Átfogó útmutató a vegyszerszivattyúk kiválasztásához: az áramlási sebességtől a korróziós hatások megfontolásokig.

A szivattyúk kulcsfontosságú szerepet játszanak a vegyszergyártásban, több szakaszt érintve, beleértve a betáplálást, a refluxot, a fenékkeringést és a recirkulációt. A zökkenőmentes gyártás érdekében elengedhetetlen a megfelelő szivattyútípus kiválasztása az egyedi igények alapján. A megfelelő szivattyú kiválasztása nemcsak a folyamat hatékonyságát befolyásolja, hanem jelentősen befolyásolja a gyártás általános biztonságát és gazdaságosságát is.

 

 

A vegyszerszivattyú kiválasztásának alapelvei

1. Győződjön meg arról, hogy a kiválasztott szivattyútípus és teljesítmény megfelel a folyamatparamétereknek, mint például az áramlási sebesség, a nyomás, a nyomás, a hőmérséklet, a kavitációs áramlási sebesség és a szívás.
2. A szivattyúnak meg kell felelnie a közeg jellemzőinek követelményeinek.

• Gyúlékony, robbanásveszélyes, mérgező vagy értékes közeget szállító szivattyúk esetében a tengelytömítésnek megbízhatónak és szivárgásmentesnek{0}} kell lennie, ilyenek például a mágneses meghajtású szivattyúk, membránszivattyúk és konzervmotoros szivattyúk.
• A korrozív közeget szállító szivattyúknál a konvekciós alkatrészeknek korrózióálló-anyagból kell készülniük, mint például az AFB rozsdamentes acél{1}}korrózióálló szivattyúk és a CQF műszaki műanyag mágneses meghajtó szivattyúk.
• Szilárd részecskéket tartalmazó szivattyúk esetén a konvekciós alkatrészeknek kopásálló anyagokból kell készülniük-; ha szükséges, a tengelytömítést tisztítófolyadékkal át kell öblíteni.

3. Nagy mechanikai megbízhatóság, alacsony zajszint és alacsony vibráció.

4. A gazdasági megfontolások alapját a felszerelés, az üzemeltetés, a karbantartás és a kezelés összköltségének minimalizálása kell, hogy képezze.

5. Vegyszerszivattyúk kiválasztása gyakori helyzetekben:

• A centrifugálszivattyúkat nagy sebesség, kis méret, könnyű súly, nagy hatásfok, nagy áramlási sebesség, egyszerű felépítés, pulzáló{0}}mentes szállítás, stabil teljesítmény, egyszerű működés és kényelmes karbantartás jellemzi.
• Ha adagolásra van szükség, adagolószivattyút kell választani.
• Ha nagy emelőmagasságra van szükség, de az áramlási sebesség nagyon kicsi, és megfelelő alacsony-áram-sebességű, nagy-magasságú centrifugálszivattyú nem áll rendelkezésre, akkor dugattyús szivattyú használható; ha a kavitációs követelmények nem magasak, örvényszivattyú is választható.
• Ha a magasság nagyon alacsony és az áramlási sebesség nagyon nagy, axiális átfolyású szivattyúk és vegyes átfolyású szivattyúk választhatók.
• Ha a közepes viszkozitás magas (650–1000 mm²/s-nál nagyobb), fontolja meg a rotoros szivattyú vagy egy dugattyús szivattyú (fogaskerék-szivattyú, csavarszivattyú) kiválasztását.
• Ha a közepes gáztartalom 75%, az áramlási sebesség alacsony, a viszkozitás pedig kisebb, mint 37,4 mm²/s, örvényszivattyú választható.
• Olyan helyzetekben, amikor a gyakori indítás vagy szivattyúzás kényelmetlen, önfelszívó képességgel rendelkező szivattyúk használhatók-, például önfelszívó centrifugálszivattyúk, önfelszívó örvényszivattyúk és pneumatikus (elektromos) speciális szivattyúk.

