Sursă: © www.istockphoto.com – paparazzit
Tehnologia vidului uscat pentru procese chimice și farmaceutice
Vidul joacă un rol esențial în procesele chimice și farmaceutice. Indiferent dacă este vorba despre procese de transport cu vid, inertizare, distilare sau uscare, vidul este folosit peste tot pentru ca procesele să fie mai sigure, mai rapide și mai economice, sau chiar pentru a le face posibile, în primul rând.
Diferitele tehnologii pentru generarea vidului sunt versatile. Pompele de vid cu inel de lichid și ejectoarele de abur s-au dovedit a fi utilaje de bază robuste timp de mai multe decenii, atunci când vine vorba despre generarea vidului.
Cu toate acestea, așa cum sunt pompele de vid cu palete rotative cu lubrifiere cu ulei recirculant, prezintă un dezavantaj: au nevoie de un fluid de operare, care intră în contact cu gazul de proces.
Cu toate acestea, așa cum sunt pompele de vid cu palete rotative cu lubrifiere cu ulei recirculant, prezintă un dezavantaj: au nevoie de un fluid de operare, care intră în contact cu gazul de proces.
Inovator: pompe de vid cu șurub uscate
La jumătatea anilor '90, Busch Vacuum Solutions a lansat prima pompă de vid cu șurub de pe piață, COBRA. Principala diferență față de pompele de vid cunoscute la acel moment era aceea că pompele de vid cu șurub nu aveau nevoie de niciun fluid de operare pentru comprimarea gazului de proces. Acesta este motivul pentru care se numesc pompe de vid cu șurub în regim „uscat” (Fig. 1). Tehnologia de vid cu șurub uscată este acum utilizată pe scară largă și în industria chimică și farmaceutică.-
Fig. 1: Pompă de vid cu șurub uscată pentru procese chimice și farmaceutice.
-
Fig. 1: Pompă de vid cu șurub uscată pentru procese chimice și farmaceutice.
Principiu de funcționare
Într-o pompă de vid cu șurub, două rotoare în formă de șurub interconectate se rotesc în sensuri opuse (Fig. 2). Gazele de proces sunt absorbite, captate între cilindru și camera șuruburilor, comprimate și transportate la orificiul de evacuare a gazului. Pe durata procesului de comprimare, rotoarele cu șurub nu intră în contact între ele sau cu cilindrul. Fabricația de precizie și distanțele minime dintre piesele aflate în mișcare permit punerea în aplicare a acestui principiu de funcționare și, de asemenea, garantează o presiune finală redusă, de până la 0,01 mbar (valoare absolută).-
Fig. 2: Pompele de vid cu șurub moderne au șuruburi cu pas variabil, care permit o distribuție uniformă a temperaturii în interiorul pompei de vid.
-
Fig. 2: Pompele de vid cu șurub moderne au șuruburi cu pas variabil, care permit o distribuție uniformă a temperaturii în interiorul pompei de vid.
Pompele de vid cu șurub COBRA funcționează cu un sistem de răcire, care asigură distribuția uniformă a căldurii, o eficiență termică mai mare și stabilitatea prin corpul pompei. Acest aspect permite selectarea temperaturii astfel încât aceasta să fie suficient de ridicată pentru a nu condensa gazul de proces, dar și suficient de scăzută pentru a evita posibilele probleme de natură termică, cum ar fi desublimarea gazului sau aprinderea spontană.
Absența fluidului de operare permite comprimarea în camera de proces, fără contaminare sau reacții.
Protejarea sistemului de vid
În funcție de gazul de proces, pompa de vid poate fi expusă la anumite riscuri. Prin urmare, este important ca gazele de proces să fie suficient de bine cunoscute pentru a reduce la minimum aceste riscuri. De multe ori sunt necesare componente diferite, care pot fi instalate pe partea de admisie sau de presiune pentru transportul gazului de proces fără a deteriora pompa de vid. Acestea se numesc colectiv sistem de vid, care poate fi format și din mai multe pompe de vid (Fig. 3).-
Fig. 3: Sistem de vid cu patru pompe de vid cu șurub ca pompe suport.
-
Fig. 3: Sistem de vid cu patru pompe de vid cu șurub ca pompe suport.
Pentru funcționarea în condiții de siguranță a sistemului de vid, este important să îl protejați împotriva coroziunii și a depunerilor generate prin cristalizare sau polimerizare, și să măriți rezistența materialelor.
Protecție împotriva coroziunii
Diferite măsuri pot fi eficiente în protejarea sistemului de vid sau a pompelor de vid individuale împotriva coroziunii:- Prima posibilitate este împiedicarea pătrunderii substanțelor corozive în interiorul pompei de vid. Aceasta poate fi pusă în aplicare cu dispozitive de condensare sau epuratoare de gaze montate în amonte.
