Komplexný sprievodca výberom chemických čerpadiel: od prietoku až po úvahy o účinkoch korózie.

Čerpadlá zohrávajú kľúčovú úlohu v chemickej výrobe a ovplyvňujú viaceré stupne vrátane kŕmenia, refluxu, spodného obehu a recirkulácie. Na zabezpečenie hladkej výroby je nevyhnutné vybrať vhodný typ čerpadla na základe špecifických potrieb. Výber správneho čerpadla ovplyvňuje nielen efektivitu procesu, ale tiež výrazne ovplyvňuje celkovú bezpečnosť a ekonomiku výroby.

 

 

Princípy výberu chemického čerpadla

1. Uistite sa, že zvolený typ a výkon čerpadla spĺňajú parametre procesu, ako je prietok, dopravná výška, tlak, teplota, kavitačný prietok a sanie.
2. Čerpadlo musí spĺňať požiadavky na charakteristiky média.

• V prípade čerpadiel dopravujúcich horľavé, výbušné, toxické alebo hodnotné médiá musí byť tesnenie hriadeľa spoľahlivé a{0}}netesné, ako sú čerpadlá s magnetickým pohonom, membránové čerpadlá a čerpadlá s uzavretým motorom.
• V prípade čerpadiel dopravujúcich korozívne médiá musia byť konvekčné komponenty vyrobené z materiálov odolných voči korózii-, ako sú napríklad čerpadlá z nehrdzavejúcej ocele AFB-odolné voči korózii a čerpadlá s magnetickým pohonom z technického plastu CQF.
• V prípade čerpadiel obsahujúcich pevné častice musia byť konvekčné komponenty vyrobené z materiálov odolných proti opotrebeniu-; ak je to potrebné, tesnenie hriadeľa by sa malo prepláchnuť čistiacou kvapalinou.

3. Vysoká mechanická spoľahlivosť, nízka hlučnosť a nízke vibrácie.

4. Ekonomické úvahy by mali byť založené na minimalizácii celkových nákladov na vybavenie, prevádzku, údržbu a manažment.

5. Výber chemických čerpadiel v bežných situáciách:

• Odstredivé čerpadlá sa vyznačujú vysokou rýchlosťou, malými rozmermi, nízkou hmotnosťou, vysokou účinnosťou, veľkým prietokom, jednoduchou konštrukciou, dodávkou-bez pulzácií, stabilným výkonom, jednoduchou obsluhou a pohodlnou údržbou.
• Ak je potrebné dávkovanie, malo by sa zvoliť dávkovacie čerpadlo.
• Ak sa vyžaduje vysoká dopravná výška, ale prietok je veľmi malý a vhodné nízke -prietok-odstredivé čerpadlo s vysokou{2}}hlavou nie je k dispozícii, možno použiť piestové čerpadlo; ak požiadavky na kavitáciu nie sú vysoké, je možné zvoliť aj vírivé čerpadlo.
• Keď je dopravná výška veľmi nízka a prietok je veľmi veľký, je možné zvoliť čerpadlá s axiálnym prietokom a čerpadlá so zmiešaným prietokom.
• Ak je viskozita média vysoká (väčšia ako 650~1000 mm²/s), zvážte výber rotorového čerpadla alebo piestového čerpadla (zubové čerpadlo, skrutkové čerpadlo).
• Keď je obsah stredného plynu 75 %, prietok je nízky a viskozita je nižšia ako 37,4 mm²/s, je možné zvoliť vírivé čerpadlo.
• V situáciách, kde je časté spúšťanie alebo čerpanie nepohodlné, možno použiť čerpadlá so samonasávacou schopnosťou{0}, ako sú samonasávacie odstredivé čerpadlá, samonasávacie vírivé čerpadlá a pneumatické (elektrické) špeciálne čerpadlá.

