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Vakuumpumpen

Welche Vakuumpumpe passt zu welchem chemischen Verfahren?

| Autor / Redakteur: Dr. Ulla Reutner / Dr. Jörg Kempf

Zur Klaviatur der Vakuumverfahrenstechnik zählt u.a. die Rektifikation, die z.B. bei der Auftrennung der im Steamcracker erzeugten Produkte eingesetzt wird.
Zur Klaviatur der Vakuumverfahrenstechnik zählt u.a. die Rektifikation, die z.B. bei der Auftrennung der im Steamcracker erzeugten Produkte eingesetzt wird. (Bild: Bild: BASF, © fotomek/Fotolia.com)

Der Effizienteste gewinnt! Trockenverdichtende Schraubenvakuumpumpen mit besonders gutem Wirkungsgrad stehen in der chemischen Produktion u.a. in Konkurrenz zu Flüssigkeitsringpumpen. Auf den ersten Blick scheint klar, welches Prinzip die Nase vorne hat. Doch das kann täuschen. Wirklich effiziente, sichere und hochverfügbare Systeme lassen sich nur applikationsspezifisch auslegen.

Vakuum ist in vielen Fällen die Energiesparmaßnahme schlechthin. Es beschleunigt viele chemische Reaktionen und lässt zu, die zur Stofftrennung nötigen Temperaturen zu senken, etwa bei der Destillation. Vakuum kostet aber auch Energie und das, je nach eingesetzter Technik, nicht wenig. Und es sorgt für Sicherheit, etwa indem Prozessbehälter evakuiert werden. So lassen sich gefährliche Reaktionen mit Luftsauerstoff, die bis zur Explosion führen könnten, vermeiden.

Doch die Vakuumpumpe kann auch zum Sicherheitsproblem werden, falls sie nicht richtig ausgelegt oder für den Anwendungsfall ungeeignet ist. Um immer auf der sicheren und effizienten Seite zu sein, bedarf es hoher Kompetenz, und das auf unterschiedlichsten Bereichen.

Es beginnt bei den chemischen Verfahren. Nicht wenige Reaktionen lassen sich nur unter Vakuum realisieren oder sind ohne Vakuum zumindest unwirtschaftlich. Von der Verdampfung, Sublimation und Rektifikation über Filtration und Trocknung bis hin zur Förderung von Substanzen: Vakuumtechnik ist in der Chemie fast allgegenwärtig. Die Vakuumbereiche umfassen dort etwa fünf Zehnerpotenzen – von 10–2 bis 1000 hPa. Es gibt kein Einzelpumpensystem, das im Gesamtbereich optimal arbeitet. In der Regel werden mechanische Vakuumpumpen vom Verdrängertyp (Flüssigkeitsring-, Drehschieber- und Wälzkolbenpumpen) sowie Flüssigkeits-, Gas- oder Dampfstrahlpumpen, also Treibmittelpumpen, eingesetzt, oft sogar kombiniert.

Für die optimale Gestaltung und Konfiguration einer Vakuumanlage reicht es nicht aus, die Verfahrensart und die physikalischen Details wie anfallende Gas/Dampf-Menge und Arbeitsdruck zu betrachten. Auch die zu fördernden Stoffe und deren Eigenschaften sind zu berücksichtigen. Gerade für neue Verfahren ist es eine Herausforderung, schon bei der Planung alle Belange zu berücksichtigen.

Wenn keine Erfahrungswerte aus einer bereits bestehenden Anlage desselben Typs bestehen, werden Unsicherheiten oft durch Überdimensionierung ausgeglichen. Im Extremfall kann es sogar zur Zerstörung der Vakuumanlage kommen, wenn nicht alle Eventualitäten vorher bedacht wurden. Nicht zu unterschätzen ist der Anfahrvorgang, bei dem unter Umständen andere Stoffe als im laufenden Prozess gefördert werden könnten – Stoffe, die bestimmte Vakuumpumpenarten schädigen können.

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