Źródło: © www.istockphoto.com – paparazzit
Sucha technologia próżniowa do procesów chemicznych i farmaceutycznych
Technologia próżniowa odgrywa istotną rolę w procesach chemicznych i farmaceutycznych. Niezależnie od tego, czy chodzi o transport próżniowy, zobojętnianie,
destylację czy suszenie, próżnia jest stosowana wszędzie dla umożliwienia bezpieczniejszych, szybszych i bardziej ekonomicznych procesów.
Istnieją różne, wszechstronne technologie wytwarzania próżni. Pompy próżniowe z pierścieniem cieczowym i wyrzutniki pary od wielu dziesięcioleci pełnią rolę niezawodnych koni roboczych w dziedzinie wytwarzania próżni.
Jednak podobnie jak z rotacyjnymi łopatkowymi pompami próżniowymi ze smarowaniem recyrkulacyjnym olejem, dotyczy ich jeden kluczowy problem: wymagają płynu eksploatacyjnego stykającego się z gazem procesowym.
Jednak podobnie jak z rotacyjnymi łopatkowymi pompami próżniowymi ze smarowaniem recyrkulacyjnym olejem, dotyczy ich jeden kluczowy problem: wymagają płynu eksploatacyjnego stykającego się z gazem procesowym.
Innowacyjne: suche śrubowe pompy próżniowe
Firma Busch wprowadziła na rynek pierwszą suchą pompę śrubową COBRA w połowie lat 90. Zasadnicza różnica w stosunku do wcześniej stosowanych pomp próżniowych z pierścieniem cieczowym polega na tym, że śrubowe pompy próżniowe nie wymagają płynu eksploatacyjnego do sprężania gazu procesowego. Właśnie dlatego są nazywane „suchymi” śrubowymi pompami próżniowymi (il. 1). Technologia suchych pomp śrubowych także znalazła szerokie zastosowanie w branży chemicznej i farmaceutycznej.-
Il. 1: Sucha śrubowa pompa próżniowa do procesów chemicznych i farmaceutycznych.
-
Il. 1: Sucha śrubowa pompa próżniowa do procesów chemicznych i farmaceutycznych.
Zasada działania
W śrubowej pompie próżniowej dwa blokujące się wirniki w kształcie śruby obracają się w przeciwnych kierunkach (il. 2). Gazy procesowe zostają uwięzione między wirnikami a korpusem pompy. Następnie następuje ich sprężanie i transport do wylotu gazu. Podczas procesu sprężania wirniki śrubowe nie stykają się ze sobą ani z korpusem pompy. Zasada działania opiera się na precyzyjnej produkcji i minimalnym luzie między ruchomymi elementami. Zapewnia to osiągnięcie końcowego ciśnienia wynoszącego nawet 0,01 milibara (bezwzględnego).-
Il. 2: Nowoczesne śrubowe pompy próżniowe mają śruby o zmiennym skoku, które umożliwiają równomierny rozkład temperatury wewnątrz pompy próżniowej.
-
Il. 2: Nowoczesne śrubowe pompy próżniowe mają śruby o zmiennym skoku, które umożliwiają równomierny rozkład temperatury wewnątrz pompy próżniowej.
Suche śrubowe pompy próżniowe COBRA działają z systemem chłodzenia, który zapewnia równomierną dystrybucję ciepła, większą sprawność cieplną i stabilność w całym korpusie pompy. Dzięki temu temperatura może być tak dobrana, aby była wystarczająco wysoka, by nie powodować kondensacji gazu procesowego, ale także wystarczająco niska, aby uniknąć potencjalnych problemów związanych z temperaturą, takich jak osadzanie się gazu lub spontaniczny zapłon.
Brak płynu eksploatacyjnego umożliwia kompresję w komorze procesowej bez zanieczyszczenia lub reakcji.
Zabezpieczenie systemu próżniowego
W zależności od gazu procesowego pompa próżniowa może być narażona na określone zagrożenia. Dlatego, aby zminimalizować te zagrożenia, ważna jest pełna znajomość gazów procesowych. Często wymagane są różne elementy instalowane po stronie wlotowej lub tłocznej, aby transportować gaz procesowy bez uszkadzania pompy próżniowej. Jest to określane systemem próżniowym . Może on również składać się z kilku pomp próżniowych (il. 3).-
Il. 3: System próżniowy z czterema śrubowymi pompami próżniowymi jako pompami wspomagającymi.
-
Il. 3: System próżniowy z czterema śrubowymi pompami próżniowymi jako pompami wspomagającymi.
Dla bezpiecznego działania systemu próżniowego ważne jest, aby zabezpieczyć go przed korozją i osadami spowodowanymi przez krystalizację lub polimeryzacją oraz zwiększyć odporność materiału.
Ochrona antykorozyjna
W zakresie ochrony systemu próżniowego lub poszczególnych pomp próżniowych przed korozją skuteczne mogą być różne środki.- Pierwszą opcją jest zapobieganie przedostawaniu się substancji korozyjnych do wnętrza pompy próżniowej. Można to osiągnąć za pomocą poprzedzających skraplaczy lub płuczek gazu.
