Kilde: © www.istockphoto.com – paparazzit
Tørr vakuumteknologi for kjemiske og farmasøytiske prosesser
Vakuum spiller en essensiell rolle i kjemiske og farmasøytiske prosesser. Enten det gjelder vakuumtransport, inertiserings-, destillerings- eller tørkeprosesser, brukes vakuum overalt for å gjøre prosesser tryggere, raskere og mer økonomiske eller i det hele tatt mulige i utgangspunktet.
De ulike teknologiene som finnes for å generere vakuum, er svært allsidige. Væskering-vakuumpumper og dampejektorer har vært de robuste og pålitelige arbeidshestene i mange tiår når det gjelder vakuumgenerering.
Som lamellvakuumpumper med resirkulerende oljesmøring, har de imidlertid en ulempe: de krever driftsvæske som kommer i kontakt med prosessgassen.
Som lamellvakuumpumper med resirkulerende oljesmøring, har de imidlertid en ulempe: de krever driftsvæske som kommer i kontakt med prosessgassen.
Nyskapende: Tørre skruevakuumpumper
Midt på 1990-tallet lanserte Busch Vacuum Solutions den første skruevakuumpumpen på markedet, COBRA. Den store forskjellen sammenlignet med vakuumpumper som man kjente til da, var at skruevakuumpumper ikke krevde driftsvæske for å komprimere prosessgassen. Dette er grunnen til at de kalles «tørre» skruevakuumpumper (fig. 1). Tørr skruevakuumteknologi brukes nå også i kjemisk og farmasøytisk industri.-
Fig. 1: Tørr skruevakuumpumpe for kjemiske og farmasøytiske prosesser.
-
Fig. 1: Tørr skruevakuumpumpe for kjemiske og farmasøytiske prosesser.
Driftsprinsipp
I en skruevakuumpumpe roterer to sammenlåsende skrueformede rotorer i motgående retninger (fig. 2). Prosessgassene trekkes inn, fanges mellom sylinderen og skruekamrene, komprimeres og transporteres så til gassutslippet. Under kompresjonsprosessen kommer ikke skruerotorene i kontakt med hverandre eller sylinderen. Presis produksjon og minimale klaringer mellom de bevegelige delene gjør dette driftsprinsippet mulig, og sikrer i tillegg at det et lavt sluttrykk på opptil 0,01 millibar (absolutt).-
Fig. 2: Moderne skruevakuumpumper har skruer med variabel stigning, noe som gir en jevn temperaturfordeling inne i vakuumpumpen.
-
Fig. 2: Moderne skruevakuumpumper har skruer med variabel stigning, noe som gir en jevn temperaturfordeling inne i vakuumpumpen.
COBRA skruevakuumpumper bruker et vannkjølingssystem som sikrer jevn varmefordeling, økt termisk effektivitet og stabilitet gjennom hele pumpehuset. Dette gjør at temperaturen kan velges slik at den er høy nok til ikke å kondensere prosessgassen, men lav nok til å unngå potensielle temperaturrelaterte problemer som gassavsetning eller spontan antenning.
Fraværet av driftsvæske tillater kompresjon i prosesskammeret uten forurensning eller reaksjon.
Beskytte vakuumsystemet
Vakuumpumpen kan utsettes for visse risikoer avhengig av prosessgassen. Det er derfor viktig at prosessgassene er tilstrekkelig kjent for å minimere disse risikoene. Det kreves ofte forskjellige komponenter, som kan installeres på innløps- eller trykksiden for å transportere prosessgassen uten å skade vakuumpumpen. Dette kalles et vakuumsystem, som også kan bestå av flere vakuumpumper (fig. 3).-
Fig. 3: Vakuumsystem med fire skruevakuumpumper som forvakuumpumper.
-
Fig. 3: Vakuumsystem med fire skruevakuumpumper som forvakuumpumper.
For sikker drift av vakuumsystemet er det viktig å beskytte det mot korrosjon og avleiringer forårsaket av krystallisering eller polymerisering, og å øke materialmotstanden.
Beskytter mot korrosjon
Ulike tiltak kan være effektive for å beskytte vakuumsystemet eller de enkelte vakuumpumpene mot korrosjon:- Det første alternativet er å forhindre at etsende stoffer kommer inn i vakuumpumpens indre. Dette kan implementeres ved å bruke en oppstrøms kondensator eller gassvasker.
