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PUMPS
Dry Vacuum Pump Provides Reliable
Solution for CPI – A Case Study
Robust CXS dry vacuum pump from Edwards
helps global manufacturer improve uptime
Introduction
Chemical processing industries face
special challenges when it comes to
vacuum because equipment often has to
operate in damp, dusty, corrosive or
flammable environments. Dry vacuum
pumps are now well established in the
industry and are used to pump some of
the most aggressive and problematic
gases and liquids in a broad range of
processes, including distillation, reactor
service, evaporation, crystallization,
drying, filtration, solvent recovery,
deodorization and for central or general
vacuum duties.
Dry pump manufacturers are responding
to these challenges and the demand for
highly reliable, low maintenance vacuum
systems by developing innovative pump
technologies that offer high reliability,
effluent-free pumping, high levels of
controllability and long service intervals
even in the harshest chemical processing
applications.
Innovation for quality, consistency,
reliability and yield
One such response is seen in the CXS
from Edwards, featuring new discrete,
variable pitch tapered-screw technology
for exceptional energy efficiency,
reliability and performance.
This, the very latest in chemical pump
technology design, refines earlier screw
mechanisms to give smooth, gradual
compression along the length of the
rotor for improved thermal control and
optimised pumping at all inlet pressures.
It uses flooded air-gap potted motors,
which are more efficient than standard
motors, and integral drive and control
systems, to improve performance and
lower the cost of ownership.
Developments in control systems and
improved solids handling are key focus
areas in dry screw pump innovation. All
chemical dry pump systems require a
control system and the ability to handle
process upsets for best performance,
which in turn affects quality, consistency,
reliability and yield. The CXS dry screw
pump’s onboard controller provides lowcost pump controls for a wide range of
SEPTEMBER/OCTOBER 2013
vacuum duties, from simple setups to
very complex installations. The CXS
rotors shrink away from the stator on
cooling and with no end compression
plate or exhaust valve and nowhere to
trap particles, the pump is excellent at
handling solids with a much reduced risk
of cold seizures compared to other dry
pumps. A CXS pump is not damaged
mechanically by liquid slugs either.
CASE STUDY – installation of CXS brings
substantial benefits
A Global manufacturer of speciality
chemicals used the CXS dry screw pumps
to overcome cold seizures.
The manufacturer was operating dry
vacuum pumps over many years on an
evaporation process that incorporates a
phenol condenser ahead of the vacuum
equipment. They experienced major
downtime and maintenance costs due to
phenol (melting point 41ºC) solidifying
in the dry pump when it stopped or
cooled down. Significant pump damage
was sometimes caused by attempted
restarts. Despite the evolution of
techniques to recover the pump after
cold seizures, maintenance costs
remained above expectations as the
liquid slugging and subsequent cold
seizures could not be completely
eliminated without expensive pipework
changes.
Triphenyl phosphate (melting point 4850ºC) was also causing problems and the
dry vacuum pumps additionally suffered
from irregular liquid slugging caused by
inconsistent drainage sequencing of the
equipment ahead of the vacuum pumps.
Two years ago, the manufacturer
installed an Edwards CXS chemical dry
screw under guidance from Edwards.
CXS was recommended predominantly
for its excellent liquids and solids
handling capability and ease of recovery,
even if seized. Unlike some other screw
pumps, a CXS does not have a cantilever
rotor design or an end compression
plate. The result is superior solids
handling, as material is not compacted
during the cool down phase, thus
preventing cold seizures within the
w w w. r e v i e w o n l i n e . u k . c o m
pump. The low installed power, high
efficiency motor also helps to avoid
pump damage when the pump tries to
restart with material in it.
Furthermore CXS has a built-in energy
saving mode that minimises power
consumption when vacuum is not
required but maintains a pre-set
minimum pump temperature so the
pump is available for immediate use.
This is better than pump switch-off
between batches because it saves warm
up time (about 30 minutes) and reduces
the chances of cold seizures and
associated damage when restarting.
CXS is capable of continuously pumping
up to one litre of liquid per minute and
up to 25 litre slugs without stopping.
However, as a matter of good vacuum
system design, avoid pumping liquids
with vacuum pumps, especially dry ones.
Edwards also expected the manufacturer
to benefit from developments designed
to reduce the cost and disruption of
planned downtime. CXS has been
developed to ensure long service
intervals of up to five years and no
routine maintenance requirements over
a 25-year+ life expectancy.
