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ECO Explosionsdruckfester Entstauber.

  • Die Entstaubung von Maschinen und Prozessen in der pharmazeutischen Industrie ist besonders anspruchsvoll: Filtration schützt vor Reststäuben, Filtersysteme und ihre Handhabung sind in der Regel im Containment staubdicht verschlossen.
  • Um Umwelt, Mitarbeiter und Prozessumgebung auch bei Staubexplosionen vor dem Austritt von Prozessstoffen abzuschirmen, sind effektive Designlösungen im Explosionsschutz für eine sichere Entstaubung hochaktiver Wirkstoffen notwendig.

Gleichzeitig gilt es jedoch, beim Umgang mit Stäuben das Risiko einer Staubexplosion zu minimieren und im Ernstfall die Auswirkungen einer Explosion zu kontrollieren. Entstaubungsanlagen sind hier eine kritische Komponente, einerseits zum Entfernen explosionsgefährlicher Stäube, andererseits selbst als Ort möglicher Staubexplosionen.

Das Restrisiko einer Explosion organischer Stäube und hybrider Gemische im Entstaubungsfilter lässt sich zuverlässig in den Griff bekommen. Der Explosionsdruck sowie die Flamme bleiben folgenlos, wenn weitere Anlagenteile gegen eine Weiterleitung von Explosionen aus dem Filter ebenso entkoppelt sind wie die Weiterleitung von Explosionen aus vorgelagerten Prozessstufen in den Filter.

Druckfest oder druckentlastet

Es ist naheliegend, Entstaubungsfilter gegen den maximalen Explosionsdruck druckfest auszulegen. Für die meisten explosiven Gemische bleibt der maximale Explosionsdruck kleiner als 12 bar. Der ECO Explosionsdruckfeste Entstauber des Filterherstellers TRM Filter ist ein anschauliches Beispiel einer solchen Bauweise. Ein derartiges Entstaubungsfiltersystem wird auf der Roh- und Reingasseite gegen den Prozess entkoppelt, beispielsweise durch Schnellschlussschieber oder Ventexventile. Aufgrund ihrer druckfesten Konstruktion sind diese konzeptionell einfachen Systeme etwas kostspieliger als andere Ausführungen.

Weitere Strategien zur Beherrschung des Explosionsdruckes zielen darauf, einen im Filter auftretenden reduzierten Explosionsdruck unter die Druckfestigkeit des Entstaubungsfilters abzusenken. Eine einfache Variante ist beispielsweise die Ausrüstung der Entstaubungsfilter mit Explosionsdruckentlastungen oder Druckentlastungsventilen. Sobald der statische Öffnungsdruck einer Explosionsdruckentlastung überschritten wird, öffnet sich diese und entlässt den Explosionsdruck mit einer Entlastungsgeschwindigkeit, die aus ihrer effektiven Entlastungsfläche hervorgeht. Der Gesamtdruck im Filter bleibt dadurch unter der Belastungsgrenze des Filters, der Filterdruckfestigkeit.

Solche Filtersysteme werden auf die gleiche Weise entkoppelt wie die explosionsdruckfesten Entstauber. Bei einer Anfertigung für Innenräume werden entweder flammenlose Druckentlastungen eingesetzt, oder der Explosionsaustritt wird über einen Kanal nach außen abgeleitet. Mit dieser Bauart lassen sich auch Entstaubungsfiltersysteme fertigen, die bei großen Luftströmen einsetzbar sind. Besonders wenn im Explosionsfall Stäube über kurze Kanäle unbedenklich nach außen abgeleitet werden sollen, ist diese Bauweise eine kostengünstige und wartungsarme Variante. Allerdings erfordert diese Fertigungsart für die Aufstellung zur Entlastung über Kanäle meist einen hohen Planungsaufwand.

Chemische Explosionsunterdrückung

In der pharmazeutischen Industrie wird bei den relevanten Entstaubungsfilter-Installationen mehrheitlich auch im Fall einer Explosion ein Entweichen von Staub aus der Anlage ausgeschlossen. Oft kontrolliert man hier den Explosionsdruck durch chemische Explosionsunterdrückung. Ein Drucksensor, der über einen Ansprechdruck äquivalent zum statischen Öffnungsdruck einer Druckentlastung verfügt, löst elektronisch die Eindüsung eines Löschmittels aus. Dieses Löschmittel mindert den Explosionsdruck, abhängig von seiner Ausbreitung vom Eindüsungsort und seiner Löschgeschwindigkeit, analog der Druckentlastung.

Auch diese Filtersysteme werden, wie zuvor beschrieben, entkoppelt – beispielsweise durch sensorisch aktivierte Schnellschlussventile. Auf diese Weise können mittelgroße Entstaubungsfiltersysteme gefertigt werden, die sicher vor einem Austritt toxischer Stäube oder Hybride schützen. Die Planung ihrer Installation lässt sich problemlos ausführen. Aufgrund ihres hohen Regelungsbedarfs nehmen diese Explosionsunterdrückungssysteme eine mittlere Kostenposition ein. Darüber
hinaus erfordern sie eine Inbetriebnahme durch Experten, jährliche Wartung sowie nach einigen Jahren einen Löschmittelersatz.