 

Prietok a výška chemických čerpadiel

1. Prietok je jedným z kľúčových výkonových parametrov pre výber čerpadla, ktorý priamo ovplyvňuje celkovú výrobnú a dopravnú kapacitu zariadenia. Konštrukčné ústavy môžu napríklad vypočítať normálny prietok čerpadla, minimálny prietok a maximálny prietok počas fázy návrhu. Pri výbere čerpadla je normálny prietok zvyčajne založený na maximálnom prietoku. Ak maximálny prietok nie je k dispozícii, možno ho považovať za 1,1-násobok normálneho prietoku.
2. Požadovaná dopravná výška systému je ďalším dôležitým parametrom výkonu čerpadla. Hlava sa zvyčajne vyberá tak, že sa zvýši o 5 % až 10 %.
3. Vlastnosti kvapaliny vrátane názvu, fyzikálnych vlastností, chemických vlastností a iných vlastností súvisiacich s hlavou systému, Výpočet efektívnej kavitačnej rezervy, vhodný typ čerpadla, výber materiálov čerpadla a typ zvolenej upchávky hriadeľa.
4. Podmienky usporiadania potrubia systému zariadenia sa vzťahujú na údaje, ako je výška vstupu kvapaliny, smer vstupu kvapaliny, sacia strana, minimálna hladina kvapaliny a maximálna hladina kvapaliny, ako aj špecifikácie potrubia a ich dĺžka, materiál, špecifikácie armatúr a množstvo, aby bolo možné vykonať výpočty pre proces montáže a overiť NPSH (NP-hydraulický bezpečnostný systém).
5. Určite prevádzkové podmienky, ako je prevádzková teplota kvapaliny, tlak nasýtených pár, tlak na sacej strane (absolútny tlak), tlak v nádobe na výtlačnej strane, nadmorská výška, teplota okolia, prevádzkový režim (prerušovaný alebo nepretržitý), umiestnenie čerpadla (pevné alebo mobilné) atď. To všetko sú dôležité faktory pre výber.

 

Usporiadanie potrubí chemických čerpadiel

• Vyberte vhodný priemer potrubia. Väčší priemer potrubia má za následok nižšiu rýchlosť prúdenia a menšiu stratu odporu, ale aj vyššiu cenu; menší priemer potrubia má za následok väčšiu stratu odporu a vyžaduje vyššiu dopravnú výšku čerpadla. Zvýšený výkon vedie k zvýšeným nákladom a prevádzkovým nákladom. Preto je potrebné komplexné posúdenie z technického aj ekonomického hľadiska.
• Výtlačné potrubie a jeho spoje by mali byť navrhnuté tak, aby odolali maximálnemu tlaku.
• Potrubie by sa malo vždy, keď je to možné, klásť pomocou rovných rúr, čo najviac minimalizovať potrubné tvarovky a skrátiť dĺžku potrubia. Pri vytváraní ohybov by mal byť polomer ohybu 3-5 násobok priemeru rúry a uhol by mal byť väčší ako 90 stupňov.
• Výtlačná strana čerpadla musí byť vybavená ventilom (guľový ventil alebo posúvač atď.) a spätným ventilom. Tento ventil sa používa na reguláciu pracovného bodu čerpadla. Spätný ventil zabraňuje spätnému chodu čerpadla v dôsledku spätného toku a zabraňuje vodnému rázu (ktorý vytvára značný spätný tlak a môže poškodiť čerpadlo).

 

Možnosti tesnenia chemického čerpadla

• Pečate

Pre statické tesnenia sú zvyčajne len dva typy tesnení a tesnení, pričom O-krúžky sú najčastejšie používané.

Pre dynamické upchávky chemické čerpadlá zriedka používajú upchávky, predovšetkým mechanické upchávky. Mechanické upchávky sú klasifikované ako jednoduché-a dvojité{2}}uzávery, vyvážené a nevyvážené. Vyvážené tesnenia sú vhodné pre vysokotlakové-médiá (zvyčajne sa vzťahujú na tlaky vyššie ako 1,0 MPa). Dvojité{7}}mechanické upchávky sa používajú hlavne pre vysokoteplotné, ľahko kryštalizujúce, viskózne, častice-obsahujúce prchavé médiá a toxické prchavé médiá. Dvojité{11}}mechanické upchávky vyžadujú vstrekovanie membrány do tesniacej dutiny s tlakom vo všeobecnosti o 0,07~0,1 MPa vyšším ako je stredný tlak.

