Ένας περιεκτικός οδηγός για την επιλογή χημικών αντλιών: από το ρυθμό ροής έως τις εκτιμήσεις των επιπτώσεων διάβρωσης.

Οι αντλίες διαδραματίζουν κρίσιμο ρόλο στη χημική παραγωγή, επηρεάζοντας πολλαπλά στάδια, συμπεριλαμβανομένης της τροφοδοσίας, της παλινδρόμησης, της κυκλοφορίας στο κάτω μέρος και της ανακυκλοφορίας. Για να διασφαλιστεί η ομαλή παραγωγή, είναι απαραίτητο να επιλέξετε τον κατάλληλο τύπο αντλίας με βάση τις συγκεκριμένες ανάγκες. Η επιλογή της σωστής αντλίας όχι μόνο επηρεάζει την απόδοση της διαδικασίας, αλλά επηρεάζει επίσης σημαντικά τη συνολική ασφάλεια και οικονομία της παραγωγής.

 

 

Αρχές επιλογής χημικής αντλίας

1. Βεβαιωθείτε ότι ο επιλεγμένος τύπος και η απόδοση της αντλίας πληρούν τις παραμέτρους της διεργασίας όπως ο ρυθμός ροής, η κεφαλή, η πίεση, η θερμοκρασία, ο ρυθμός ροής σπηλαίωσης και η αναρρόφηση.
2. Η αντλία πρέπει να πληροί τις απαιτήσεις των χαρακτηριστικών των μέσων.

• Για αντλίες που μεταφέρουν εύφλεκτα, εκρηκτικά, τοξικά ή πολύτιμα μέσα, η τσιμούχα του άξονα πρέπει να είναι αξιόπιστη και χωρίς διαρροές, όπως αντλίες μαγνητικής μετάδοσης κίνησης, αντλίες διαφράγματος και αντλίες κινητήρων σε κονσέρβα.
• Για αντλίες που μεταφέρουν διαβρωτικά μέσα, τα εξαρτήματα μεταφοράς πρέπει να είναι κατασκευασμένα από-ανθεκτικά στη διάβρωση υλικά, όπως οι αντλίες με αντοχή στη διάβρωση- από ανοξείδωτο χάλυβα AFB και οι πλαστικές μαγνητικές αντλίες μετάδοσης κίνησης CQF.
• Για αντλίες που περιέχουν στερεά σωματίδια, τα εξαρτήματα μεταφοράς πρέπει να είναι κατασκευασμένα από υλικά ανθεκτικά στη φθορά-. εάν είναι απαραίτητο, η τσιμούχα του άξονα πρέπει να ξεπλυθεί με υγρό καθαρισμού.

3. Υψηλή μηχανική αξιοπιστία, χαμηλός θόρυβος και χαμηλή δόνηση.

4. Οι οικονομικοί παράγοντες θα πρέπει να βασίζονται στην ελαχιστοποίηση του συνολικού κόστους του εξοπλισμού, της λειτουργίας, της συντήρησης και της διαχείρισης.

5. Επιλογή χημικών αντλιών σε κοινές καταστάσεις:

• Οι φυγόκεντρες αντλίες χαρακτηρίζονται από υψηλή ταχύτητα, μικρό μέγεθος, μικρό βάρος, υψηλή απόδοση, μεγάλο ρυθμό ροής, απλή δομή, δωρεάν παράδοση-με παλμούς, σταθερή απόδοση, εύκολη λειτουργία και βολική συντήρηση.
• Όταν απαιτείται μέτρηση, πρέπει να επιλέγεται μια δοσομετρική αντλία.
• Όταν απαιτείται υψηλή κεφαλή αλλά ο ρυθμός ροής είναι πολύ μικρός και δεν είναι διαθέσιμη μια κατάλληλη φυγόκεντρη αντλία χαμηλής-ροής-υψηλής-κεφαλής, μπορεί να χρησιμοποιηθεί παλινδρομική αντλία. Εάν οι απαιτήσεις σπηλαίωσης δεν είναι υψηλές, μπορεί επίσης να επιλεγεί μια αντλία vortex.
• Όταν η κεφαλή είναι πολύ χαμηλή και ο ρυθμός ροής είναι πολύ μεγάλος, μπορούν να επιλεγούν αντλίες αξονικής ροής και αντλίες μικτής ροής.
• Όταν το μέσο ιξώδες είναι υψηλό (μεγαλύτερο από 650~1000 mm²/s), εξετάστε το ενδεχόμενο να επιλέξετε μια αντλία ρότορα ή μια παλινδρομική αντλία (αντλία με γρανάζια, αντλία με κοχλία).
• Όταν η περιεκτικότητα μεσαίου αερίου είναι 75%, ο ρυθμός ροής είναι χαμηλός και το ιξώδες είναι μικρότερο από 37,4 mm²/s, μπορεί να επιλεγεί μια αντλία στροβιλισμού.
• Για περιπτώσεις όπου οι συχνές εκκινήσεις ή η άντληση δεν είναι βολικές, μπορούν να χρησιμοποιηθούν αντλίες με δυνατότητα αυτόματης-εκκίνησης, όπως φυγοκεντρικές αντλίες αυτόματης-εκκίνησης, αντλίες στροβιλισμού με αυτο-εκκίνηση και πνευματικές (ηλεκτρικές) ειδικές αντλίες.

 

Ρυθμός ροής και κεφαλή χημικών αντλιών

1. Ο ρυθμός ροής είναι μία από τις βασικές παραμέτρους απόδοσης για την επιλογή της αντλίας, που επηρεάζει άμεσα τη συνολική παραγωγή και ικανότητα μεταφοράς του εξοπλισμού. Για παράδειγμα, τα ινστιτούτα σχεδιασμού μπορούν να υπολογίσουν τον κανονικό ρυθμό ροής της αντλίας, τον ελάχιστο ρυθμό ροής και τον μέγιστο ρυθμό ροής κατά τη φάση σχεδιασμού. Όταν επιλέγετε μια αντλία, ο κανονικός ρυθμός ροής βασίζεται συνήθως στη μέγιστη παροχή. Εάν η μέγιστη παροχή δεν είναι διαθέσιμη, μπορεί να ληφθεί ως 1,1 φορές η κανονική παροχή.
2. Η απαιτούμενη κεφαλή του συστήματος είναι μια άλλη σημαντική παράμετρος απόδοσης της αντλίας. Η κεφαλή συνήθως επιλέγεται αυξάνοντάς την κατά 5% έως 10%.
3. Οι ιδιότητες του υγρού, συμπεριλαμβανομένου του ονόματος, των φυσικών ιδιοτήτων, των χημικών ιδιοτήτων και άλλων ιδιοτήτων που σχετίζονται με την κεφαλή του συστήματος, Ο υπολογισμός του αποτελεσματικού περιθωρίου σπηλαίωσης, ο κατάλληλος τύπος αντλίας, η επιλογή των υλικών της αντλίας και ο τύπος στεγανοποίησης άξονα που επιλέχθηκε.
4. Οι συνθήκες διάταξης σωληνώσεων του συστήματος εξοπλισμού αναφέρονται σε δεδομένα όπως ύψος εισόδου υγρού, κατεύθυνση εισόδου υγρού, πλευρά αναρρόφησης, ελάχιστη στάθμη υγρού και μέγιστη στάθμη υγρού, καθώς και προδιαγραφές σωλήνων και το μήκος, το υλικό, τις προδιαγραφές συναρμολόγησης και την ποσότητα τους, προκειμένου να πραγματοποιηθούν υπολογισμοί για τη διαδικασία συναρμολόγησης και να επαληθευτεί το NPSH (NP{0}Ασφαλές υδραυλικό σύστημα).
5. Προσδιορίστε τις συνθήκες λειτουργίας, όπως θερμοκρασία λειτουργίας υγρού, πίεση κορεσμένων ατμών, πίεση πλευράς αναρρόφησης (απόλυτη πίεση), πίεση δοχείου στην πλευρά κατάθλιψης, υψόμετρο, θερμοκρασία περιβάλλοντος, τρόπο λειτουργίας (διακοπτόμενη ή συνεχής), θέση αντλίας (σταθερή ή κινητή) κ.λπ. Όλα αυτά είναι σημαντικοί παράγοντες επιλογής.