 

A vegyszerszivattyúk áramlási sebessége és magassága

1. Az áramlási sebesség a szivattyú kiválasztásának egyik kulcsfontosságú teljesítményparamétere, amely közvetlenül befolyásolja a berendezés teljes termelési és szállítási kapacitását. A tervezőintézetek például kiszámíthatják a szivattyú normál áramlási sebességét, minimális áramlási sebességét és maximális áramlási sebességét a tervezési szakaszban. Szivattyú kiválasztásakor a normál áramlási sebesség általában a maximális áramlási sebességen alapul. Ha a maximális áramlási sebesség nem érhető el, akkor ez a normál áramlási sebesség 1,1-szeresének tekinthető.
2. A rendszer szükséges magassága egy másik fontos szivattyú teljesítményparaméter. A fejet általában úgy választják ki, hogy 5-10%-kal növelik.
3. A folyadék tulajdonságai, beleértve a megnevezést, a fizikai tulajdonságokat, a kémiai tulajdonságokat és a rendszermagassághoz kapcsolódó egyéb tulajdonságokat, az effektív kavitációs ráhagyás számítását, a megfelelő szivattyútípust, a szivattyú anyagok megválasztását és a választott tengelytömítés típusát.
4. A berendezésrendszer csőelrendezési feltételei olyan adatokra vonatkoznak, mint a folyadék bemeneti magassága, a folyadék bemeneti iránya, a szívóoldal, a minimális folyadékszint és a maximális folyadékszint, valamint a csövek specifikációi és azok hossza, anyaga, szerelvényspecifikációi és mennyisége az összeszerelési folyamat számításainak elvégzéséhez és az NPSH (NP-Hydraulic Safety System) ellenőrzéséhez.
5. Határozza meg az üzemi feltételeket, mint például a folyadék üzemi hőmérséklete, telített gőznyomás, szívóoldali nyomás (abszolút nyomás), nyomóoldali tartálynyomás, tengerszint feletti magasság, környezeti hőmérséklet, üzemmód (szakaszos vagy folyamatos), szivattyú helye (fix vagy mobil), stb. Ezek mind fontos tényezők a kiválasztásnál.

 

Vegyszerszivattyúk csővezetékeinek elrendezése

• Válassza ki a megfelelő csőátmérőt. A nagyobb csőátmérő kisebb áramlási sebességet és kisebb ellenállásveszteséget eredményez, ugyanakkor magasabb árat is eredményez; a kisebb csőátmérő nagyobb ellenállásveszteséget eredményez, és magasabb szivattyúmagasságot igényel. A megnövekedett teljesítmény a költségek és a működési költségek növekedéséhez vezet. Ezért átfogó mérlegelésre van szükség mind műszaki, mind gazdasági szempontból.
• A nyomócsövet és csatlakozásait úgy kell megtervezni, hogy ellenálljanak a maximális nyomásnak.
• A csöveket lehetőleg egyenes csövekkel kell lefektetni, minimálisra csökkentve a csőidomok számát és a lehető legnagyobb mértékben lerövidítve a csőhosszt. Hajlításkor a hajlítási sugárnak a csőátmérő 3-5-szörösének kell lennie, a szögnek pedig 90 foknál nagyobbnak kell lennie.
• A szivattyú nyomóoldalát szeleppel (gömbcsap vagy tolózár stb.) és visszacsapó szeleppel kell felszerelni. Ez a szelep a szivattyú működési pontjának szabályozására szolgál. A visszacsapó szelep megakadályozza, hogy a szivattyú megforduljon a visszaáramlás miatt, és megakadályozza a vízkalapácsot (amely jelentős ellennyomást generál, és károsíthatja a szivattyút).

 

Vegyi szivattyú tömítési lehetőségek

• Pecsétek

A statikus tömítésekhez általában csak kétféle tömítés létezik, amelyek közül a leggyakrabban az O{0}}gyűrűket használják.

