Komplexní průvodce výběrem chemických čerpadel: od průtoku až po zvážení účinků koroze.

Čerpadla hrají klíčovou roli v chemické výrobě a ovlivňují několik fází včetně krmení, refluxu, spodní cirkulace a recirkulace. Pro zajištění hladké výroby je nezbytné vybrat vhodný typ čerpadla na základě konkrétních potřeb. Výběr správného čerpadla má vliv nejen na efektivitu procesu, ale také významně ovlivňuje celkovou bezpečnost a ekonomiku výroby.

 

 

Principy výběru chemického čerpadla

1. Ujistěte se, že zvolený typ čerpadla a výkon splňují parametry procesu, jako je průtok, dopravní výška, tlak, teplota, kavitační průtok a sání.
2. Čerpadlo musí splňovat požadavky na vlastnosti média.

• U čerpadel dopravujících hořlavá, výbušná, toxická nebo cenná média musí být hřídelová ucpávka spolehlivá a{0}}netěsná, jako jsou čerpadla s magnetickým pohonem, membránová čerpadla a čerpadla s uzavřeným motorem.
• U čerpadel dopravujících korozivní média musí být konvekční komponenty vyrobeny z materiálů odolných proti korozi-, jako jsou nerezová čerpadla AFB{1}}odolná proti korozi a konstrukční plastová čerpadla s magnetickým pohonem CQF.
• U čerpadel obsahujících pevné částice musí být konvekční součásti vyrobeny z materiálů odolných proti opotřebení; v případě potřeby je třeba hřídelovou ucpávku propláchnout čisticí kapalinou.

3. Vysoká mechanická spolehlivost, nízká hlučnost a nízké vibrace.

4. Ekonomické úvahy by měly být založeny na minimalizaci celkových nákladů na vybavení, provoz, údržbu a správu.

5. Výběr chemických čerpadel v běžných situacích:

• Odstředivá čerpadla se vyznačují vysokou rychlostí, malými rozměry, nízkou hmotností, vysokou účinností, velkým průtokem, jednoduchou konstrukcí, pulsací-bez pulzace, stabilním výkonem, snadnou obsluhou a pohodlnou údržbou.
• Pokud je požadováno dávkování, mělo by být zvoleno dávkovací čerpadlo.
• Je-li požadována vysoká dopravní výška, ale průtok je velmi malý a vhodné nízko{0}}průtok{1}}rychlostní, vysoké{2}}odstředivé čerpadlo není k dispozici, lze použít pístové čerpadlo; nejsou-li požadavky na kavitaci vysoké, lze zvolit také vířivé čerpadlo.
• Když je dopravní výška velmi nízká a průtok je velmi velký, lze zvolit čerpadla s axiálním průtokem a čerpadla se smíšeným průtokem.
• Je-li viskozita média vysoká (větší než 650~1000 mm²/s), zvažte výběr rotorového čerpadla nebo pístového čerpadla (zubové čerpadlo, šroubové čerpadlo).
• Když je obsah středního plynu 75 %, průtok je nízký a viskozita je nižší než 37,4 mm²/s, lze zvolit vířivé čerpadlo.
• V situacích, kdy je časté spouštění nebo čerpání nepohodlné, lze použít čerpadla se samo{0}}nasávacími schopnostmi, jako jsou samonasávací odstředivá čerpadla, samonasávací vírová čerpadla a pneumatická (elektrická) speciální čerpadla.

 

Průtok a dopravní výška chemických čerpadel

1. Průtok je jedním z klíčových výkonových parametrů pro výběr čerpadla, který přímo ovlivňuje celkovou výrobní a dopravní kapacitu zařízení. Konstrukční ústavy mohou například vypočítat normální průtok čerpadla, minimální průtok a maximální průtok během fáze návrhu. Při výběru čerpadla je normální průtok obvykle založen na maximálním průtoku. Pokud není k dispozici maximální průtok, lze jej považovat za 1,1násobek normálního průtoku.
2. Požadovaná dopravní výška systému je dalším důležitým výkonnostním parametrem čerpadla. Hlava se obvykle vybírá zvýšením o 5 % až 10 %.
3. Vlastnosti kapaliny, včetně názvu, fyzikálních vlastností, chemických vlastností a dalších vlastností souvisejících s hlavou systému, Výpočet efektivní kavitační rezervy, vhodný typ čerpadla, výběr materiálů čerpadla a typ zvolené hřídelové ucpávky.
4. Podmínky uspořádání potrubí systému zařízení odkazují na údaje, jako je výška vstupu kapaliny, směr vstupu kapaliny, sací strana, minimální hladina kapaliny a maximální hladina kapaliny, jakož i specifikace potrubí a jejich délka, materiál, specifikace armatur a množství, aby bylo možné provést výpočty pro proces montáže a ověřit NPSH (NP-hydraulický bezpečnostní systém).
5. Určete provozní podmínky, jako je provozní teplota kapaliny, tlak nasycených par, tlak na sací straně (absolutní tlak), tlak v nádobě na výtlačné straně, nadmořská výška, okolní teplota, provozní režim (přerušovaný nebo nepřetržitý), umístění čerpadla (pevné nebo mobilní) atd. To vše jsou důležité faktory pro výběr.

