Hướng dẫn toàn diện để lựa chọn máy bơm hóa chất: từ tốc độ dòng chảy đến cân nhắc về tác động ăn mòn.

Máy bơm đóng một vai trò quan trọng trong sản xuất hóa chất, ảnh hưởng đến nhiều giai đoạn bao gồm cấp liệu, hồi lưu, tuần hoàn đáy và tuần hoàn. Để đảm bảo quá trình sản xuất diễn ra suôn sẻ, điều cần thiết là phải chọn loại máy bơm phù hợp dựa trên nhu cầu cụ thể. Việc chọn đúng máy bơm không chỉ tác động đến hiệu quả của quy trình mà còn ảnh hưởng đáng kể đến an toàn và kinh tế sản xuất nói chung.

 

 

Nguyên tắc lựa chọn máy bơm hóa chất

1. Đảm bảo loại máy bơm đã chọn và hiệu suất đáp ứng các thông số quy trình như tốc độ dòng chảy, cột nước, áp suất, nhiệt độ, tốc độ dòng xâm thực và lực hút.
2. Máy bơm phải đáp ứng các yêu cầu về đặc tính của phương tiện truyền thông.

• Đối với máy bơm truyền tải chất dễ cháy, nổ, độc hại hoặc có giá trị, phốt trục phải đáng tin cậy và-không bị rò rỉ, chẳng hạn như máy bơm truyền động từ, máy bơm màng và máy bơm động cơ đóng hộp.
• Đối với máy bơm truyền tải môi trường ăn mòn, các bộ phận đối lưu cần phải được làm bằng vật liệu-chống ăn mòn chẳng hạn như máy bơm chống ăn mòn bằng thép không gỉ AFB-và máy bơm dẫn động từ bằng nhựa kỹ thuật CQF.
• Đối với máy bơm chứa các hạt rắn, các bộ phận đối lưu phải được làm bằng vật liệu-chống mài mòn; nếu cần thiết, phốt trục phải được rửa sạch bằng dung dịch tẩy rửa.

3. Độ tin cậy cơ học cao, độ ồn thấp và độ rung thấp.

4. Các cân nhắc về mặt kinh tế phải dựa trên việc giảm thiểu tổng chi phí về thiết bị, vận hành, bảo trì và quản lý.

5. Lựa chọn máy bơm hóa chất trong các tình huống thường gặp:

• Máy bơm ly tâm có đặc điểm là tốc độ cao, kích thước nhỏ, trọng lượng nhẹ, hiệu suất cao, tốc độ dòng chảy lớn, cấu trúc đơn giản, phân phối không có xung, hiệu suất ổn định, vận hành dễ dàng và bảo trì thuận tiện.
• Khi cần đo, nên chọn bơm định lượng.
• Khi cần có cột áp cao nhưng tốc độ dòng chảy rất nhỏ và không có máy bơm ly tâm đầu cao-tốc độ dòng chảy-thấp-cao{2}}thích hợp thì có thể sử dụng máy bơm pittông; nếu yêu cầu tạo bọt không cao thì cũng có thể chọn bơm xoáy.
• Khi cột nước rất thấp và tốc độ dòng chảy rất lớn, có thể chọn bơm dòng trục và bơm dòng hỗn hợp.
• Khi độ nhớt trung bình cao (lớn hơn 650 ~ 1000 mm2/s), hãy cân nhắc lựa chọn bơm cánh quạt hoặc bơm pittông (bơm bánh răng, bơm trục vít).
• Khi hàm lượng khí trung bình là 75%, tốc độ dòng chảy thấp và độ nhớt nhỏ hơn 37,4 mm2/s thì có thể chọn bơm xoáy.
• Đối với các trường hợp khởi động thường xuyên hoặc bơm không thuận tiện, có thể sử dụng máy bơm có khả năng tự mồi, chẳng hạn như máy bơm ly tâm tự mồi, máy bơm xoáy tự mồi và máy bơm đặc biệt bằng khí nén (điện).