A dinamikus tömítésekhez a vegyi szivattyúk ritkán használnak tömítőtömítéseket, elsősorban mechanikus tömítéseket. A mechanikus tömítések egy-végű és két-végű, kiegyensúlyozott és kiegyensúlyozatlanok. A kiegyensúlyozott tömítések alkalmasak nagy-nyomású közegekhez (általában 1,0 MPa-nál nagyobb nyomásra). A kétvégű mechanikus tömítéseket főként magas hőmérsékletű, könnyen kristályosodó, viszkózus, szemcsés- és mérgező illékony közegekhez használják. A kétvégű mechanikus tömítéseknél egy membránt kell befecskendezni a tömítőüregbe, amelynek nyomása általában 0,07–0,1 MPa-val nagyobb, mint a közepes nyomás.

• Tömítő anyagok

A vegyi szivattyúk statikus tömítéseinek anyaga általában fluorgumi; speciális esetekben politetrafluor-etilén (PTFE) használható. A mechanikus tömítés álló és dinamikus gyűrűinek anyagválasztása kritikusabb. A keményötvözetek nem feltétlenül ugyanabból az anyagból készülnek; drágák, és a keménységi különbségek ésszerűtlenek. Ezért a legjobb, ha megkülönböztetjük őket a médium jellemzői alapján.

 

Különleges közegek kiválasztása vegyi szivattyúkhoz

• Kénsav

A kénsav korrozív hatása nagymértékben változik koncentrációjától és hőmérsékletétől függően. Tömény kénsav esetén (80% felett és 80 fok alatt) a szénacél és az öntöttvas jó korrózióállóságot biztosít, de nem alkalmas nagy sebességű áramlásra.

Nem megfelelő anyagok szivattyúkhoz és szelepekhez:

Általános rozsdamentes acélok, például 304 (0Cr18Ni9), 316 (0Cr18Ni12Mo2Ti)

A kénsav szállítására szolgáló szivattyúk és szelepek jellemzően magas -szilíciumtartalmú öntöttvasból (nehezen önthető és megmunkálható) és erősen-ötvözött rozsdamentes acélból (20-as ötvözet) készülnek. A fluorműanyagok jó kénsavállóságot kínálnak; a fluorpolimer -bélésű szivattyúk (F46) használata gazdaságosabb választás.

• Sósav

A legtöbb fémes anyag nem ellenálló a sósavas korrózióval szemben (beleértve a különböző rozsdamentes acélokat is). A molibdén-magas-szilíciumtartalmú vas csak 50 fokos hőmérsékleten és 30%-os sósavval használható.

A fémes anyagokkal ellentétben a legtöbb nem{0}}fémes anyag jól ellenáll a sósavas korróziónak; ezért a gumiszivattyúk és a műanyag szivattyúk (például polipropilén, fluor-műanyag stb.) a legjobb választás a sósav szállítására.

• Salétromsav

Normál körülmények között a legtöbb fém korrodálódik és salétromsavban gyorsan lebomlik. A rozsdamentes acél a legszélesebb körben használt salétromsav--ellenálló anyag, amely szobahőmérsékleten jó korrózióállóságot mutat a különböző koncentrációjú salétromsavval szemben. Érdemes megjegyezni, hogy a molibdén{3}tartalmú rozsdamentes acélok (például 316 és 316L) gyengébb ellenállással rendelkeznek a salétromsavas korrózióval szemben, mint a hagyományos rozsdamentes acélok (például 304 és 321), sőt néha még rosszabb is. A magas hőmérsékletű- salétromsavas környezetben általában titánt és titánötvözeteket használnak.

• Ecetsav

Az ecetsav az egyik legkorrozívabb szerves sav. A közönséges acélok erősen korrodálódnak különböző koncentrációjú és hőmérsékletű ecetsavoldatokban. A rozsdamentes acél kiváló ecetsav-álló anyag. A molibdén-tartalmú 316-os rozsdamentes acél magas-hőmérsékletű és híg ecetsavgőzös környezetben is használható. Kíméletlen alkalmazásokhoz, mint például magas-hőmérséklet, nagy-koncentrációjú ecetsav vagy más korrozív közeg, erősen{10}}ötvözött rozsdamentes acél vagy fluoroplasztikus szivattyúk használhatók.

