Opsežan vodič za odabir kemijskih pumpi: od brzine protoka do razmatranja učinaka korozije.

Pumpe igraju ključnu ulogu u kemijskoj proizvodnji, utječući na više faza uključujući napajanje, refluks, donju cirkulaciju i recirkulaciju. Kako bi se osigurala neometana proizvodnja, bitno je odabrati odgovarajući tip pumpe na temelju specifičnih potreba. Odabir prave pumpe ne samo da utječe na učinkovitost procesa, već također značajno utječe na ukupnu sigurnost i ekonomičnost proizvodnje.

 

 

Principi izbora kemijske pumpe

1. Osigurajte da odabrani tip crpke i izvedba zadovoljavaju procesne parametre kao što su brzina protoka, visina, tlak, temperatura, brzina protoka kavitacije i usis.
2. Crpka mora ispunjavati zahtjeve za karakteristike medija.

• Za pumpe koje prenose zapaljive, eksplozivne, otrovne ili vrijedne medije, brtva vratila mora biti pouzdana i nepropusna-, kao što su pumpe s magnetskim pogonom, membranske pumpe i motorne pumpe s limenkom.
• Za pumpe koje prenose korozivne medije, konvekcijske komponente moraju biti izrađene od-materijala otpornih na koroziju kao što su AFB pumpe od nehrđajućeg čelika-otporne na koroziju i CQF inženjerske plastične pumpe s magnetskim pogonom.
• Za pumpe koje sadrže čvrste čestice, konvekcijske komponente moraju biti izrađene od-materijala otpornih na trošenje; ako je potrebno, brtvu vratila treba isprati tekućinom za čišćenje.

3. Visoka mehanička pouzdanost, niska buka i niske vibracije.

4. Ekonomska razmatranja trebaju se temeljiti na smanjenju ukupnih troškova opreme, rada, održavanja i upravljanja.

5. Odabir kemijskih pumpi u uobičajenim situacijama:

• Centrifugalne pumpe karakterizira velika brzina, mala veličina, mala težina, visoka učinkovitost, veliki protok, jednostavna struktura, isporuka-bez pulsiranja, stabilan učinak, jednostavno rukovanje i praktično održavanje.
• Kada je potrebno doziranje, treba odabrati dozirnu pumpu.
• Kada je potrebna velika visina, ali je brzina protoka vrlo mala, a odgovarajuća centrifugalna pumpa s niskim-protokom-, visokim-naponom nije dostupna, može se koristiti klipna pumpa; ako zahtjevi za kavitaciju nisu visoki, može se odabrati i vrtložna pumpa.
• Kada je visina vrlo niska, a protok vrlo velik, mogu se odabrati crpke s aksijalnim protokom i crpke s mješovitim protokom.
• Kada je viskoznost medija visoka (veća od 650~1000 mm²/s), razmislite o odabiru rotorske pumpe ili klipne pumpe (zupčasta pumpa, vijčana pumpa).
• Kada je srednji sadržaj plina 75%, brzina protoka je niska, a viskoznost manja od 37,4 mm²/s, može se odabrati vrtložna pumpa.
• Za situacije u kojima su česta pokretanja ili pumpanje nezgodni, mogu se koristiti pumpe sa-mogućnostima samousisavanja, kao što su samo{1}}centrifugalne pumpe, samo-vrtložne pumpe i pneumatske (električne) specijalne pumpe.

 

Protok i visina kemijskih pumpi

1. Brzina protoka jedan je od ključnih parametara izvedbe za odabir crpke, koji izravno utječe na ukupnu proizvodnju i kapacitet prijenosa opreme. Na primjer, projektni instituti mogu izračunati normalni protok crpke, minimalni protok i maksimalni protok tijekom faze projektiranja. Pri odabiru crpke normalni protok obično se temelji na maksimalnom protoku. Ako maksimalni protok nije dostupan, može se uzeti kao 1,1 puta veći od normalnog protoka.
2. Potrebna visina sustava još je jedan važan parametar rada crpke. Glava se obično odabire povećanjem za 5% do 10%.
3. Svojstva tekućine, uključujući naziv, fizikalna svojstva, kemijska svojstva i druga svojstva povezana s glavom sustava, izračun efektivne granice kavitacije, odgovarajući tip pumpe, izbor materijala pumpe i odabranu vrstu brtve vratila.
4. Uvjeti rasporeda cjevovoda sustava opreme odnose se na podatke kao što su visina ulaza tekućine, smjer ulaza tekućine, usisna strana, minimalna razina tekućine i maksimalna razina tekućine, kao i specifikacije cijevi i njihova duljina, materijal, specifikacije ugradnje i količina, kako bi se izvršili izračuni za proces sklapanja i potvrdio NPSH (NP-hidraulički sigurnosni sustav).
5. Odredite radne uvjete, kao što su radna temperatura tekućine, tlak zasićene pare, tlak na usisnoj strani (apsolutni tlak), tlak spremnika na ispusnoj strani, nadmorska visina, temperatura okoline, način rada (povremeno ili kontinuirano), lokacija pumpe (fiksna ili mobilna), itd. Sve su to važni čimbenici za odabir.