 

Διάταξη σωληνώσεων χημικών αντλιών

• Επιλέξτε την κατάλληλη διάμετρο σωλήνα. Μια μεγαλύτερη διάμετρος σωλήνα έχει ως αποτέλεσμα χαμηλότερη ταχύτητα ροής και μικρότερη απώλεια αντίστασης, αλλά και υψηλότερη τιμή. μια μικρότερη διάμετρος σωλήνα οδηγεί σε μεγαλύτερη απώλεια αντίστασης και απαιτεί υψηλότερη κεφαλή αντλίας. Η αυξημένη ισχύς οδηγεί σε αυξημένα κόστη και λειτουργικά έξοδα. Ως εκ τούτου, είναι απαραίτητη μια συνολική εξέταση τόσο από τεχνική όσο και από οικονομική άποψη.
• Ο σωλήνας εκκένωσης και οι αρμοί του πρέπει να είναι σχεδιασμένοι ώστε να αντέχουν τη μέγιστη πίεση.
• Οι σωληνώσεις θα πρέπει να τοποθετούνται χρησιμοποιώντας ευθύγραμμους σωλήνες όποτε είναι δυνατόν, ελαχιστοποιώντας τα εξαρτήματα σωληνώσεων και συντομεύοντας όσο το δυνατόν περισσότερο το μήκος του σωλήνα. Όταν κάνετε στροφές, η ακτίνα κάμψης πρέπει να είναι 3-5 φορές μεγαλύτερη από τη διάμετρο του σωλήνα και η γωνία πρέπει να είναι μεγαλύτερη από 90 μοίρες.
• Η πλευρά εκκένωσης της αντλίας πρέπει να είναι εξοπλισμένη με βαλβίδα (σφαιρική βαλβίδα ή βαλβίδα πύλης κ.λπ.) και βαλβίδα αντεπιστροφής. Αυτή η βαλβίδα χρησιμοποιείται για τη ρύθμιση του σημείου λειτουργίας της αντλίας. Η βαλβίδα αντεπιστροφής εμποδίζει την αναστροφή της αντλίας λόγω της αντίστροφης ροής και αποτρέπει το σφυρί νερού (που δημιουργεί σημαντική αντίθλιψη και μπορεί να βλάψει την αντλία).

 

Επιλογές στεγανοποίησης χημικής αντλίας

• Σφραγίδες

Για στατικές στεγανοποιήσεις, υπάρχουν συνήθως μόνο δύο τύποι παρεμβυσμάτων και στεγανοποιήσεων, με τους δακτυλίους O- να είναι οι πιο συχνά χρησιμοποιούμενοι.

Για δυναμικές στεγανοποιήσεις, οι χημικές αντλίες σπάνια χρησιμοποιούν σφραγίδες συσκευασίας, κυρίως χρησιμοποιώντας μηχανικές σφραγίδες. Οι μηχανικές στεγανοποιήσεις ταξινομούνται ως μονό-και διπλό-άκρο, ισορροπημένο και μη ζυγισμένο. Οι ισορροπημένες στεγανοποιήσεις είναι κατάλληλες για μέσα υψηλής-πίεσης (συνήθως αναφέρονται σε πιέσεις μεγαλύτερες από 1,0 MPa). Οι μηχανικές στεγανοποιήσεις με διπλό-άκρο χρησιμοποιούνται κυρίως για υψηλής-θερμοκρασίας, εύκολα κρυσταλλοποιούμενα, παχύρρευστα, σωματίδια-και τοξικά πτητικά μέσα. Οι μηχανικές στεγανοποιήσεις με διπλό άκρο απαιτούν την έγχυση ενός διαφράγματος στην κοιλότητα στεγανοποίησης, με πίεση γενικά 0,07~0,1 MPa μεγαλύτερη από τη μέση πίεση.