• Lúg (nátrium-hidroxid)

A közönséges rozsdamentes acél lúgállóságban nem kínál jelentős előnyt az öntöttvashoz képest. A rozsdamentes acél használata nem ajánlott, ha a közegben kis mennyiségű vas jelenléte megengedett.

Magas{0}}hőmérsékletű lúgos folyadékokhoz általában titánt és titánötvözeteket vagy erősen{1}}ötvözött rozsdamentes acélt használnak. Általános célú-öntöttvas szivattyúink alacsony-koncentrációjú lúgos oldatokban használhatók szobahőmérsékleten. Különleges igényekhez különböző rozsdamentes acél vagy fluoroplast szivattyúk használhatók.

• Ammónia (ammónium-hidroxid)

A legtöbb fém és nem{0}}fém enyhén korrozív folyékony ammóniában és ammóniában (ammónium-hidroxidban), kivéve a réz és a rézötvözetek.

• sóoldat (tengervíz)

A közönséges acél nem erősen korrozív nátrium-klorid oldatokban, tengervízben vagy sóoldatban, és általában festékvédelmet igényel. Különböző rozsdamentes acélok is nagyon alacsony egyenletes korróziós sebességgel rendelkeznek, de lokális korrózió előfordulhat a kloridion-hatás miatt; A 316-os rozsdamentes acél általában jobban teljesít.

• Alkoholok, ketonok, észterek, éterek

A szokásos alkoholos közegek közé tartozik a metanol, etanol, etilénglikol, propanol stb.; a keton közegek közé tartozik az aceton, metil-etil-keton stb.; az észter közegek közé tartoznak a különböző metil-észterek, etil-észterek stb.; az éteres közegek közé tartozik a dimetil-éter, dietil-éter, butil-éter stb. Ezek a közegek általában nem-korrozívak, és az általánosan használt anyagok megfelelőek. A konkrét kiválasztást a közeg tulajdonságain és a vonatkozó követelményeken kell alapulnia.

 

Érdemes megjegyezni, hogy a ketonok, észterek és éterek sokféle gumiban oldódnak, így elkerülhetők a hibák a tömítőanyagok kiválasztásában.

 

A viszkozitás és a hőmérséklet hatása

A közeg viszkozitása jelentős hatással van a szivattyú teljesítményére. A viszkozitás növekedésével a szivattyú fejgörbéje csökken, és az optimális működési feltételek mellett a emelőmagasság és az áramlási sebesség is csökken, miközben a teljesítmény nő, így csökken a hatékonyság. Általában a szivattyú teljesítményparaméterei vízszivattyúzáskor a teljesítménymutatók. Viszkózus közegek szivattyúzásakor átalakítás szükséges (a különböző viszkozitásokra vonatkozó korrekciós tényezők a megfelelő konverziós táblázatokban találhatók). Nagy viszkozitású cellulóz, paszták és viszkózus folyadékok szivattyúzásához csavaros szivattyúk használata javasolt.

 

A 120 fok alatti hőmérsékletű hordozókhoz általában nem biztosítanak speciális hűtőrendszert; maga a közeg kenőanyagként és hűtőfolyadékként szolgál.

120 fok feletti, de 300 fok alatti hőmérsékletű közegek esetén hűtőkamrát kell biztosítani a szivattyú fedelén. A tömítőkamrát is csatlakoztatni kell a hűtőfolyadékhoz (kettős mechanikus tömítéssel). Ha a hűtőfolyadék nem tud behatolni a közegbe, a médiát ki kell húzni a hűtéshez, és csatlakoztatni kell a hűtőfolyadékhoz (ez egy egyszerű hőcserélőn keresztül érhető el).

 

A 300 fok feletti hőmérsékletű, -magas hőmérsékletű közegek esetében nemcsak a szivattyúfejet kell hűteni, hanem a felfüggesztés csapágyüregét is fel kell szerelni hűtőrendszerrel. A szivattyúk általában központilag támogatottak. Előnyben részesítik a fém csőmembrán típusú mechanikus tömítéseket, de ezek drágábbak (több mint 10-szerese a hagyományos mechanikus tömítések árának).