- A doua posibilitate pentru a evita coroziunea este menținerea fluxului de proces în faza gazoasă. În cazul unei pompe de vid cu șurub, aceasta poate fi pusă în aplicare prin setarea unei anumite temperaturi de funcționare. În plus, gazul de proces poate fi diluat cu un balast de gaz furnizat pentru a reduce presiunea parțială a gazelor condensabile. Astfel, se aplică următoarea logică simplă: aspirație în formă gazoasă și evacuare în formă gazoasă. Prin urmare, temperatura minimă trebuie selectată astfel încât să fie suficient de ridicată pentru a preveni condensarea gazelor. Temperatura maximă trebuie selectată astfel încât pompa de vid să nu fie deteriorată sau astfel încât să nu fie depășită temperatura maximă admisibilă, în conformitate cu clasificarea ATEX.
- O a treia posibilitate este utilizarea materialelor compatibile pentru pompa de vid. În cazul pompelor de vid cu șurub COBRA de la Busch Vacuum Solutions, de exemplu, toate piesele care intră în contact cu procesul sunt realizate din fontă ductilă în mod standard și au o acoperire specială, rezistentă la aproape toate substanțele chimice.
Protejarea împotriva pătrunderii particulelor în sistem
Pompele de vid cu șurub trebuie operate întotdeauna cu un filtru tip sită la admisie sau un filtru de admisie. Această acțiune are rolul de a împiedica particulele să pătrundă în interiorul pompei de vid. Datorită procesului de fabricație de precizie a pompelor de vid cu șurub, cu jocurile și toleranțele mici asociate, există o anumită sensibilitate la particulele antrenate.Pompele de vid cu șurub uscate sunt utilizate frecvent cu uscătoare de particule, în special în industria farmaceutică. O parte din aceste particule poate trece cu ușurință prin pompa de vid, împreună cu gazul de proces, sau poate fi desprinsă prin spălare, la finalul procesului.
Cu toate acestea, se recomandă să luați măsurile de precauție corespunzătoare pentru a preveni aspirarea regulată a particulelor. De exemplu, Busch oferă un număr mare de filtre de particule diferite, pentru fiecare aplicație.
Etanșeitatea la scurgeri a pompei de vid/sistemului de vid
Pompele de vid și sistemele de vid dintr-un mediu chimic trebuie să fie atât de etanșe, încât să nu poată pătrunde în ele niciun pic de aer ambiental sau o cantitate minimă de astfel de aer; acesta poate crea o atmosferă potențial explozivă, sau pot fi degajate gaze toxice sau explozive.Garniturile inelare din polimer sunt utilizate în general pentru a preveni apariția scurgerilor între două piese fixe. Rezistența depinde de polimerul ales. Prin urmare, și materialul de etanșare trebuie adaptat la posibilele gaze de proces.
Busch Vacuum Solutions are un concept de etanșare dinamică pentru intrările în arborii rotativi, certificat de TÜV SÜD în conformitate cu Instrucțiunile tehnice privind controlul calității aerului (TA Luft). Aceste garnituri sunt considerate etanșe din punct de vedere tehnic.
Sfaturi pentru operare
În cazul celor mai multe aplicații, se recomandă ca pompa de vid să fie încălzită pentru o anumită perioadă de timp înainte de realizarea procesului. Această acțiune permite setarea temperaturii specificate.
La finalul procesului, se recomandă să purjați pompa de vid cu gaz inert necondensabil pentru a elimina complet gazul de proces din pompa de vid, înainte de oprirea acesteia. De obicei, pentru acest proces de spălare se folosește azotul.
De asemenea, spălarea pompei de vid cu un lichid de curățare la finalul procesului este posibilă și recomandată în cazul în care există un risc de formare a depunerilor în interiorul pompei de vid în timpul răcirii.
În cazul celor mai multe aplicații, se recomandă ca pompa de vid să fie încălzită pentru o anumită perioadă de timp înainte de realizarea procesului. Această acțiune permite setarea temperaturii specificate.
La finalul procesului, se recomandă să purjați pompa de vid cu gaz inert necondensabil pentru a elimina complet gazul de proces din pompa de vid, înainte de oprirea acesteia. De obicei, pentru acest proces de spălare se folosește azotul.
De asemenea, spălarea pompei de vid cu un lichid de curățare la finalul procesului este posibilă și recomandată în cazul în care există un risc de formare a depunerilor în interiorul pompei de vid în timpul răcirii.
Protecția împotriva exploziilor
Cu diferite sisteme de etanșare, acoperiri variate și accesoriile potrivite, pompele de vid cu șurub COBRA de la Busch pot fi configurate astfel încât să fie compatibile cu efectiv orice substanță chimică.În plus, sunt disponibile diferite versiuni ATEX pentru pompele de vid cu șurub COBRA, în conformitate cu Directiva UE 2014/34/UE.
De asemenea, orice alt regulament național poate fi adaptat pentru aceste pompe de vid, cum ar fi EX-proof în SUA sau KOSHA în Coreea de Sud. Cu alte cuvinte, aceste pompe de vid pot fi utilizate la nivel mondial și în zone potențial explozive și pentru transportul de gaze și vapori explozivi.
Stingătoarele pot fi și ele integrate, dacă este necesar.