Eine optimale Filteranlage erfüllt alle drei Anforderungen auf einmal. (Bild: Jag_cz – Fotolia / Micron)
- Kaum eine Filteranlage gleicht der anderen. Die Auswahl entscheidet sich nach den Partikeleigenschaften, dem Produktionsprozess, den räumlichen Gegebenheiten, Aspekten des Explosionsschutzes sowie vielen weiteren Anforderungen und ist immer das Ergebnis eines gemeinsam mit dem Betreiber abgestimmten Pflichtenheftes und einer Bestandsaufnahme.
- Dies ermöglicht eine Kombination aus Betriebssicherheit, Anlagenverfügbarkeit, Schutz der Arbeitnehmer und der Umwelt, Effizienz der Produktrückgewinnung und niedriger Life-Cycle-Kosten.
Auch bei sensiblen Prozessen lassen sich die Patronenfilter automatisch abreinigen. Bilder: Infastaub
Die Kassettenfilter sind auf Wunsch auch in Atex-Ausführung erhältlich.
Bei manchen Stoffen darf der Benutzer nicht einmal mit kleinsten Staubmengen in Berührung kommen; der zulässige Staubgehalt in der Umgebungsluft sinkt auf wenige Nanogramm. Aufgrund der Aufgabenstellungen und Zusammensetzungen der Stäube kommen in der chemischen und pharmazeutischen Industrie häufig Filteranlagen zum Einsatz, die Hepa-Filtration und Containment beim Handling vereinen. Und da viele dieser Prozesse mit brennbaren Stäuben und teilweise auch mit Lösemitteln arbeiten, ist der Explosionsschutz das dritte wichtige Thema für Filteranlagen bei chemischen und pharmazeutischen Prozessen.
Besondere Anforderungen der Industrie
Bei Filtersystemen für die Pharmaproduktion sind konstruktiv keine Toträume gewünscht, in denen sich trotz gründlicher Reinigung Produktrückstände festsetzen können. Produktberührte innenliegende Schweißnähte oder Schraubverbindungen einzelner Gehäusekomponenten müssen so ausgeführt sein, dass sich keine Ablagerungen bilden können. Schweißnähte müssen im Rohgasbereich für eine leichte und sichere Innen- und Außenreinigung blecheben verschliffen sein. Eine sichere Verspannung der Filterkassetten muss eine dauerhaft sichere Abdichtung zwischen Roh- und Reingasbereich gewährleisten. Das gilt auch bei Strom- oder Druckluftausfall.
Lösung für Hepa-Filtration, Containment und Ex-Schutz
Die Art des Prozesses und des Staubes beeinflusst die Wahl des Filtermediums. Bei vielen Entstaubungsprozessen der vorgenannten Branchen kommen für die erste Filterstufe Schwebstoff-Filterkassetten in Hepa-Qualität H13, für die zweite Filterstufe bis ULPA-Qualität U15 zum Einsatz. Der Abscheidegrad liegt beispielsweie für Hepa-Qualität H13 bei 99,95 %, der Durchlassgrad bei 0,05 %. Die Filterkassetten sollten über eine Zwangserdung mit der Filteranlage verbunden sein, sodass die sichere Ableitung elektrischer Ladungen möglich ist. Liegen hybride Gemische in der Filteranlage vor, kann konstruktiver Explosionsschutz notwendig werden. Bei toxischen Stäuben muss das Handling der Staubentsorgung über einen Staubsammeltopf mit Safe-Change-Einrichtung oder alternativ über ein Endlosliner-System erfolgen. Für den Filterkassettenwechsel ist in diesen Fällen ebenfalls eine Safe-Change-Einrichtung notwendig. Eine visuelle Überwachung der Filterabreinigung nach der ersten Filterstufe ermöglicht zusätzliche Sicherheit.
Kassettenfilter für Wirbelschichttrockner
Mit Wirbelschicht-Trocknern lassen sich flüssige oder feuchte Rohstoffe in feine Partikel oder Granulate von exakt definierter Form und Größe überführen. Zum Bestandteil einer Wirbelschicht-Anlage zählt auch die Entstaubungstechnik. Denn überall dort, wo zu feine Partikel entstehen, muss der Betreiber diese dem Produktionsprozess entnehmen, um sowohl die Produktqualität sicherzustellen als auch das Bedienpersonal und die Umwelt zu schützen. Bei Trocknungsanlagen und deren nachgeschalteten Komponenten für die Pharmaindustrie gelten hohe Anforderungen, da karzinogene, mutagene, reproduktionstoxische (CMR) und andere problematische Stoffe anfallen können. Wichtiger Aspekt bei der Filterwahl ist das Einhalten von weniger als
0,001 mg/m³ Reststaubgehalt in Kombination mit einer Polizeifilter-Stufe. Das sichere Einhalten niedrigster Reststaubgehalte durch Hepa-Filtration und das sichere Handling mit dem abgeschiedenen Produkt durch Containment sind daher gefordert.