Bild 5-Interne Explosionsdruckableitung

Interne Explosionsdruckableitung in ECR Total Pharma Dust Collector und ECH High Containment Dust Col-lector.(Bild: TRM Filter, Dr. Thomas Schwalbe)

Einfache Auslegung durch interne Druckentlastung

Die bis hierhin angeführten Explosionsschutzstrategien benötigen zur ihrer Beurteilung und Auslegung Kenntnisse über die minimale Zündenergie, die Explosionsgeschwindigkeitskonstanten sowie den maximalen Explosionsdruck. Mit den Entstaubungsfiltern ECR Total Pharma Dust Collector und ECH High Containment Dust Collector verfolgt TRM Filter einen einfacheren Weg bezogen auf Planung und apparative Ausrüstung: Beide Entstaubungsfilter sind explosionsdruckfest, weil sie einen Explosionsdruck innerhalb des Filtersystems ableiten und die Explosionsflamme zurückhalten. Sie sind so ausgeführt, dass weder für Stäube noch für hybride Gemische Entkopplungsmaßnahmen erforderlich sind.

Nur eine zündfähige Mischung explosibler Stoffe kann explodieren. In abreinigbaren Entstaubungsfiltern tritt eine zündfähige Staubkonzentration in der Regel nur bei der Abreinigung des Filters im Rohgasraum auf. Die genannten Filtersysteme verschließen deshalb den Rohgasraum ansaugseitig während der Filterabreinigung durch ein Ventil. Ein vollkontinuierlicher Betrieb erfolgt über parallele Filterkammern.

Es gibt wenige ungewöhnliche Prozessbedingungen, in denen Explosionen anderen Zündungen folgen können. Sie können entstehen, wenn beispielsweise sehr hohe Staubkonzentrationen abgesaugt und damit aus dem vorgelagerten Prozess in den Filter eingebracht werden. Derartige seltene Prozessbedingungen erfordern zusätzliche Maßnahmen zur Explosionsentkopplung. Im Fall hybrider Gemische allerdings könnten innerhalb des Filters nicht zurückgehaltene Lösemittelanteile auch im Reingasraum explodieren. Tritt im Rohgasraum eine Explosion auf, entlastet der Rohgasraum über die dissipative Filterkartusche in den Reingasraum. Roh- und Reingasraum zusammen gleichen den Explosionsdruck zu einem Druck unterhalb der Druckfestigkeit der Entstaubungsfilter aus. Die dissipative Filterkartusche – als baumustergeprüfte Explosionsschutzkomponente – hält die Explosionsflamme zurück, und aufgrund ihrer dissipativen Ausgestaltung schließt sie eine Zündung auch von Lösemitteln im Filterdurchgang aus. Lösemittel, die den Filter passieren, treffen im Reingasraum und folgenden Strömungswegen nicht mehr auf weitere Zündquellen. Diese Filtersysteme erfordern seitens des Filters auch reingasseitig keine Entkopplung.

Mit dieser Bauart können folglich – durch Parallelisierung geeigneter Module – große Entstaubungsfiltersysteme errichtet werden, die auch im Explosionsfall gegen ihre Umgebung verschlossen bleiben. Die Planung ist hier einfach, sowohl hinsichtlich der Aufstellung als auch der explosionstechnischen Auslegung. Die Systeme sind zudem sehr kompakt und relativ kostengünstig. Sie erfordern keine aufwendige Inbetriebnahme, wenig Wartung und Ersatzbeschaffungen.

ZUR TECHNIK

Sorgenfreie Entstaubung mit explosionsdruckfesten Containment-Filtern
Die ECR Total Pharma Dust Collector- und ECH High Containment Dust Collector – Produktfamilien von TRM Filter sind sicher vor Explosionsauswirkungen geschützt: Gründliche Explosionsschutztests bei der Forschungsanstalt für angewandte System-
sicherheit und Arbeitsmedizin (FSA) haben gezeigt, dass diese Systeme allen pharmazeutischen Anforderungen an die Reinheit der Prozessgestaltung gerecht werden. Beide Filtersysteme werden gemäß den toxikologischen Erfordernissen der Pharmaprozesse in fünf erprobten Containment-Stufen bis OEL < 1 µg/m³ (OEB 5 und höher) ausgeführt. Bei pharmazeutischen Herstellern wie KRKA, Sanofi und Novartis sind sie seit Langem als zuverlässige Filterlösungen im Einsatz.

Powtech Halle 3 – 349

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TRM Filter, d.o.o.

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1261 Ljubljana
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