• Tesniace materiály

Materiálom pre statické tesnenia v chemických čerpadlách je vo všeobecnosti fluórkaučuk; v špeciálnych prípadoch možno použiť polytetrafluóretylén (PTFE). Dôležitejší je výber materiálu pre stacionárne a dynamické krúžky mechanického tesnenia. Tvrdé zliatiny nemusia byť nevyhnutne vyrobené z rovnakého materiálu; sú drahé a rozdiely v tvrdosti sú neprimerané. Preto je najlepšie ich odlíšiť na základe charakteristík média.

 

Výber špeciálnych médií pre chemické čerpadlá

• Kyselina sírová

Korozívnosť kyseliny sírovej sa značne líši v závislosti od jej koncentrácie a teploty. V prípade koncentrovanej kyseliny sírovej (nad 80 %) a pod 80 stupňov ponúkajú uhlíkovú oceľ a liatinu dobrú odolnosť proti korózii, ale nie sú vhodné pre-vysokorýchlostný tok.

Nevhodné materiály pre čerpadlá a ventily:

Bežné nehrdzavejúce ocele, ako napríklad 304 (0Cr18Ni9), 316 (0Cr18Ni12Mo2Ti)

Čerpadlá a ventily na dopravu kyseliny sírovej sú zvyčajne vyrobené z vysoko-kremíkovej liatiny (ťažko sa odlieva a obrába) a vysoko{1}}legovanej nehrdzavejúcej ocele (Zliatina 20). Fluoroplasty ponúkajú dobrú odolnosť voči kyseline sírovej; používanie fluórpolymérových-púmp (F46) je ekonomickejšou voľbou.

• Kyselina chlorovodíková

Väčšina kovových materiálov nie je odolná voči korózii kyselinou chlorovodíkovou (vrátane rôznych nehrdzavejúcich ocelí). Molybdén-obsahujúci vysoký-kremík železo možno použiť iba pri 50 stupňoch a pri 30 % kyseline chlorovodíkovej.

Na rozdiel od kovových materiálov má väčšina-kovových materiálov dobrú odolnosť voči korózii kyselinou chlorovodíkovou; preto sú gumové čerpadlá a plastové čerpadlá (ako polypropylén, fluoroplasty atď.) najlepšou voľbou na dopravu kyseliny chlorovodíkovej.

• Kyselina dusičná

Za normálnych okolností väčšina kovov koroduje a rýchlo sa rozkladá v kyseline dusičnej. Nehrdzavejúca oceľ je najpoužívanejší materiál odolný voči kyseline dusičnej-, ktorý pri izbovej teplote vykazuje dobrú odolnosť voči korózii voči kyseline dusičnej rôznych koncentrácií. Stojí za zmienku, že nehrdzavejúce ocele- obsahujúce molybdén (napríklad 316 a 316L) majú horšiu odolnosť voči korózii kyselinou dusičnou v porovnaní s bežnými nehrdzavejúcimi oceľami (napríklad 304 a 321) a niekedy dokonca horšiu. Pre vysoké-teploty prostredia kyseliny dusičnej sa zvyčajne používa titán a zliatiny titánu.

• Kyselina octová

Kyselina octová je jednou z najviac korozívnych organických kyselín. Bežné ocele silne korodujú v roztokoch kyseliny octovej rôznych koncentrácií a teplôt. Nehrdzavejúca oceľ je vynikajúci materiál odolný voči kyseline octovej-. Molybdén-obsahujúci nehrdzavejúcu oceľ 316 možno použiť aj v prostredí s vysokou-teplotou a v prostredí so zriedenou kyselinou octovou. Pre drsné aplikácie, ako je vysoká-teplota, vysoká{9}}koncentrovaná kyselina octová alebo iné korozívne médiá, možno použiť čerpadlá z vysoko legovanej nehrdzavejúcej ocele alebo fluoroplastov.