Explosionsschutz und lange Standzeiten
In diesem Fall bietet sich ein Kassettenfilter der Baureihe Infa-Micron MKR an. Der modulare Aufbau ermöglicht den Einsatz für Volumenströme von 350 bis 9.000 m³/h und spezifische Anpassungen an individuelle Kundenanforderungen. So lassen sich beispielsweise Staubaustrags- und Filtermedienwechsel für höchste Ansprüche ausrüsten. Und auch wenn konstruktiver Explosionsschutz notwendig werden sollte, ist diese Baureihe eine geeignete Wahl: Der Anlagentyp wurde nachweislich auch für hybride Gemische druckstoßfest konstruiert, sodass sich der Betreiber nur noch um eine möglicherweise notwendige explosionstechnische Entkopplung in den Rohrleitungen kümmern muss. Explosionsentlastungs- oder -unterdrückungssysteme durch Löschmittelflaschen an der Filteranlage sind nicht notwendig. Die verlässliche pneumatische Abreinigung ermöglicht lange Standzeiten der Filterkassetten und einen stabilen Prozessablauf. Der Beladungsgrad wird permanent über den aktuellen Differenzdruck überwacht und an das übergeordnete Prozessleitsystem übermittelt. Vom Prozessleitsystem aus wird dann entschieden, wann der Prozess eine Abreinigung der Kassetten zulässt. Der Start der Abreinigung beginnt automatisch.
Patronenfilter für Coater
Stäube, die beim Coaten anfallen, sind meistens adhäsiv. In diesem Fall ist ein Patronenfilter der Baureihe Infa-Micron MPR aufgrund der effektiven Abreinigung die richtige Wahl. Das Jet-Puls-Verfahren ermöglicht eine höhere Abreinigungsenergie in die Filterpatronen als das Rückspülverfahren der Kassettenfilter. Das Abreinigen der Filterpatronen erfolgt in regelmäßigen Intervallen durch das kurzzeitige, schlagartige Einblasen von Druckluft, wodurch sich der Staubkuchen durch Impulsübertragung ablöst. Um die Effektivität des Abreinigungspulses im Hinblick auf das Absinken feiner und leichter Stäube zu erhöhen, unterbricht das Schließen der Rohgasklappe den Luftstrom in der jeweiligen Filterkammer. Nach dem Puls fällt der Differenzdruck, die Rohgasklappe wird geöffnet, und der Filtrationszyklus startet von neuem. Auch bei diesem System erfolgt die Freigabe zur Filterabreinigung meist vom übergeordneten Prozessleitsystem, damit sensible Prozesse – wie bei einer Coatinganlage – nicht bei Druckschwankungen durch die Filterabreinigung gestört werden. Bei Mehrkammer-Filtern reinigt das System immer nur eine Kammer in diesem „Offline-Modus“ ab. Der Staubluftstrom verteilt sich währenddessen auf die anderen Filterkammern.
Patronenwechsel unter Containmentbedingungen
Beide Filterstufen kann der Anbieter analog zum MKR in Hepa-Qualität ausführen. Die Vorgabe für eine hocheffiziente Partikelabscheidung (Schwebstofffilter, high efficiency particulate air filter) ist bei vielen Prozessen der chemischen und pharmazeutischen Industrie zwingende Voraussetzung zum Einhalten der Produktqualität und zum Schutz der Umwelt. Zusätzlich können Anwender die Filterpatronen precoatiert oder mit einer kontinuierlichen Additivzugabe fahren. Die Abreinigbarkeit bleibt dadurch langfristig erhalten. Wie auch beim Kassettenfilter ist es mithilfe des „Safe-Change“-Systems möglich, die Filterpatronen unter Containmentbedingungen zu wechseln. Aufgrund der runden Geometrie von Filterpatronen ist das Handling durch den runden Safe-Change-Rahmen leichter. Im Falle brennbarer Stäube kann der Hersteller den MPR in explosionsgeschützter Ausführung nach Richtlinie 94/9/EG (Atex) oder in druckstoßfester Bauweise für reduzierten Explosionsdruck bis 1,0 bar (Ü) ausführen. Zusätzliche, kostenintensive Explosionsdruck-Entlastungsorgane sind nicht notwendig.
Anwendungsbeispiele aus der Praxis
Vorgaben für ein Kundenprojekt mit brennbaren Pharmastäuben waren eine kompakte Bauweise, doppelte Hepa-Filtration, Filterabreinigung und Überwachung der aktuellen Differenzdrücke beider Filterstufen über das Prozessleitsystem sowie eine kostengünstige Lösung. Die Entscheidung fiel auf ein Kassettenfilter der weiter oben beschriebenen Baureihe. Der modulare Aufbau der Baureihe bewerkstelligte durch das Reduzieren auf das Basiskonzept (bestehend aus Hepa-Filtration mit vorbeugendem Explosionsschutz) nicht nur das Einhalten der Anforderungen des Betreibers, sondern auch eine wirtschaftliche Lösung. In einem anderen Fall hat Infastaub für die Entstaubung einer Coatinganlage ein Filterkonzept vorgeschlagen, das auf die unterschiedlichen Prozessschritte der Coatinganlage abgestimmt ist. Die Wahl fiel hier auf ein Patronenfilter, wobei die zweistufige, druckstoßfeste Ausführung und die Entstaubung unter Containment-Bedingungen den Ausschlag für die Entscheidung gaben. Drei Jahre befindet sich die Entstaubungsanlage nun schon im Einsatz. Bis auf routinemäßige Inspektionen bestätigt der Kunde die einwandfreie Funktion der Anlage und die prozesssichere Filtration. „Eine Anlage, um die ich mich nicht mehr kümmern muss, ist mir die liebste“, so sein Kommentar.
Powtech 2017 Halle 4 – 376
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