 

Lưu lượng và cột áp bơm hóa chất

1. Tốc độ dòng chảy là một trong những thông số hiệu suất quan trọng để lựa chọn máy bơm, ảnh hưởng trực tiếp đến năng lực sản xuất và vận chuyển chung của thiết bị. Ví dụ, viện thiết kế có thể tính toán tốc độ dòng chảy bình thường, tốc độ dòng chảy tối thiểu và tốc độ dòng chảy tối đa của máy bơm trong giai đoạn thiết kế. Khi chọn máy bơm, tốc độ dòng chảy bình thường thường dựa trên tốc độ dòng chảy tối đa. Nếu không có tốc độ dòng chảy tối đa thì có thể lấy bằng 1,1 lần tốc độ dòng chảy bình thường.
2. Cột áp cần thiết của hệ thống là một thông số hiệu suất quan trọng khác của máy bơm. Phần đầu thường được chọn bằng cách tăng nó từ 5% đến 10%.
3. Các đặc tính của chất lỏng, bao gồm tên, tính chất vật lý, tính chất hóa học và các đặc tính khác liên quan đến đầu hệ thống, Tính toán biên độ xâm thực hiệu quả, loại bơm thích hợp, lựa chọn vật liệu bơm và loại phốt trục được chọn.
4. Các điều kiện bố trí đường ống của hệ thống thiết bị đề cập đến các dữ liệu như chiều cao đầu vào chất lỏng, hướng đầu vào chất lỏng, phía hút, mức chất lỏng tối thiểu và mức chất lỏng tối đa cũng như thông số kỹ thuật của đường ống và chiều dài, vật liệu, thông số kỹ thuật và số lượng phụ kiện của chúng, để thực hiện tính toán cho quá trình lắp ráp và xác minh NPSH (NP{0}}Hệ thống an toàn thủy lực).
5. Xác định các điều kiện vận hành, chẳng hạn như nhiệt độ vận hành chất lỏng, áp suất hơi bão hòa, áp suất phía hút (áp suất tuyệt đối), áp suất thùng chứa phía xả, độ cao, nhiệt độ môi trường, chế độ vận hành (không liên tục hoặc liên tục), vị trí bơm (cố định hoặc di động), v.v. Đây đều là những yếu tố quan trọng để lựa chọn.

 

Sơ đồ đường ống bơm hóa chất

• Chọn đường kính ống thích hợp. Đường kính ống lớn hơn dẫn đến tốc độ dòng chảy thấp hơn và tổn thất điện trở ít hơn nhưng cũng có giá cao hơn; đường kính ống nhỏ hơn dẫn đến tổn thất điện trở lớn hơn và yêu cầu đầu bơm cao hơn. Công suất tăng dẫn đến tăng chi phí và chi phí vận hành. Vì vậy, cần có sự xem xét toàn diện từ cả hai góc độ kỹ thuật và kinh tế.
• Ống xả và các khớp nối của nó phải được thiết kế để chịu được áp suất tối đa.
• Đường ống nên được bố trí bằng cách sử dụng các ống thẳng bất cứ khi nào có thể, giảm thiểu các phụ kiện đường ống và rút ngắn chiều dài ống càng nhiều càng tốt. Khi thực hiện uốn cong, bán kính uốn phải gấp 3-5 lần đường kính ống và góc phải lớn hơn 90 độ.
• Phía xả của bơm phải được trang bị van (van bi hoặc van cổng, v.v.) và van một chiều. Van này dùng để điều chỉnh điểm làm việc của máy bơm. Van một chiều ngăn máy bơm đảo ngược do dòng chảy ngược và ngăn búa nước (tạo ra áp suất ngược đáng kể và có thể làm hỏng máy bơm).

 

Tùy chọn niêm phong bơm hóa chất

• Con dấu

Đối với vòng đệm tĩnh, thường chỉ có hai loại vòng đệm và vòng đệm, trong đó vòng đệm chữ O được sử dụng phổ biến nhất.

Đối với phốt động, máy bơm hóa chất hiếm khi sử dụng phốt đóng gói, chủ yếu sử dụng phốt cơ khí. Phốt cơ khí được phân loại thành-đầu đơn và đầu kép-, cân bằng và không cân bằng. Vòng đệm cân bằng phù hợp với môi trường có áp suất cao-(thường đề cập đến áp suất lớn hơn 1,0 MPa). Phốt cơ khí hai đầu-chủ yếu được sử dụng cho môi trường-nhiệt độ cao, dễ kết tinh, nhớt, chứa hạt- và môi trường dễ bay hơi độc hại. Phốt cơ khí hai đầu yêu cầu bơm một màng ngăn vào khoang bịt kín, với áp suất thường cao hơn 0,07~0,1 MPa so với áp suất trung bình.

