Industrie + Technik

Pumpen sind Schlüsselkomponenten chemischer Prozesse und beeinflussen die Sicherheit der gesamten Anlage. Wie Doppelmembranpumpen Leistungsfähigkeit und Ausfallschutz verbessern.<p>Pumpen, die fest in chemische Anlagen integriert sind, sind maßgeblich verantwortlich für einen reibungslosen Prozessablauf. Sie fördern beispielsweise Flüssigkeiten. Aufgrund der allgemeinen Risiken in chemischen Prozessen stellt die Chemieindustrie spezielle Anforderungen an die Prozesspumpen einer Anlage. Die richtige Wahl, Installation, Wartung und Überwachung ermöglichen sichere und effiziente chemische Vorgänge.</p><p>Die Beschaffenheit der Pumpen muss diesen Anforderungen standhalten. So müssen die Komponenten chemikalien- und korrosionsbeständig und zudem oft explosionsgeschützt sein. Solche Anforderungen erfüllen Doppelmembranpumpen (<link href="#nadc20234139603-fig-0001">Abbildung rechts).</p><figure xml:id="nadc20234139603-fig-0001"><figure><img alt="image" src="https://media.graphassets.com/vDf3SZANTlunD6EPTOXe"><figcaption><label>Abb.1: </label>Doppelmembranpumpe. Druckluft (blau) lässt über Zuführung und Ventilsteuerung beide Membranen oszillieren. So wird angesaugt (rot), wenn sich das Volumen der Förderkammer vergrößert (Phase 1), und wenn sich die Membran zurückbewegt, wird die Luft wieder in die Druckleitung wieder ausgestoßen (gelb, Phase 2).</figcaption></figure></figure><h2 type="main">Kunststoff statt Edelstahl</h2><p>Für Chemiepumpen ist das Material wichtig. Der in anderen Branchen bewährte Edelstahl eignet sich beispielsweise häufig nicht für die Chemieindustrie, da er von Laugen und Säuren angegriffen wird. Stattdessen sind die Pumpen des Herstellers Timmer für die Chemie mit einem Kunststoffgehäuse ausgestattet. Das Polytetrafluorethylen (PTFE) ist beständig gegen solche Chemikalien.</p><p>Die Materialauswahl muss ganzheitlich gedacht und selbst auf Ebene der einzelnen Pumpenkomponenten optimal umgesetzt werden. Auf dem Markt gängig sind beispielsweise im Kunststoffgehäuse verschraubte Gewindehülsen. Durch externe Einflüsse wie Temperaturschwankungen ändert das Material seine Form, und das Gehäuse neigt dann zu Undichtigkeiten an den Verbindungen.</p><p>Timmer verwendet bei seinen Pumpen eine Bauweise, die die hochbeständigen Kunststoffbauteile mit Medienkontakt durch Zuganker verbindet. Die Kraft der Zuganker verteilt sich durch großflächige Verstärkungsbleche gleichmäßig und minimiert Kunststoffverformungen.</p><h2 type="main">Lebensmittel- und pharmatauglich</h2><p>Um maximalen Schutz zu gewährleisten, umfassen Edelstahlbleche die Pumpe und stabilisieren die gesamte Konstruktion. Wichtig ist hierbei: Das Metall kommt mit dem Medium im Pumpeninneren nicht in Kontakt. Lediglich der auf Beständigkeit geprüfte Kunststoff umschließt das verarbeitete Medium – und bringt einen weiteren Vorteil: Das Material entspricht den Anforderungen der US-amerikanischen Lebensmittel- und Pharmabehörde (Food and Drug Administration, FDA).</p><p>Lebensmittelverträglichkeit ist auf den ersten Blick in der Chemieindustrie nicht wichtig. Aber diese Industrie ist maßgeblich an der Herstellung pharmazeutischer Produkte beteiligt. Auch wenn das Endprodukt, etwa eine Schmerztablette, keine Pumpe berührt – die einzelnen Substanzen durchlaufen in mehreren Prozessen eine Pumpe. In den Chemiepumpen kommen diese Vorprodukte dann lediglich mit Materialien in Berührung, die FDA-konform sind.</p><h2 type="main">Konstruiert, um dicht zu sein</h2><p>Für die Prozesssicherheit ist die optimale Dichtigkeit der Pumpen wichtig, worauf Timmer in der Produktentwicklung besonders achtet. Das Unternehmen konstruiert nach einer simplen Regel: Je weniger Dichtflächen es gibt, desto weniger Möglichkeiten einer Undichtigkeit bestehen. Daher sind die Chemiepumpen mit nur vier Dichtstellen versehen. Herkömmliche Pumpen sind im Medienteil an bis zu zwölf Stellen abgedichtet.</p><p>Die einzelnen Komponenten sind aufeinander abgestimmt. So lassen sich die Bauteile bei Bedarf schnell austauschen. Die minimierte Verschleißteilzahl verringert den Wartungsaufwand und erhöht die Standzeiten.</p><p>In der Chemieindustrie ist zudem der Explosionsschutz wichtig. Eine Richtlinie (atmosphères explosibles, Atex) spezifiziert die Produktanforderungen für den Explosionsschutz. Timmer konstruiert und fertigt Chemiepumpen, die diese Richtlinie erfüllen. Das Unternehmen erreicht dies über die Materialien und reduziert so explosionsgefährliche elektrostatische Aufladungen.</p><h2 type="main">Einfacher Zugang bei Reparaturen</h2><p>Fällt eine Pumpe aus, treten im schlimmsten Fall gefährliche Stoffe aus, die gesundheitliche Folgen für Menschen haben und die Umwelt gefährden. Außerdem sind lange Stillstandzeiten mit wirtschaftlichen Schäden für Anwender verbunden. Durch rechtzeitige Wartung und schnelle Reparaturen können Unternehmen Probleme frühzeitig erkennen und beheben, bevor sie zu größeren Schäden führen. Daher sind die Chemiepumpen serienmäßig mit einem Sensor ausgestattet, der ihren Zustand überwacht. Dieser lässt sich in das Prozessleitsystem des Anwenders integrieren (<link href="#nadc20234139603-fig-0002">Abbildung rechts unten).</p><figure xml:id="nadc20234139603-fig-0002"><figure><img alt="image" src="https://media.graphassets.com/BfMYlyegQBGPsL6Lio8T"><figcaption><label>Abb.2: </label>Der Sensor (Detailaufnahme) der Chemipumpen überwacht den Zustand der Pumpe und lässt sich in das Prozessleitsystem des Anwenders integrieren. Foto: Timmer</figcaption></figure></figure><h2 type="main">Bei Fehlern alarmieren</h2><p>Der Sensor zeigt den Zustand der Pumpe in Echtzeit und schlägt über ein Zusatzsystem im Fall einer Fehlermeldung Alarm. Das Unternehmen kann dabei selbst entscheiden, wie die Pumpe in das System integriert werden soll und welche Daten sie anzeigt. Meldet der Sensor einen Fehler und macht damit eine Reparatur notwendig, profitieren Servicetechniker davon, dass die Pumpen leicht zugänglich sind. So lassen sich die Ventilkugeln und -körbe ohne Demontage der Seitendeckel austauschen. Spezialwerkzeug ist dabei nicht notwendig.</p><p>Für einen reibungslosen Ablauf sorgt das Herzstück der Pumpe, ein spezielles Keramiksprungventil, das verschleißarm ist. Sämtliche Reibpaarungen des Ventils bestehen aus Keramik verbunden mit geschliffenen Schiebern aus Hochleistungskunststoffen. Das führt zu einem minimalen Verschleiß im Ventil selbst.</p><p>Um die Standzeiten der Membranen zu erhöhen, setzt Timmer auf das Kurzhubprinzip. Der reduzierte Hubweg schont die Membranen. Stefan Anstöter sagt: „So simpel der Aufbau unserer Chemiepumpen ist, so komplex arbeiten die einzelnen Komponenten zusammen.“</p><h2 type="main">Der Autor</h2><p>Der Autor Stefan Anstöter ist Produktmanager beim Hersteller von Produkten und Sonderlösungen zu Pneumatik, Pumpen, Vakuumtechnik und Vakuumhebetechnik Timmer, Neuenkirchen. <a href="https://www.timmer.de" target="_blank">www.timmer.de</a></p>