 

Raspored cjevovoda kemijskih pumpi

• Odaberite odgovarajući promjer cijevi. Veći promjer cijevi rezultira nižom brzinom protoka i manjim gubitkom otpora, ali i višom cijenom; manji promjer cijevi rezultira većim gubitkom otpora i zahtijeva veću visinu pumpe. Povećana snaga dovodi do povećanja troškova i operativnih troškova. Stoga je potrebno sveobuhvatno razmatranje kako iz tehničke tako i iz ekonomske perspektive.
• Ispusna cijev i njezini spojevi trebaju biti projektirani tako da izdrže maksimalni tlak.
• Cjevovode treba polagati koristeći ravne cijevi kad god je to moguće, minimizirajući cijevne priključke i skraćujući duljinu cijevi što je više moguće. Kod izrade zavoja, polumjer savijanja trebao bi biti 3-5 puta veći od promjera cijevi, a kut bi trebao biti veći od 90 stupnjeva.
• Ispusna strana pumpe mora biti opremljena ventilom (kuglasti ventil ili zasun, itd.) i nepovratnim ventilom. Ovaj ventil se koristi za regulaciju radne točke crpke. Nepovratni ventil sprječava kretanje crpke unatrag zbog povratnog toka i sprječava vodeni čekić (koji stvara značajan protutlak i može oštetiti crpku).

 

Mogućnosti brtvljenja kemijske pumpe

• Brtve

Za statičke brtve obično postoje samo dvije vrste brtvila i brtvi, a O-prstenovi se najčešće koriste.

Za dinamičke brtve, kemijske pumpe rijetko koriste brtvene brtve, prvenstveno koristeći mehaničke brtve. Mehaničke brtve klasificiraju se kao jedno-i dvo-strane, uravnotežene i neuravnotežene. Uravnotežene brtve prikladne su za-medije pod visokim tlakom (obično se odnosi na tlakove veće od 1,0 MPa). Dvo-mehaničke brtve uglavnom se koriste za visoke-temperature, lako kristalizirajuće, viskozne medije koji sadrže-čestice i toksične hlapljive medije. Dvostruke mehaničke brtve zahtijevaju ubrizgavanje dijafragme u brtvenu šupljinu, s tlakom koji je općenito 0,07~0,1 MPa veći od srednjeg tlaka.

• Materijali za brtvljenje

Materijal za statičke brtve u kemijskim pumpama općenito je fluorkaučuk; u posebnim slučajevima može se koristiti politetrafluoretilen (PTFE). Odabir materijala za stacionarne i dinamičke prstenove mehaničke brtve je kritičniji. Tvrde legure nisu nužno izrađene od istog materijala; skupe su, a razlike u tvrdoći su nerazumne. Stoga ih je najbolje razlikovati na temelju karakteristika medija.

 

Izbor posebnih medija za kemijske pumpe

• Sumporna kiselina

Korozivnost sumporne kiseline uvelike varira ovisno o njezinoj koncentraciji i temperaturi. Za koncentriranu sumpornu kiselinu (iznad 80%) i ispod 80 stupnjeva, ugljični čelik i lijevano željezo nude dobru otpornost na koroziju, ali su neprikladni za velike -brzine protoka.

Neprikladni materijali za pumpe i ventile:

Uobičajeni nehrđajući čelici, kao što su 304 (0Cr18Ni9), 316 (0Cr18Ni12Mo2Ti)

Pumpe i ventili za prijenos sumporne kiseline obično su izrađeni od lijevanog željeza s visokim-silicijem (teško za lijevanje i obradu) i visoko{1}}legiranog nehrđajućeg čelika (Legura 20). Fluoroplastika nudi dobru otpornost na sumpornu kiselinu; korištenje pumpi obloženih -fluoropolimerom (F46) je ekonomičniji izbor.

• Klorovodična kiselina

Većina metalnih materijala nije otporna na koroziju klorovodične kiseline (uključujući različite nehrđajuće čelike). Molibden-koji sadrži visoko-silicijsko željezo može se koristiti samo pri 50 stupnjeva i u uvjetima klorovodične kiseline od 30%.

Za razliku od metalnih materijala, većina ne-metalnih materijala ima dobru otpornost na koroziju klorovodične kiseline; stoga su gumene pumpe i plastične pumpe (kao što su polipropilen, fluoroplastika, itd.) najbolji izbor za transport klorovodične kiseline.