• Vật liệu niêm phong

Vật liệu làm phớt tĩnh trong máy bơm hóa chất nói chung là cao su huỳnh quang; trong trường hợp đặc biệt, có thể sử dụng polytetrafluoroethylene (PTFE). Việc lựa chọn vật liệu cho các vòng cố định và động của phốt cơ khí là quan trọng hơn. Hợp kim cứng không nhất thiết phải được làm từ cùng một loại vật liệu; chúng đắt tiền và sự khác biệt về độ cứng là không hợp lý. Vì vậy, tốt nhất nên phân biệt chúng dựa trên đặc điểm của môi trường.

 

Lựa chọn phương tiện đặc biệt cho máy bơm hóa chất

• Axit sunfuric

Độ ăn mòn của axit sunfuric thay đổi rất nhiều tùy thuộc vào nồng độ và nhiệt độ của nó. Đối với axit sulfuric đậm đặc (trên 80%) và dưới 80 độ, thép cacbon và gang có khả năng chống ăn mòn tốt nhưng không phù hợp với dòng chảy tốc độ cao.

Vật liệu không phù hợp cho máy bơm và van:

Các loại thép không gỉ thông dụng như 304 (0Cr18Ni9), 316 (0Cr18Ni12Mo2Ti)

Máy bơm và van để vận chuyển axit sulfuric thường được làm bằng gang-silicon cao (khó đúc và khó gia công) và thép không gỉ hợp kim-cao (Hợp kim 20). Nhựa Fluoroplastic có khả năng kháng axit sulfuric tốt; sử dụng máy bơm có lót fluoropolymer-(F46) là lựa chọn kinh tế hơn.

• Axit clohydric

Hầu hết các vật liệu kim loại không có khả năng chống ăn mòn axit clohydric (kể cả các loại thép không gỉ khác nhau). Molypden-chứa hàm lượng sắt silic cao-chỉ có thể được sử dụng ở nhiệt độ 50 độ và trong điều kiện axit clohydric 30%.

Ngược lại với vật liệu kim loại, hầu hết các vật liệu phi kim loại-có khả năng chống ăn mòn axit clohydric tốt; do đó, máy bơm cao su và máy bơm nhựa (như polypropylen, nhựa fluoroplastic, v.v.) là những lựa chọn tốt nhất để vận chuyển axit clohydric.

• Axit Nitric

Trong điều kiện bình thường, hầu hết kim loại đều bị ăn mòn và phân hủy nhanh chóng trong axit nitric. Thép không gỉ là vật liệu kháng axit nitric-được sử dụng rộng rãi nhất, có khả năng chống ăn mòn tốt đối với axit nitric ở nhiều nồng độ khác nhau ở nhiệt độ phòng. Điều đáng lưu ý là thép không gỉ chứa molypden-(chẳng hạn như 316 và 316L) có khả năng chống ăn mòn axit nitric kém hơn so với thép không gỉ thông thường (chẳng hạn như 304 và 321), và đôi khi còn tệ hơn. Đối với môi trường axit nitric có nhiệt độ-cao, titan và hợp kim titan thường được sử dụng.

• Axit axetic

Axit axetic là một trong những axit hữu cơ có tính ăn mòn mạnh nhất. Thép thông thường bị ăn mòn nghiêm trọng trong dung dịch axit axetic ở nồng độ và nhiệt độ khác nhau. Thép không gỉ là vật liệu kháng axit axetic-tuyệt vời. Molypden-chứa thép không gỉ 316 cũng có thể được sử dụng trong môi trường-nhiệt độ cao và hơi axit axetic loãng. Đối với các ứng dụng khắc nghiệt như nhiệt độ-cao, axit axetic nồng độ- cao hoặc các môi trường ăn mòn khác, có thể sử dụng máy bơm bằng thép không gỉ hợp kim cao hoặc nhựa dẻo.