 

Rozložení potrubí chemických čerpadel

• Zvolte vhodný průměr potrubí. Větší průměr potrubí má za následek nižší rychlost proudění a menší ztráty odporu, ale také vyšší cenu; menší průměr potrubí má za následek větší ztrátu odporu a vyžaduje vyšší dopravní výšku čerpadla. Zvýšený výkon vede ke zvýšeným nákladům a provozním nákladům. Proto je nutné komplexní posouzení z technického i ekonomického hlediska.
• Výtlačné potrubí a jeho spoje by měly být navrženy tak, aby vydržely maximální tlak.
• Potrubí by mělo být položeno s použitím rovných trubek, kdykoli je to možné, minimalizovat potrubní tvarovky a co nejvíce zkrátit délku trubky. Při vytváření ohybů by měl být poloměr ohybu 3-5krát větší než průměr trubky a úhel by měl být větší než 90 stupňů.
• Výtlačná strana čerpadla musí být vybavena ventilem (kulový kohout nebo šoupátko atd.) a zpětným ventilem. Tento ventil se používá k regulaci pracovního bodu čerpadla. Zpětný ventil zabraňuje reverzaci čerpadla v důsledku zpětného toku a zabraňuje vodnímu rázu (který vytváří značný zpětný tlak a může poškodit čerpadlo).

 

Možnosti těsnění chemického čerpadla

• těsnění

Pro statická těsnění obvykle existují pouze dva typy těsnění a těsnění, přičemž nejběžněji se používají O-kroužky.

U dynamických ucpávek chemická čerpadla zřídka používají ucpávkové ucpávky, především mechanické ucpávky. Mechanické ucpávky jsou klasifikovány jako jednoduché-a dvou{2}}uzavřené, vyvážené a nevyvážené. Vyvážená těsnění jsou vhodná pro vysokotlaká- média (obvykle označující tlaky vyšší než 1,0 MPa). Oboustranné-mechanické ucpávky se používají hlavně pro vysokoteplotní, snadno krystalizující, viskózní, částice-obsahující těkavá média a média. Dvojité{11}}mechanické ucpávky vyžadují vstřikování membrány do dutiny těsnění s tlakem obecně o 0,07~0,1 MPa vyšším, než je tlak média.

• Těsnící materiály

Materiálem pro statická těsnění v chemických čerpadlech je obecně fluorkaučuk; ve zvláštních případech lze použít polytetrafluorethylen (PTFE). Důležitější je výběr materiálu pro stacionární a dynamické kroužky mechanické ucpávky. Tvrdé slitiny nemusí být nutně vyrobeny ze stejného materiálu; jsou drahé a rozdíly v tvrdosti jsou nepřiměřené. Proto je nejlepší je rozlišovat na základě vlastností média.

 

Výběr speciálních médií pro chemická čerpadla

• Kyselina sírová

Korozívnost kyseliny sírové se velmi liší v závislosti na její koncentraci a teplotě. U koncentrované kyseliny sírové (nad 80 %) a pod 80 stupňů nabízí uhlíková ocel a litina dobrou odolnost proti korozi, ale nejsou vhodné pro vysokorychlostní-tečení.

Nevhodné materiály pro čerpadla a ventily:

Běžné nerezové oceli, jako je 304 (0Cr18Ni9), 316 (0Cr18Ni12Mo2Ti)

Čerpadla a ventily pro dopravu kyseliny sírové jsou obvykle vyrobeny z vysoce -křemíkové litiny (obtížně se odlévají a obrábějí) a vysoce -legované nerezové oceli (Alloy 20). Fluoroplasty nabízejí dobrou odolnost vůči kyselině sírové; použití fluoropolymerových-čerpadla (F46) je ekonomičtější volbou.

• Kyselina chlorovodíková

Většina kovových materiálů není odolná vůči korozi kyselinou chlorovodíkovou (včetně různých nerezových ocelí). Molybden-obsahující vysoké-železo křemíku lze použít pouze při 50 stupních a za podmínek 30% kyseliny chlorovodíkové.

Na rozdíl od kovových materiálů má většina -kovových materiálů dobrou odolnost vůči korozi kyselinou chlorovodíkovou; proto jsou pryžová čerpadla a plastová čerpadla (jako polypropylen, fluoroplasty atd.) nejlepší volbou pro dopravu kyseliny chlorovodíkové.

