen mit verschiedenen Einflüssen auf den Produktionsablauf und das Verfahren, die mühsam Schritt für Schritt beseitigt werden müssen.

Abhilfe für dieses Problem schaffen die magnetgekuppelten Zahnradpumpen von Gather Industrie. Die Baureihe 1 von 0,001 bis 4,0 l/min kann unter härtesten Bedingungen im Labor, in Miniplantanlagen und im Technikum eingesetzt werden. Die Baureihe 2 von 0,05 bis 2,1 m3/h kommt in Anwendungen der Prozesstechnik zum Einsatz. Da die Fördereigenschaften der Pumpen identisch sind und ein durchgängiges Antriebskonzept – auch im explosionsgefährdeten Bereich nach Atex- Richtlinie 94/9/EG – für die gesamte Produktpalette zur Verfügung steht, können die Pumpen sowohl in der Miniplantanlage als auch später in der Produktionsanlage eingesetzt werden. Es wird also lediglich ein größerer Pumpentyp für die höhere Förderleistung ausgelegt.

Der Grund für die Erfüllung der Kriterien sowohl für die Miniplantanwendung als auch für die Prozessanwendung liegt in der Vielseitigkeit der magnetgekuppelten Zahnradpumpe. Die Pumpe wurde mit einer internen Zirkulation zur Kühlung der Gleitlager konstruiert. Die Kombination von Edelstahl, Hastelloy (B, C) oder Titan (Titan-Palladium) in Verbindung mit Kunststoffen auf PTFE- oder PEEK-Basis mit einer Keramik oder einer DLC-Beschichtung ermöglicht, dass die magnetgekuppelte Zahnradpumpe sogar mit heißen Säuren, Laugen, Salzlösungen und Lösemitteln eingesetzt werden kann. Darüber hinaus besitzt jeder einzelne Pumpentyp in Verbindung mit drehzahlvariablen Antrieben einen Stellbereich zwischen 1 : 100 bis 1 : 400, was die Flexibilität erhöht. In der robusten Zweischeiben-Blockbauweise können Fertigungsgenauigkeiten von wenigen Tausendsteln Millimeter eingehalten werden. Durch die daraus resultierende geringere Reibung verringert sich der Verschleiß der Pumpe und es werden hohe Standzeiten erreicht. Das Ergebnis ist eine leistungsfähige Allround-Dosierpumpe, die gleichermaßen optimal die Anforderungen in Labor, Miniplant, Technikum und Produktion erfüllt und deren Charakteristik sich von der kleinen auf die große Pumpe übertragen lassen.