• Kiềm (Natri Hydroxide)

Thép không gỉ thông thường không mang lại lợi thế đáng kể về khả năng kháng kiềm so với gang. Thép không gỉ không được khuyến khích sử dụng khi cho phép có một lượng nhỏ sắt trong môi trường.

Đối với chất lỏng có tính kiềm ở nhiệt độ cao, titan và hợp kim titan hoặc thép không gỉ hợp kim cao thường được sử dụng. Máy bơm gang có mục đích chung-của chúng tôi có thể được sử dụng trong dung dịch kiềm có nồng độ-thấp ở nhiệt độ phòng. Đối với các yêu cầu đặc biệt, có thể sử dụng nhiều loại máy bơm bằng thép không gỉ hoặc nhựa dẻo khác nhau.

• Amoniac (Amoni Hydroxit)

Hầu hết kim loại và phi kim loại-có tính ăn mòn nhẹ trong amoniac lỏng và amoniac (amoni hydroxit), ngoại trừ đồng và hợp kim đồng.

• Nước muối (Nước biển)

Thép thông thường không bị ăn mòn mạnh trong dung dịch natri clorua, nước biển hoặc nước muối và thường cần được bảo vệ bằng sơn. Các loại thép không gỉ khác nhau cũng có tốc độ ăn mòn đồng đều rất thấp, nhưng ăn mòn cục bộ có thể xảy ra do tác động của ion clorua; Thép không gỉ 316 thường hoạt động tốt hơn.

• Rượu, xeton, este, ete

Môi trường cồn thông thường bao gồm metanol, etanol, ethylene glycol, propanol, v.v.; môi trường xeton bao gồm axeton, metyl etyl xeton, v.v.; môi trường este bao gồm nhiều este metyl, este etyl, v.v.; môi trường ete bao gồm dimethyl ete, dietyl ete, butyl ete, v.v. Các môi trường này thường không-ăn mòn và các vật liệu thường được sử dụng là phù hợp. Lựa chọn cụ thể phải dựa trên các đặc tính của môi trường và các yêu cầu liên quan.

 

Điều đáng chú ý là xeton, este và ete hòa tan trong nhiều loại cao su, do đó tránh được sai sót trong việc lựa chọn vật liệu bịt kín.

 

Ảnh hưởng của độ nhớt và nhiệt độ

Độ nhớt của môi trường có tác động đáng kể đến hiệu suất của máy bơm. Khi độ nhớt tăng, đường cong cột áp của máy bơm giảm, cột áp và tốc độ dòng chảy trong điều kiện vận hành tối ưu cũng giảm, đồng thời công suất tăng, do đó làm giảm hiệu suất. Nói chung, các thông số hoạt động của máy bơm khi bơm nước là các chỉ số hoạt động của nó. Khi bơm môi trường nhớt, cần phải chuyển đổi (có thể tìm thấy hệ số hiệu chỉnh cho các độ nhớt khác nhau trong bảng chuyển đổi tương ứng). Để bơm bột giấy, bột nhão và chất lỏng có độ nhớt cao, nên sử dụng máy bơm trục vít.

 

Đối với môi trường có nhiệt độ dưới 120 độ, hệ thống làm mát đặc biệt thường không được cung cấp; bản thân phương tiện này đóng vai trò là chất bôi trơn và chất làm mát.

Đối với môi trường có nhiệt độ trên 120 độ nhưng dưới 300 độ, cần cung cấp buồng làm mát trên nắp bơm. Buồng làm kín cũng phải được kết nối với chất làm mát (sử dụng phốt cơ khí kép). Khi chất làm mát không thể xuyên qua vật liệu, vật liệu phải được rút ra để làm mát và kết nối với chất làm mát (điều này có thể đạt được thông qua một bộ trao đổi nhiệt đơn giản).

 

Đối với môi trường có nhiệt độ-cao có nhiệt độ trên 300 độ, không chỉ đầu bơm cần được làm mát mà khoang ổ trục của hệ thống treo cũng phải được trang bị hệ thống làm mát. Máy bơm thường được hỗ trợ tập trung. Phốt cơ khí loại ống thổi bằng kim loại được ưa chuộng hơn nhưng chúng đắt hơn (gấp 10 lần giá của phốt cơ khí thông thường).