• Kyselina dusičná

Za normálních okolností většina kovů v kyselině dusičné koroduje a rychle se rozkládá. Nerezová ocel je nejrozšířenějším materiálem odolným vůči kyselině dusičné -a vykazuje dobrou odolnost vůči korozi vůči kyselině dusičné o různých koncentracích při pokojové teplotě. Stojí za zmínku, že nerezové oceli-obsahující molybden (např. 316 a 316L) mají horší odolnost vůči korozi kyselinou dusičnou ve srovnání s běžnými nerezovými oceli (např. 304 a 321) a někdy dokonce horší. Pro prostředí s vysokou-teplotou kyseliny dusičné se obvykle používá titan a slitiny titanu.

• Octová kyselina

Kyselina octová je jednou z nejvíce korozivních organických kyselin. Běžné oceli silně korodují v roztocích kyseliny octové různých koncentrací a teplot. Nerezová ocel je vynikající materiál odolný vůči kyselině octové-. Molybden-obsahující nerezovou ocel 316 lze také použít v prostředí s vysokou-teplotou a zředěnou parou kyseliny octové. Pro náročné aplikace, jako je vysoká-teplota, vysoká{9}}koncentrovaná kyselina octová nebo jiná korozivní média, lze použít čerpadla z vysoce legované nerezové oceli nebo fluoroplastů.

• Alkálie (hydroxid sodný)

Obyčejná nerezová ocel nenabízí ve srovnání s litinou výraznou výhodu v odolnosti vůči alkáliím. Nerezová ocel se nedoporučuje, pokud je přípustná přítomnost malého množství železa v médiu.

Pro vysokoteplotní alkalické kapaliny se obvykle používají titan a slitiny titanu nebo vysoce legovaná -nerezová ocel. Naše obecná-litinová čerpadla lze používat v alkalických roztocích s nízkou koncentrací- při pokojové teplotě. Pro speciální požadavky lze použít různá čerpadla z nerezové oceli nebo fluoroplastů.

• Amoniak (hydroxid amonný)

Většina kovů a{0}}kovů je v kapalném čpavku a čpavku (hydroxid amonný) mírně korozivní, s výjimkou mědi a slitin mědi.

• Solanka (mořská voda)

Obyčejná ocel není silně korozivní v roztocích chloridu sodného, ​​mořské vodě nebo solném roztoku a obecně vyžaduje ochranu nátěrem. Různé nerezové oceli mají také velmi nízkou rovnoměrnou rychlost koroze, ale může dojít k lokální korozi v důsledku působení chloridových iontů; Nerezová ocel 316 obvykle funguje lépe.

• Alkoholy, ketony, estery, étery

Běžná alkoholová média zahrnují methanol, ethanol, ethylenglykol, propanol atd.; ketonová média zahrnují aceton, methylethylketon atd.; esterová média zahrnují různé methylestery, ethylestery atd.; etherová média zahrnují dimethylether, diethylether, butylether atd. Tato média jsou obecně -nekorozivní a běžně používané materiály jsou vhodné. Konkrétní výběr by měl vycházet z vlastností média a příslušných požadavků.

 

Stojí za zmínku, že ketony, estery a ethery jsou rozpustné v různých kaučucích, čímž se zabrání chybám při výběru těsnících materiálů.

 

Vliv viskozity a teploty

Viskozita média má významný vliv na výkon čerpadla. Se zvyšující se viskozitou se křivka dopravní výšky čerpadla snižuje a dopravní výška a průtok za optimálních provozních podmínek také klesají, zatímco se zvyšuje výkon, čímž se snižuje účinnost. Obecně platí, že výkonnostní parametry čerpadla při čerpání vody jsou jeho výkonnostními ukazateli. Při čerpání viskózních médií je nutný převod (opravné faktory pro různé viskozity naleznete v příslušných převodních tabulkách). Pro čerpání buničiny, past a viskózních kapalin s vysokou viskozitou se doporučují šroubová čerpadla.

 

Pro média s teplotami nižšími než 120 stupňů obvykle není k dispozici speciální chladicí systém; samotné médium slouží jako mazivo a chladicí kapalina.

Pro média s teplotami nad 120 stupňů, ale pod 300 stupňů by měla být na krytu čerpadla umístěna chladicí komora. Těsnicí komora by měla být také připojena k chladicí kapalině (pomocí dvojité mechanické ucpávky). Když chladicí kapalina nemůže proniknout do média, měla by být média pro chlazení vytažena a připojena k chladicí kapalině (toho lze dosáhnout pomocí jednoduchého výměníku tepla).

 

U vysokoteplotních médií s teplotami nad 300 stupňů potřebuje chlazení nejen hlava čerpadla, ale chladicím systémem by měla být vybavena i dutina závěsného ložiska. Čerpadla jsou obecně podporována centrálně. Upřednostňují se mechanické ucpávky kovového vlnovce, které jsou však dražší (více než 10násobek ceny běžných mechanických ucpávek).