Conclusion
Due to the excellent liquids and solids
handling capability of the CXS dry screw
pump and its unique ability to avoid cold
seizures, no downtime due to the
original problems has been reported to
date, and the manufacturer reports an
increase in vacuum performance of the
process plant. By Dr. Don Collins Market Development Manager Chemical Sector
[email protected]
www.edwardsvacuum.com
Enquiry No. 29
29
PUMPS
Trockenvakuum-Pumpe bietet zuverlässige
Lösung für CPI – eine Fallstudie
Die Trockenvakuum-Pumpe Robust CXS von
Edwards hilft globalem Hersteller bei der
Verbesserung seiner Betriebszeit
Einleitung
Die chemische Prozessindustrie sieht sich
besonderen Herausforderungen
gegenübergestellt, wenn es um Vakuum
geht, weil Equipment oft in feuchten,
staubigen, zerstörenden oder
entzündbaren Umgebungen eingesetzt
wird. Trockenvakuum-Pumpen sind
weitgehend in der Branche etabliert und
werden verwendet, um einige der
aggressivsten und problematischsten Gase
und Flüssigkeiten bei einer Vielzahl von
Prozessen abzupumpen, darunter
Destillation, Reaktorwartung, Verdunstung,
Kristallisation, Trocknung, Filtrierung,
Lösungsmittelrückgewinnung,
Desodorierung und zentrale und
allgemeine Vakuumaufgaben.
Hersteller von Trockenpumpen reagieren
auf diese Herausforderungen und die
Anfrage nach äußerst zuverlässigen
Vakuumsystemen mit geringem
Wartungsbedarf, indem sie innovative
Pumpentechnologien entwickeln, die hohe
Zuverlässigkeit, abwasserfreies Pumpen, ein
hohes Maß an Kontrollierbarkeit und lange
Wartungsintervalle sogar bei den
schärfsten chemischen
Verarbeitungsanwendungen bieten.
Innovation für Qualität, Beständigkeit,
Zuverlässigkeit und Ertrag
Hierzu stellt Edwards mit der CXS eine
Lösung vor, die mit neuer diskreter
Technologie mit zugespitzter
Verstellschraube für außergewöhnliche
Energieeffizienz, Zuverlässigkeit und
Leistung ausgestattet ist.
Hierbei handelt es sich um das modernste
Design auf dem Gebiet der chemischen
Pumpentechnologie, wobei frühere
Schraubenmechanismen veredelt werden,
um leichtgängige, allmähliche
Komprimierung entlang der Länge des
Rotors zu bieten, was zu verbesserter
Thermalkontrolle und optimiertem
Pumpen bei jedem Eingangsdruck führt. Es
werden geflutete, eingekapselte
Luftspaltmotoren verwendet, die
effizienter als Standardmotoren sind, und
fest eingebaute Antriebs- und
Kontrollsysteme zur Verbesserung der
Leistung und Senkung der Betriebskosten.
Entwicklungen bezüglich der
Kontrollsysteme und verbesserte
Feststoffförderung stehen im Mittelpunkt
der Innovation für TrockenschraubenPumpen. Alle chemischen
Trockenpumpensysteme benötigen ein
30
Kontrollsystem und die Möglichkeit, für
maximale Leistung mit Prozessstörungen
umgehen zu können, was sich natürlich auf
die Qualität, Beständigkeit, Zuverlässigkeit
und den Ertrag auswirkt. Die eingebaute
Steuerung der Trockenschrauben-Pumpe
CXS bietet kostengünstige
Pumpenkontrolle für eine Vielzahl von
Vakuumaufgaben, von einfachen
Einrichtungen bis hin zu sehr aufwendigen
Installationen. Die Rotoren der CXS
schwinden bei der Kühlung vom Stator ab,
und weil die Pumpe weder über eine
Endkomprimierungsplatte noch ein
Abgasventil verfügt und keine Teilchen
eingefangen werden, kann sie Feststoffe
ausgezeichnet handhaben und weist sogar
im Vergleich zu anderen Trockenpumpen
ein äußerst vermindertes Risiko der
Reibverschweißung bei Kälte auf. Eine CXSPumpe wird auch nicht mechanisch durch
Flüssigkeitsschlag beschädigt.