• Υλικά Σφράγισης

Το υλικό για στατικές σφραγίσεις στις χημικές αντλίες είναι γενικά φθοριούχο καουτσούκ. Σε ειδικές περιπτώσεις, μπορεί να χρησιμοποιηθεί πολυτετραφθοροαιθυλένιο (PTFE). Η επιλογή υλικού για τους σταθερούς και δυναμικούς δακτυλίους της μηχανικής σφράγισης είναι πιο κρίσιμη. Τα σκληρά κράματα δεν κατασκευάζονται απαραίτητα από το ίδιο υλικό. είναι ακριβά και οι διαφορές σκληρότητας είναι παράλογες. Επομένως, είναι καλύτερο να τα διαφοροποιήσετε με βάση τα χαρακτηριστικά του μέσου.

 

Επιλογή ειδικών μέσων για χημικές αντλίες

• Θειικό οξύ

Η διαβρωτική ικανότητα του θειικού οξέος ποικίλλει σημαντικά ανάλογα με τη συγκέντρωση και τη θερμοκρασία του. Για πυκνό θειικό οξύ (πάνω από 80%) και κάτω από 80 μοίρες, ο ανθρακούχος χάλυβας και ο χυτοσίδηρος προσφέρουν καλή αντοχή στη διάβρωση, αλλά είναι ακατάλληλα για ροή υψηλής-ταχύτητας.

Ακατάλληλα υλικά για αντλίες και βαλβίδες:

Κοινοί ανοξείδωτοι χάλυβες, όπως 304 (0Cr18Ni9), 316 (0Cr18Ni12Mo2Ti)

Οι αντλίες και οι βαλβίδες για τη μεταφορά θειικού οξέος είναι συνήθως κατασκευασμένες από χυτοσίδηρο υψηλής-πυριτίου (δύσκολο στη χύτευση και στη μηχανή) και από ανοξείδωτο χάλυβα υψηλής-κράματος (κράμα 20). Τα φθοροπλαστικά προσφέρουν καλή αντοχή στο θειικό οξύ. Η χρήση αντλιών με επένδυση φθοριοπολυμερών- (F46) είναι μια πιο οικονομική επιλογή.

• Υδροχλωρικό οξύ

Τα περισσότερα μεταλλικά υλικά δεν είναι ανθεκτικά στη διάβρωση του υδροχλωρικού οξέος (συμπεριλαμβανομένων των διάφορων ανοξείδωτων χάλυβων). Μολυβδαίνιο-που περιέχει υψηλό-σίδηρο πυριτίου μπορεί να χρησιμοποιηθεί μόνο στους 50 βαθμούς και σε συνθήκες υδροχλωρικού οξέος 30%.

Σε αντίθεση με τα μεταλλικά υλικά, τα περισσότερα μη-μη μεταλλικά υλικά έχουν καλή αντοχή στη διάβρωση του υδροχλωρικού οξέος. Επομένως, οι αντλίες από καουτσούκ και οι πλαστικές αντλίες (όπως πολυπροπυλένιο, φθοροπλαστικά κ.λπ.) είναι οι καλύτερες επιλογές για τη μεταφορά υδροχλωρικού οξέος.