- Det andre alternativet for å unngå korrosjon er å holde prosesstrømmen i gassfasen. I en skruevakuumpumpe kan dette implementeres ved å stille inn en bestemt driftstemperatur. Prosessgassen kan i tillegg fortynnes med en tilført ballastgass for å redusere partialtrykket til de kondenserbare gassene. Følgende enkle logikk gjelder derfor: suging i gassform og utstøting i gassform. Minimumstemperaturen må derfor velges slik at den er høy nok til å forhindre at gasser kondenserer ut. Maksimumstemperaturen må velges slik at vakuumpumpen ikke blir skadet, eller slik at den maksimalt tillatte temperaturen i henhold til ATEX-klassifiseringen ikke overskrides.
- Det tredje alternativet er å bruke kompatible materialer til vakuumpumpen. I COBRA skruevakuumpumper fra Busch Vacuum Solutions er for eksempel alle deler som er i kontakt med prosessen, alltid laget av duktilt støpejern og har et spesielt belegg som er motstandsdyktig mot nesten alle kjemikalier.
Beskyttelse mot partikler som kommer inn i systemet
Skruevakuumpumper skal alltid betjenes med en innløpssil eller et luftfilter. Dette er for å forhindre at partikler kommer inn i vakuumpumpen. På grunn av den nøyaktige produksjonen av skruevakuumpumper med tilhørende små klaringer og toleranser, er det en viss følsomhet for medfølgende partikler.Tørre skruevakuumpumper brukes ofte med partikkeltørkere, spesielt i farmasøytisk industri. Et visst antall slike partikler kan enkelt passere gjennom vakuumpumpen sammen med prosessgassen eller skylles ut på slutten av prosessen.
Det er likevel tilrådelig å ta passende forholdsregler for å forhindre at partikler blir sugd inn regelmessig. Busch tilbyr for eksempel et stort antall forskjellige partikkelfiltre for alle bruksområder.
Vakuumpumpens/-systemets lekkasjetetthet
Vakuumpumper og vakuumsystemer i et kjemisk miljø må være så tette at ingen eller kun minimalt med omgivelsesluft kan komme inn og skape en potensielt eksplosiv atmosfære, eller at giftige eller eksplosive gasser kan unnslippe.O-ringer i polymer brukes vanligvis for å forhindre lekkasjer mellom to stasjonære deler. Motstanden avhenger av den valgte polymeren. Tetningsmaterialet må derfor også tilpasses mulige prosessgasser.
Busch Vacuum Solutions har hatt et dynamisk tetningskonsept for roterende akselgjennomføringer sertifisert av TÜV SÜD i samsvar med «Technical Instructions on Air Quality Control» (TA Luft). Disse tetningene anses å være teknisk lekkasjetette.
Driftstips
For de fleste bruksområder anbefales det at vakuumpumpen varmes opp en viss ledetid før prosessdrift. Dette gjør at den angitte temperaturen kan stilles inn.
Etter at prosessen er avsluttet, anbefales det å rense vakuumpumpen med ikke-kondenserbar inertgass for å fjerne prosessgassen helt fra vakuumpumpen før den slås av. Nitrogen brukes normalt til denne renseprosessen.
Å rense vakuumpumpen med en rengjøringsvæske på slutten av prosessen er også mulig og anbefales hvis det er fare for at det dannes avleiringer inne i vakuumpumpen under kjøling.
For de fleste bruksområder anbefales det at vakuumpumpen varmes opp en viss ledetid før prosessdrift. Dette gjør at den angitte temperaturen kan stilles inn.
Etter at prosessen er avsluttet, anbefales det å rense vakuumpumpen med ikke-kondenserbar inertgass for å fjerne prosessgassen helt fra vakuumpumpen før den slås av. Nitrogen brukes normalt til denne renseprosessen.
Å rense vakuumpumpen med en rengjøringsvæske på slutten av prosessen er også mulig og anbefales hvis det er fare for at det dannes avleiringer inne i vakuumpumpen under kjøling.
Eksplosjonsvern
Med ulike tetningssystemer, ulike belegg og passende tilbehør, kan COBRA skruevakuumpumper fra Busch konfigureres til å være kompatible med hvilket som helst kjemikalie.Flere ATEX-versjoner er i tillegg tilgjengelige for COBRA skruevakuumpumper i samsvar med EU-direktiv 2014/34/EU.
Enhver annen nasjonal forskrift kan også tilpasses disse vakuumpumpene slik som EX-proof i USA eller KOSHA i Sør-Korea. Dette betyr at disse vakuumpumpene også kan brukes over hele verden i potensielt eksplosive områder og for transport av eksplosive gasser og damper.
Flammestoppere kan også integreres om nødvendig.