Vakuumpumpen für das Scale-up. Membranpumpen wachsen mit - prozesstechnik online

Membranpumpen wachsen mit

Vakuumpumpen für das Scale-up

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Wer kennt das nicht? Ein Prozess funktioniert im Labor zuverlässig, beim Umstieg in den Produktionsmaßstab gibt es aber Probleme. Das muss nicht sein, wie die durchgängige Vakuumtechnologie von Vacuubrand zeigt. Einzel- und Mehrfachpumpen mit bis zu 120 m3/h Saugvermögen erlauben einen stabilen Scale-up-Prozess.

Miniplants und Technikums- oder Pilotanlagen in der Chemie stehen an der Schnittstelle zwischen Labormaßstab und Großproduktion. Zahlreiche, dort durchgeführte chemische Prozesse wie Destillation, Verdampfung, Trocknung, Extraktion und Filtration arbeiten unter Vakuum. Im Rahmen des Scale-ups muss auch die Vakuumtechnologie mitwachsen – im Idealfall natürlich ohne die im Labormaßstab bewährten Vorzüge wie hohe chemische Beständigkeit, trockenes und sauberes Vakuum (ölfreie Technologie), Langlebigkeit, geringe Betriebs- und Wartungskosten sowie präzise Vakuumregelung zu verlieren. Im Laborbereich haben sich für die meisten dieser Anwendungen chemiebeständige Membranpumpen etabliert. Das Betriebsvakuum liegt bei vielen Prozessen in einem Bereich von 500 bis ca. 1 mbar, der von diesen Membranpumpen vollständig abgedeckt werden kann.

Für Miniplants und Technikums- sowie Pilotanlagen wird im Vergleich zum Labor hauptsächlich ein deutlich höheres Saugvermögen (typischerweise zwischen 15 und 100 m3/h) benötigt. Die restlichen Anforderungen bleiben meist unverändert. Warum also nicht auf Bewährtes zurückgreifen anstatt die Technologie zu wechseln?

Das sollten Sie berücksichtigen

Für die korrekte Auslegung der Vakuumversorgung mit Membranpumpen in der chemischen Industrie muss man zunächst einen Blick auf die Anforderungen werfen: Neben den klassischen Parametern für die Dimensionierung einer Vakuumpumpe wie Enddruck und Saugvermögen gibt es weitere Faktoren im Hinblick auf Prozesssicherheit, Verfügbarkeit und Lebenszykluskosten. Hierzu zählen die chemische Beständigkeit, der Einsatz von Betriebsmitteln, die Energiekosten und der Wartungsaufwand. Für die Überwachung und Regelung des Prozessvakuums werden entsprechende Mess- und Regelgeräte benötigt, die ebenfalls möglichst chemisch beständig und robust ausgelegt sein müssen. Viele der in der Chemie gängigen Lösemittel sind bei Atmosphärendruck brennbar und besitzen einen hohen Dampfdruck, können also explosionsfähige Gemische mit Luft bilden. In diesen Fällen spielt der Explosionsschutz zusätzlich eine wichtige Rolle.

Ölfreie Pumpen ermöglichen sauberes Vakuum

In chemischen Prozessen werden nicht nur Luft und Wasserdampf

sondern meist auch aggressive Dämpfe abgepumpt. Eine hohe chemische Beständigkeit der Vakuumpumpen ist somit erforderlich.

Chemie-Membranpumpen erfüllen aufgrund der durchgängig im

medienberührten Bereich eingesetzten Fluorkunststoffe diese Anforderung perfekt. Zusätzlich zeichnen sie sich durch eine hohe Kondensatverträglichkeit aus. Vacuubrand fertigt die am höchsten belasteten Bauteile wie Kopfdeckel und Spannscheibe aus stabilen Metallkernen mit einer dicken, diffusionsdichten und hochbelastbaren Fluor-Kunststoffumspritzung. Das bewährte PTFE-Sandwich-Design der Membranen von Vacuubrand gewährleistet lange Lebensdauer und große Wartungsintervalle – der Membranwechsel ist je nach Belastung typischerweise erst nach 15 000 Betriebsstunden erforderlich.

Viele Prozesse und Labore müssen ölfrei gehalten werden, um beispielsweise eine Kontamination der Produkte zu vermeiden. Auch

hier punkten Chemie-Membranpumpen. Sie gehören zu den Trockenläufern, die keinerlei Betriebs- oder Kühlmittel benötigen, und

arbeiten völlig ölfrei. Darüber hinaus wird kein Abrieb erzeugt. So

ist trockenes und sauberes Vakuum garantiert und gleichzeitig werden die Betriebskosten reduziert, da Verbrauch und Entsorgung von

Betriebsmitteln entfallen.

Zum Schutz vor Partikeln und Kondensattröpfchen können

die Chemie-Membranvakuumpumpen mit einem saugseitigen Ab-

scheider ausgestattet werden. Ein atmosphärenseitiger Emissionskondensator dient zur Nachkondensation der durch die Pumpe geförderten Dämpfe. Zur Reinhaltung der Produktionsräume und zum

Schutz der Umwelt ist so eine nahezu 100 %ige Lösemittelrückgewinnung.