• Νιτρικό οξύ

Υπό κανονικές συνθήκες, τα περισσότερα μέταλλα διαβρώνονται και διασπώνται γρήγορα σε νιτρικό οξύ. Ο ανοξείδωτος χάλυβας είναι το πιο ευρέως χρησιμοποιούμενο υλικό ανθεκτικό στο νιτρικό οξύ-, το οποίο παρουσιάζει καλή αντοχή στη διάβρωση σε νιτρικό οξύ διαφόρων συγκεντρώσεων σε θερμοκρασία δωματίου. Αξίζει να σημειωθεί ότι οι ανοξείδωτοι χάλυβες-που περιέχουν μολυβδαίνιο (όπως 316 και 316L) έχουν κατώτερη αντοχή στη διάβρωση του νιτρικού οξέος σε σύγκριση με τους συνηθισμένους ανοξείδωτους χάλυβες (όπως 304 και 321) και μερικές φορές ακόμη χειρότερη. Για περιβάλλοντα νιτρικού οξέος υψηλής θερμοκρασίας, συνήθως χρησιμοποιούνται τιτάνιο και κράματα τιτανίου.

• Οξικό οξύ

Το οξικό οξύ είναι ένα από τα πιο διαβρωτικά οργανικά οξέα. Οι συνηθισμένοι χάλυβες διαβρώνονται σοβαρά σε διαλύματα οξικού οξέος διαφόρων συγκεντρώσεων και θερμοκρασιών. Ο ανοξείδωτος χάλυβας είναι ένα εξαιρετικό υλικό ανθεκτικό στο οξικό οξύ-. Το μολυβδαίνιο-που περιέχει ανοξείδωτο χάλυβα 316 μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί σε περιβάλλοντα υψηλής-θερμοκρασίας και ατμών αραιωμένου οξικού οξέος. Για σκληρές εφαρμογές όπως υψηλής-θερμοκρασίας, υψηλής-συγκέντρωσης οξικό οξύ ή άλλα διαβρωτικά μέσα, μπορούν να χρησιμοποιηθούν αντλίες ανοξείδωτου χάλυβα υψηλής{10}}κράματος ή φθοριοπλαστικών.

• Αλκάλια (υδροξείδιο του νατρίου)

Ο συνηθισμένος ανοξείδωτος χάλυβας δεν προσφέρει σημαντικό πλεονέκτημα στην αντοχή στα αλκάλια σε σύγκριση με το χυτοσίδηρο. Ο ανοξείδωτος χάλυβας δεν συνιστάται όταν η παρουσία μικρών ποσοτήτων σιδήρου στο μέσο είναι επιτρεπτή.

Για αλκαλικά υγρά υψηλής-θερμοκρασίας, συνήθως χρησιμοποιούνται κράματα τιτανίου και τιτανίου ή ανοξείδωτος χάλυβας υψηλής-κράματος. Οι αντλίες χυτοσιδήρου γενικής-χρήσης μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε αλκαλικά διαλύματα χαμηλής-συγκέντρωσης σε θερμοκρασία δωματίου. Για ειδικές απαιτήσεις, μπορούν να χρησιμοποιηθούν διάφορες αντλίες από ανοξείδωτο χάλυβα ή φθοροπλαστικά.

• Αμμωνία (υδροξείδιο του αμμωνίου)

Τα περισσότερα μέταλλα και μη-μέταλλα είναι ελαφρώς διαβρωτικά σε υγρή αμμωνία και αμμωνία (υδροξείδιο του αμμωνίου), εκτός από τον χαλκό και τα κράματα χαλκού.

• άλμη (θαλασσινό νερό)

Ο συνηθισμένος χάλυβας δεν είναι έντονα διαβρωτικός σε διαλύματα χλωριούχου νατρίου, θαλασσινό νερό ή άλμη και γενικά απαιτεί προστασία βαφής. Διάφοροι ανοξείδωτοι χάλυβες έχουν επίσης πολύ χαμηλούς ομοιόμορφους ρυθμούς διάβρωσης, αλλά μπορεί να συμβεί τοπική διάβρωση λόγω της δράσης των ιόντων χλωρίου. Ο ανοξείδωτος χάλυβας 316 αποδίδει συνήθως καλύτερα.