- Drugim sposobem uniknięcia korozji jest utrzymanie strumienia procesowego w fazie gazowej . W przypadku suchej śrubowej pompy próżniowej można to zrealizować poprzez ustawienie określonej temperatury eksploatacji. Ponadto gaz procesowy można rozcieńczyć dostarczonym gazem balastowym w celu zmniejszenia ciśnienia cząstkowego gazów skraplających się. Obowiązuje zatem następująca prosta logika: zasysanie w postaci gazowej i wyrzucanie w postaci gazowej. Dlatego należy dobrać minimalną temperaturę tak, aby była dostatecznie wysoka i zapobiegała kondensacji gazów. Temperaturę maksymalną należy dobrać tak, aby pompa próżniowa nie została uszkodzona lub aby nie została przekroczona maksymalna dopuszczalna temperatura zgodnie z klasyfikacją ATEX.
- Trzecią opcją jest użycie zgodnych materiałów do wykonania pompy próżniowej. Na przykład w śrubowych pompach próżniowych COBRA firmy Busch Vacuum Solutions wszystkie części mające kontakt z procesem są domyślnie wykonane z żeliwa sferoidalnego i pokryte specjalną powłoką odporną na niemal wszystkie chemikalia.
Zabezpieczenie przed przedostaniem się cząstek stałych do systemu
Śrubowe pompy próżniowe powinny zawsze być eksploatowane z sitem wlotowym lub filtrem wlotowym. Ma to na celu zapobieżenie przedostawaniu się cząstek do wnętrza pompy próżniowej. Z powodu precyzyjnego wykonania śrubowych pomp próżniowych i związanym z tym niewielkim luzom i tolerancjom istnieje pewna wrażliwość na porywane cząstki.Suche śrubowe pompy próżniowe są często eksploatowane z osuszaczami cząstek stałych, zwłaszcza w przemyśle farmaceutycznym. Pewna liczba takich cząstek może łatwo przejść przez pompę próżniową razem z gazem procesowym lub zostać wypłukana na końcu procesu.
W każdym wypadku wskazane jest podjęcie odpowiednich środków ostrożności, aby zapobiec regularnemu zasysaniu cząstek. Na przykład firma Busch oferuje dużą liczbę różnych filtrów cząstek stałych do każdego zastosowania.
Szczelność pompy próżniowej/systemu próżniowego
Pompy próżniowe i systemy próżniowe w środowisku chemicznym muszą być wystarczająco szczelne, aby uniemożliwić lub zminimalizować dostawanie się do środka powietrza i tworzenie atmosfery potencjalnie wybuchowej, a także ulatnianie się toksycznych lub wybuchowych gazów. W celu zapobiegania przeciekom między dwiema częściami stacjonarnymi stosowane są na ogółpolimerowe pierścienie O-ring . Opór zależy od wybranego polimeru. Dlatego materiał uszczelnienia również musi być dostosowany również do gazów procesowych.
Firma Busch Vacuum Solutions posiada koncepcję dynamicznego uszczelnienia przepustów obrotowych wału certyfikowaną przez TÜV SÜD zgodnie z instrukcjami technicznymi dotyczącymi kontroli jakości powietrza (TA Luft). Uważa się, że uszczelnienia te są technicznie szczelne.
Wskazówki eksploatacyjne
W przypadku większości zastosowań zaleca się rozgrzanie pompy próżniowej przez pewien czas przed rozpoczęciem procesu. Pozwala to na osiągnięcie ustalonej temperatury.
Po zakończeniu procesu zaleca się przedmuchanie pompy próżniowej nieskraplającym się gazem obojętnym w celu całkowitego usunięcia gazu procesowego z pompy próżniowej przed jej wyłączeniem. W procesie płukania zwykle stosowany jest azot.
Płukanie pompy próżniowej płynem czyszczącym na koniec procesu jest również możliwe i zalecane, jeśli istnieje ryzyko tworzenia się podczas chłodzenia osadów wewnątrz pompy próżniowej.
W przypadku większości zastosowań zaleca się rozgrzanie pompy próżniowej przez pewien czas przed rozpoczęciem procesu. Pozwala to na osiągnięcie ustalonej temperatury.
Po zakończeniu procesu zaleca się przedmuchanie pompy próżniowej nieskraplającym się gazem obojętnym w celu całkowitego usunięcia gazu procesowego z pompy próżniowej przed jej wyłączeniem. W procesie płukania zwykle stosowany jest azot.
Płukanie pompy próżniowej płynem czyszczącym na koniec procesu jest również możliwe i zalecane, jeśli istnieje ryzyko tworzenia się podczas chłodzenia osadów wewnątrz pompy próżniowej.
Zabezpieczenie przeciwwybuchowe
Dzięki różnym systemom uszczelnienia, powłokom i odpowiednim akcesoriom śrubowe pompy próżniowe COBRA firmy Busch można konfigurować do stosowania z praktycznie dowolnymi chemikaliami.Ponadto dostępne są różne wersje ATEX śrubowych pomp próżniowych COBRA zgodne z Dyrektywą UE 2014/34/UE.
Oprócz tego względem tych pomp próżniowych można dostosować wszelkie inne przepisy krajowe, takie jak EX-proof w Stanach Zjednoczonych lub KOSHA w Korei Południowej. Oznacza to, że te pompy próżniowe mogą być również używane na całym świecie w obszarach zagrożonych wybuchem oraz do transportu wybuchowych gazów i oparów. W razie potrzeby można również zintegrować
przerywacze płomienia .