Präzise geregeltes Vakuum

Bei der Rotationsverdampfung und vielen anderen Prozessen muss das Vakuum möglichst präzise geregelt werden. Drehzahlgeregelte Membranpumpen wie die Vario-Pumpen von Vacuubrand regeln das Vakuum automatisch und punktgenau durch Anpassen der Motordrehzahl der Vakuumpumpe. Durch die niedrigeren Drehzahlen werden weniger Hübe pro Minute ausgeführt und so die Wartungsintervalle deutlich verlängert. Vario-Pumpen sind dadurch in vielen Anwendungen nahezu wartungsfrei.

Im Vergleich zur konventionellen Zweipunktregelung mit Magnetventil werden die Verdampfungsraten durch die hysteresefreie Dampfdruckregelung maximiert und kürzere Prozesszeiten mit einer Zeitersparnis von teilweise mehr als 30 % erreicht. Zusätzlich können der Energieverbrauch und natürlich die Betriebskosten je nach Prozess um bis zu 90 % reduziert werden.

Neben der Präzision der Vakuumregelung stehen Anwenderfreundlichkeit und einfache Bedienbarkeit im Fokus. Vacuu·Select, der Controller für alle Vario- Membranpumpen, macht es dem Anwender so komfortabel und effizient wie möglich: Einfach wie beim Smartphone über das Touchdisplay die gewünschte Anwendung wählen und starten. Der Controller führt anschließend den Vakuumprozess selbstständig bis zum Ende aus. Bei Lösemittelverdampfungen beispielsweise erkennt der Vacuu·Select den Siedepunkt und regelt den Vakuumprozess bei Bedarf selbst nach. Selbstverständlich lassen sich Applikation, gewünschtes Vakuum und weitere Parameter auch individuell zusammenstellen und regeln.

Von klein bis groß

Vacuubrand bietet Chemie-Membranpumpen mit Vario-Regelung in einem breiten Leistungsspektrum an. Typische Anwendungen wie Rotationsverdampfung werden ebenso abgedeckt wie Vakuumnetzwerkversorgungen, Anwendungen in Kilolaboren und Miniplants. Bei Enddrücken bis unter 1 mbar können selbst Hochsieder bei schonenden Temperaturen problemlos verdampft werden.

Der Saugvermögensbereich bis 30 m3/h kann mit den großen Chemie-Membranpumpen (Saugvermögen bis zu 20 m3/h) und Duo-Pumpständen (Kombination aus zwei Einzelpumpen) abgedeckt werden. Dabei sind Enddrücke bis 0,6 mbar erreichbar. Bei den Duo-Pumpständen wird die Drehzahl der beiden Einzelpumpen

mit dem Vakuumregler Vacuu Select synchron angesteuert und dem Vakuumbedarf punktgenau angepasst.

Für viele Anwendungen – insbesondere im Bereich Miniplant, Pilotanlage oder Technikum – ist eine 100 %ige Anlagenverfügbarkeit unabdingbar. Jede Unterbrechung durch eine Wartung, selbst wenn diese turnusgemäß erfolgt, kostet wertvolle Prozesszeit. Diese Anforderung bedient das Konzept des VAC 24seven, einer modularen Prozesspumpenserie mit Saugvermögen bis 120 m3/h. Jeweils zwei drehzahlgesteuerte Chemie-Membranpumpen bilden ein Modul. Bis zu drei Module können miteinander gekoppelt werden. Einzelne Pumpen können zu Servicezwecken entkoppelt werden, während die Drehzahl der anderen Pumpe(n) entsprechend automatisch angepasst wird und so das Vakuum für den Prozess weiterhin aufrecht erhalten wird.

Für die Prozesstechnik ergeben sich damit völlig neue Möglichkeiten: Die Pumpmodule sind in zwei verschiedenen Ausführungen verfügbar, wahlweise mit 5 oder 70 mbar Endvakuum. Je nach Anforderung können bis zu drei Pumpmodule mit einem Controlmodul kombiniert werden. Das Controlmodul übernimmt die synchrone Vakuumregelung der Einzelpumpen, ermittelt die benötigte Saugleistung und sorgt durch bedarfsgerechte Drehzahlsteuerung für einen optimalen Prozessablauf. Der Energieverbrauch wird minimiert und die Wartungsintervalle werden verlängert.

Damit es nicht funkt

Eine Ex-Bewertung ist insbesondere bei größeren Anlagen gängige Praxis und in vielen Fällen werden entsprechende Anforderungen an die Vakuumtechnik gestellt. Nahezu alle Vacuubrand-Membranpumpen und -Messgeräte haben die Zulassung für die Atex-Gerätekategorie 3 im Innenbereich. Sollte diese Kategorie nicht ausreichen, sind neben den Standardmodellen auch Chemie-Membranpumpen und Pumpstände mit Atex-Konformität der Gerätekategorie 2 (z. B. für Zone 1) verfügbar. In Kombination mit dem Controller Vacuu·Select und entsprechendem Systemzubehör lassen sich auch diese Pumpen regeln und erlauben den vollautomatischen Ablauf der Vakuumprozesse ohne aufwendige Programmierung.

www.prozesstechnik-online.de

Suchwort: cav1218vacuubrand


Autorin: Dr. Barbara Richarz

Produktmanagerin,

Vacuubrand

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