• Alkálie (hydroxid sodný)

Bežná nehrdzavejúca oceľ neponúka v porovnaní s liatinou výraznú výhodu v odolnosti voči zásadám. Nerezová oceľ sa neodporúča, ak je v médiu prípustná prítomnosť malého množstva železa.

Pre vysokoteplotné alkalické kvapaliny sa zvyčajne používa titán a zliatiny titánu alebo vysokolegovaná -nehrdzavejúca oceľ. Naše všeobecné-liatinové čerpadlá možno použiť v alkalických roztokoch s nízkou koncentráciou- pri izbovej teplote. Pre špeciálne požiadavky je možné použiť rôzne čerpadlá z nehrdzavejúcej ocele alebo fluoroplastov.

• Amoniak (hydroxid amónny)

Väčšina kovov a{0}}kovov je v kvapalnom čpavku a čpavku (hydroxid amónny) mierne korozívna, s výnimkou medi a zliatin medi.

• Soľanka (morská voda)

Obyčajná oceľ nie je silne korozívna v roztokoch chloridu sodného, ​​morskej vode alebo soľanke a vo všeobecnosti vyžaduje ochranu náterom. Rôzne nehrdzavejúce ocele majú tiež veľmi nízku rovnomernú rýchlosť korózie, ale môže sa vyskytnúť lokálna korózia v dôsledku pôsobenia chloridových iónov; Nerezová oceľ 316 zvyčajne funguje lepšie.

• Alkoholy, ketóny, estery, étery

Bežné alkoholové médiá zahŕňajú metanol, etanol, etylénglykol, propanol atď.; ketónové médiá zahŕňajú acetón, metyletylketón atď.; esterové médiá zahŕňajú rôzne metylestery, etylestery atď.; éterové médiá zahŕňajú dimetyléter, dietyléter, butyléter atď. Tieto médiá sú vo všeobecnosti nekorozívne-a bežne používané materiály sú vhodné. Špecifický výber by mal vychádzať z vlastností média a príslušných požiadaviek.

 

Stojí za zmienku, že ketóny, estery a étery sú rozpustné v rôznych kaučukoch, čím sa predíde chybám pri výbere tesniacich materiálov.

 

Vplyv viskozity a teploty

Viskozita média má významný vplyv na výkon čerpadla. So zvyšujúcou sa viskozitou klesá krivka výtlaku čerpadla a tiež klesá výtlak a prietok za optimálnych prevádzkových podmienok, pričom sa zvyšuje výkon, čím sa znižuje účinnosť. Vo všeobecnosti sú výkonnostné parametre čerpadla pri čerpaní vody jeho výkonnostnými ukazovateľmi. Pri čerpaní viskóznych médií je potrebná konverzia (opravné faktory pre rôzne viskozity nájdete v príslušných prevodných tabuľkách). Na čerpanie buničiny, pást a viskóznych kvapalín s vysokou viskozitou sa odporúčajú skrutkové čerpadlá.

 

Pre médiá s teplotou pod 120 stupňov sa zvyčajne neposkytuje špeciálny chladiaci systém; samotné médium slúži ako mazivo a chladivo.

Pre médiá s teplotami nad 120 stupňov, ale pod 300 stupňov by mala byť na kryte čerpadla umiestnená chladiaca komora. Tesniaca komora by mala byť tiež pripojená k chladiacej kvapaline (pomocou dvojitého mechanického tesnenia). Keď chladiaca kvapalina nemôže preniknúť do média, médium by sa malo na chladenie vytiahnuť a pripojiť k chladiacej kvapaline (to sa dá dosiahnuť pomocou jednoduchého výmenníka tepla).

 

V prípade vysokoteplotných médií s teplotami nad 300 stupňov je potrebné chladiť nielen hlavu čerpadla, ale chladiacim systémom by mala byť vybavená aj dutina závesného ložiska. Čerpadlá sú spravidla centrálne podporované. Uprednostňujú sa kovové vlnovcové mechanické upchávky, ktoré sú však drahšie (viac ako 10-násobok ceny bežných mechanických upchávok).