Prozesssicherheit

Pumpen fürs Herzstück einer Chemieanlage

Pumpen sind Schlüsselkomponenten chemischer Prozesse und beeinflussen die Sicherheit der gesamten Anlage. Wie Doppelmembranpumpen Leistungsfähigkeit und Ausfallschutz verbessern.Pumpen, die fest in chemische Anlagen integriert sind, sind maßgeblich verantwortlich für einen reibungslosen Prozessab...

<p><b>Elektrokinetik</b> | Hongping He und Kollegen vom Guangzhou Institute of Geochemistry der Chinesischen Akademie der Wissenschaften haben elektrokinetisches Mining (EKM) skaliert, das seltene Erden aus Verwitterungskrusten nun bis zum 5000-Tonnen-Maßstab liefert. Dabei bewegen sich die hydratisierten dreiwertigen Kationen seltener Erden im Gradienten eines elektrischen Felds. Verglichen mit konventionellen Techniken liefert das EKM-Verfahren höhere Ausbeuten, verbraucht weniger Laugungsmittel, verringert die Abbauzeit und liefert reinere Produkte.</p><p><b>Elektroporation</b> | Das japanische Start-up Biophenolics, eine Ausgründung der Universität Tsukuba, will bis zu 30 aromatische Verbindungen zu wettbewerbsfähigen Preisen biotechnisch herstellen. Das Unternehmen schleust Stoffwechselwege über seine Plasmid-Sammlung und Elektroporation in den Produktionsstamm ein und erspart sich damit Lizenzgebühren für dessen Genomediting. Derzeit arbeitet das Start-up an der Synthese der Pflanzeninhaltsstoffe und Antioxidantien 3,4-Dihydroxybenzoesäure, 1,2-Dihydroxybenzol und 4-Hydroxybenzoesäure; geplant sind Verfahren für Anilin und Pyrazinverbindungen.</p><p><b>Gentechnik</b> | Japan setzt beim Bioökonomie-Programm auf genomeditierte Mikroorganismen und Pflanzen. Im Rahmen eines Forschungsverbunds verwendet das Bauunternehmen Kajima dazu ein Extraktionssystem für gentechnisch veränderte Tabakpflanzen, das rekombinante Zielproteine extrahiert. Die Pflanzen werden dazu in einem Puffer zerkleinert, die Suspension mit Filtrationshilfsmittel in einer Kaltpresse geklärt und mikrofiltriert. Die Zielproteine werden aus dem Filtrat gereinigt. Das integrierte Verfahren verhindert zugleich, dass gentechnisch veränderte Komponenten frei werden.</p><p><i>Rolf Schmid, <a href="https://www.bio4business.eu" target="_blank">www.bio4business.eu</a></i></p>

Prozesssicherheit

Pumpen fürs Herzstück einer Chemieanlage

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