FALLSTUDIE – Installation von CXS führt zu
erheblichen Vorteilen
Ein globaler Hersteller von
Spezialchemikalien benutzte die
Trockenschrauben-Pumpe CXS, um
Reibverschweißung bei Kälte zu umgehen.
Schon seit vielen Jahren betreibt der
Hersteller Trockenvakuum-Pumpen bei
einem Evaporationsprozess, bei dem ein
Phenolkondensator vor dem VakuumEquipment einbezogen wird. Es gab viel
Ausfallzeit und Wartungskosten, weil sich
das Phenol (Schmelzpunkt 41o C) in der
Trockenpumpe verfestigte, wenn sie
anhielt oder sich abkühlte. Erhebliche
Schäden an der Pumpe wurden manchmal
durch erneute Startversuche verursacht.
Trotz der Weiterentwicklung von
Techniken zur Wiederherstellung der
Pumpe nach Reibverschweißung bei Kälte
blieben Wartungskosten über den
Erwartungen, weil Flüssigkeitsschlag und
weitere Reibverschweißungen bei Kälte
ohne teure Leitungsänderungen nicht
vollkommen unterbunden werden
konnten.
Triphenylphosphat (Schmelzpunkt 48-50º C)
führte auch zu Problemen, und die
Vakuumtrocken-Pumpen wurden zusätzlich
durch unregelmäßigen Flüssigkeitsschlag
beeinträchtigt, der von unbeständigen
Entwässerungsverfahren beim Equipment
vor den Vakuumpumpen verursacht wurde.
Vor zwei Jahren installierte der Hersteller
die chemische Trockenschraube CXS von
Edwards unter dessen Leitung. Die CXS
w w w. r e v i e w o n l i n e . u k . c o m
wurde hauptsächlich wegen ihrer
ausgezeichneten Flüssigkeits- und
Feststoffförderung und der leichten
Wiederherstellung selbst bei Blockieren
empfohlen. Im Gegensatz zu anderen
Schraubenpumpen verfügt eine CXS weder
über ein Design mit Freiträgerrottor noch
über eine Endkomprimierungsplatte. So
kommt es zu überlegener
Feststoffförderung, weil Material während
der Abkühlphase nicht verdichtet wird,
wodurch Reibverschweißungen bei Kälte in
der Pumpe verhindert werden. Der
hocheffiziente Motor mit geringer
installierter Leistung hilft auch,
Pumpenschäden zu verhindern, wenn die
Pumpe mit Material darin erneut gestartet
werden soll.
Darüber hinaus ist die CXS mit einem
Energiesparmodus ausgestattet, der
Stromverbrauch minimiert, wenn kein
Vakuum benötigt wird, aber eine
voreingestellte Mindesttemperatur in der
Pumpe aufrechterhält, damit die Pumpe
sofort genutzt werden kann. Im Gegensatz
zu Ausschalten zwischen
Verwendungsphasen hat dies den Vorteil,
dass Aufwärmzeit gespart wird (ca. 30
Minuten) und das Risiko von
Reibverschweißungen bei Kälte und damit
verbundene Schäden beim erneuten
Starten reduziert werden.
Die CXS kann durchgängig bis zu einen
Liter Flüssigkeit pro Minute und ohne
Unterbrechung bis zu 25 Litern Durchschuss
abpumpen. Selbst mit diesem guten
Vakuumsystemdesign sollte vermieden
werden, Flüssigkeiten mit Vakuumpumpen
abzupumpen, besonders mit
Trockenpumpen.
Edwards erwartete auch, dass der
Hersteller von Entwicklungen profitieren
würde, die auf die Senkung von Kosten
und Unterbrechung durch geplante
Ausfallzeiten abzielen. Die CXS wurde
entwickelt, um lange Wartungsintervalle
von bis zu fünf Jahren und keine
routinemäßige Wartungsanforderungen
über eine Betriebsdauer von 25 und mehr
Jahren sicherzustellen.
Schlussfolgerung
Wegen der ausgezeichneten Flüssigkeitsund Feststoffförderung der
Trockenschrauben-Pumpe CXS und ihrer
einmaligen Fähigkeit,
Reibverschweißungen bei Kälte zu
verhindern, gibt es bis heute keine
Meldungen über Ausfallzeiten aufgrund
der ursprünglichen Probleme. Der
Hersteller seinerseits berichtet von einem
Anstieg der Vakuumleistung seiner
Prozessanlage.
[email protected]
www.edwardsvacuum.com
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