• Dušična kiselina

U normalnim okolnostima većina metala korodira i brzo se raspada u dušičnoj kiselini. Nehrđajući čelik najrašireniji je materijal otporan-na dušičnu kiselinu, koji pokazuje dobru otpornost na koroziju na dušičnu kiselinu različitih koncentracija na sobnoj temperaturi. Vrijedno je napomenuti da nehrđajući čelici koji sadrže molibden- (kao što su 316 i 316L) imaju slabiju otpornost na koroziju dušičnom kiselinom u usporedbi s običnim nehrđajućim čelicima (kao što su 304 i 321), a ponekad čak i goru. Za visoko{9}}temperaturna okruženja dušične kiseline obično se koriste titan i legure titana.

• Octena kiselina

Octena kiselina je jedna od organskih kiselina koja je najviše korozivna. Obični čelici ozbiljno korodiraju u otopinama octene kiseline različitih koncentracija i temperatura. Nehrđajući čelik izvrstan je materijal-otporan na octenu kiselinu. Molibden-koji sadrži nehrđajući čelik 316 također se može koristiti u okruženjima visoke-temperature i razrijeđene pare octene kiseline. Za oštre primjene kao što su visoka-temperatura, visoka-koncentracija octene kiseline ili drugi korozivni mediji, mogu se koristiti-pumpe od nehrđajućeg čelika od visokolegiranog nehrđajućeg čelika ili fluoroplastične pumpe.

• Alkalije (natrijev hidroksid)

Obični nehrđajući čelik ne nudi značajnu prednost u otpornosti na alkalije u usporedbi s lijevanim željezom. Ne preporuča se nehrđajući čelik kada je dopuštena prisutnost malih količina željeza u mediju.

Za visoko{0}}alkalne tekućine obično se koriste titan i legure titana ili visoko{1}}legirani nehrđajući čelik. Naše-pumpe od lijevanog željeza opće namjene mogu se koristiti u alkalnim otopinama-niske koncentracije na sobnoj temperaturi. Za posebne zahtjeve mogu se koristiti različite pumpe od nehrđajućeg čelika ili fluoroplastike.

• Amonijak (amonijev hidroksid)

Većina metala i ne-metala blago je korozivna u tekućem amonijaku i amonijaku (amonijev hidroksid), osim bakra i bakrenih legura.

• slanica (morska voda)

Obični čelik nije jako korozivan u otopinama natrijeva klorida, morskoj vodi ili slanoj vodi i općenito zahtijeva zaštitu bojom. Različiti nehrđajući čelici također imaju vrlo niske ujednačene stope korozije, ali može doći do lokalizirane korozije zbog djelovanja kloridnih iona; Nehrđajući čelik 316 obično ima bolje rezultate.

• Alkoholi, ketoni, esteri, eteri

Uobičajeni alkoholni mediji uključuju metanol, etanol, etilen glikol, propanol itd.; ketonski mediji uključuju aceton, metil etil keton, itd.; esterski mediji uključuju razne metil estere, etil estere, itd.; eterski mediji uključuju dimetil eter, dietil eter, butil eter, itd. Ovi mediji općenito nisu -korozivni, a uobičajeni materijali su prikladni. Poseban odabir treba temeljiti na svojstvima medija i relevantnim zahtjevima.

 

Vrijedno je napomenuti da su ketoni, esteri i eteri topljivi u raznim gumama, čime se izbjegavaju pogreške u odabiru materijala za brtvljenje.

 

Učinak viskoznosti i temperature

Viskoznost medija ima značajan utjecaj na rad crpke. Kako se viskoznost povećava, krivulja visine crpke se smanjuje, a visina i brzina protoka u optimalnim radnim uvjetima se također smanjuju, dok snaga raste, čime se smanjuje učinkovitost. Općenito, parametri performansi crpke pri crpljenju vode su njezini pokazatelji performansi. Kod pumpanja viskoznih medija potrebna je pretvorba (faktori korekcije za različite viskoznosti mogu se pronaći u odgovarajućim tablicama pretvorbe). Za pumpanje pulpe visoke{4}}viskoznosti, pasta i viskoznih tekućina preporučuju se vijčane pumpe.

 

Za medije s temperaturama nižim od 120 stupnjeva, obično nije predviđen poseban sustav hlađenja; sam medij služi kao mazivo i rashladno sredstvo.

Za medije s temperaturama iznad 120 stupnjeva, ali ispod 300 stupnjeva, na poklopcu pumpe treba biti predviđena komora za hlađenje. Komora za brtvljenje također treba biti spojena na rashladno sredstvo (pomoću dvostruke mehaničke brtve). Kada rashladno sredstvo ne može prodrijeti u medij, medij treba izvući radi hlađenja i spojiti ga na rashladno sredstvo (to se može postići jednostavnim izmjenjivačem topline).

 

Za visoko{0}}temperaturne medije s temperaturama iznad 300 stupnjeva, ne samo da glava pumpe treba hlađenje, već i šupljina ovjesnog ležaja također treba biti opremljena sustavom hlađenja. Pumpe su općenito centralno podržane. Poželjne su metalne mehaničke brtve s mijehom, ali su skuplje (više od 10 puta veće od običnih mehaničkih brtvi).