• Αλκοόλες, Κετόνες, Εστέρες, Αιθέρες

Τα κοινά αλκοολούχα μέσα περιλαμβάνουν μεθανόλη, αιθανόλη, αιθυλενογλυκόλη, προπανόλη, κ.λπ. Τα μέσα κετόνης περιλαμβάνουν ακετόνη, μεθυλαιθυλοκετόνη, κ.λπ. Τα μέσα εστέρα περιλαμβάνουν διάφορους μεθυλεστέρες, αιθυλεστέρες κ.λπ. Τα αιθερικά μέσα περιλαμβάνουν διμεθυλαιθέρα, διαιθυλαιθέρα, βουτυλαιθέρα, κ.λπ. Αυτά τα μέσα είναι γενικά μη διαβρωτικά και τα υλικά που χρησιμοποιούνται συνήθως είναι κατάλληλα. Η συγκεκριμένη επιλογή θα πρέπει να βασίζεται στις ιδιότητες του μέσου και στις σχετικές απαιτήσεις.

 

Αξίζει να σημειωθεί ότι οι κετόνες, οι εστέρες και οι αιθέρες είναι διαλυτοί σε ποικιλία ελαστικών, αποφεύγοντας έτσι λάθη στην επιλογή των υλικών στεγανοποίησης.

 

Επίδραση ιξώδους και θερμοκρασίας

Το ιξώδες του μέσου έχει σημαντικό αντίκτυπο στην απόδοση της αντλίας. Καθώς αυξάνεται το ιξώδες, η καμπύλη κεφαλής της αντλίας μειώνεται και η κεφαλή και ο ρυθμός ροής υπό βέλτιστες συνθήκες λειτουργίας μειώνονται επίσης, ενώ η ισχύς αυξάνεται, μειώνοντας έτσι την απόδοση. Γενικά, οι παράμετροι απόδοσης μιας αντλίας κατά την άντληση νερού είναι οι δείκτες απόδοσης της. Κατά την άντληση ιξωδών μέσων, απαιτείται μετατροπή (συντελεστές διόρθωσης για διαφορετικά ιξώδη βρίσκονται στους αντίστοιχους πίνακες μετατροπής). Για την άντληση πολτού, πάστες και παχύρρευστων υγρών υψηλού-ιξώδους, συνιστώνται βιδωτές αντλίες.

 

Για μέσα με θερμοκρασίες κάτω των 120 βαθμών, συνήθως δεν παρέχεται ειδικό σύστημα ψύξης. το ίδιο το μέσο χρησιμεύει ως λιπαντικό και ψυκτικό.

Για μέσα με θερμοκρασίες άνω των 120 βαθμών αλλά κάτω των 300 βαθμών, θα πρέπει να παρέχεται ένας θάλαμος ψύξης στο κάλυμμα της αντλίας. Ο θάλαμος στεγανοποίησης θα πρέπει επίσης να συνδεθεί με το ψυκτικό υγρό (χρησιμοποιώντας διπλό μηχανικό σφράγισμα). Όταν το ψυκτικό δεν μπορεί να διεισδύσει στα μέσα, τα μέσα πρέπει να αφαιρούνται για ψύξη και να συνδέονται με το ψυκτικό (αυτό μπορεί να επιτευχθεί μέσω ενός απλού εναλλάκτη θερμότητας).

 

Για μέσα υψηλής-θερμοκρασίας με θερμοκρασίες άνω των 300 βαθμών, όχι μόνο η κεφαλή της αντλίας χρειάζεται ψύξη, αλλά η κοιλότητα του ρουλεμάν ανάρτησης θα πρέπει επίσης να είναι εξοπλισμένη με σύστημα ψύξης. Οι αντλίες γενικά υποστηρίζονται κεντρικά. Προτιμώνται οι μηχανικές τσιμούχες τύπου μεταλλικές φυσούνες, οι οποίες όμως είναι ακριβότερες (πάνω από 10 φορές την τιμή των συνηθισμένων μηχανικών σφραγίδων).