ポンプでの化学生産の特別な要件

ポンプでの化学薬品製造の特別な要件は次のとおりです。

(1) 化学プロセスのニーズに対応
化学製品の製造プロセスにおいて、ポンプは材料を搬送する役割だけでなく、化学反応のバランスを取り、化学反応に必要な圧力を満たすために必要な量の材料をシステムに提供します。生産規模が変わらないという条件下では、ポンプの流量と揚程は比較的安定している必要があります。何らかの要因で生産が変動すると、それに応じてポンプの流量と出口圧力も変化し、ポンプは高効率になります。

(2) 耐食性
原料や中間製品を含むケミカルポンプによって搬送される媒体は、ほとんどが腐食性です。ポンプの材料が不適切に選択されている場合、ポンプが作動しているときに部品が腐食して無効になり、ポンプが作動し続けることができなくなります。
一部の液体媒体では、適切な耐腐食性金属材料がない場合は、セラミック ポンプ、プラスチック ポンプ、ゴムライニング ポンプなどの非金属材料を使用できます。プラスチックは、金属材料よりも優れた化学的腐食耐性を備えています。
材料を選択する際には、耐食性だけでなく、機械的特性、機械加工性、および価格も考慮する必要があります。

(3) 耐高温・耐低温性
ケミカルポンプで処理される高温媒体は、一般にプロセス流体と熱媒体流体に分けることができます。プロセス流体とは、化学製品の処理および輸送に使用される液体を指します。熱媒体液体とは、熱を運ぶ媒体液体を指す。これらの媒体液は閉回路内をポンプの働きで循環し、加熱炉で加熱されて媒体液の温度が上昇し、塔に循環して間接的に化学反応に熱を供給します。
水、軽油、原油、溶融金属鉛、水銀などを熱媒体流体として使用できます。ケミカルポンプで処理される高温媒体の温度は 900 ℃ に達することがあります。
液体酸素、液体窒素、液体アルゴン、液体天然ガス、液体水素、メタン、エチレンなど、化学ポンプによってポンプでくみ上げられる極低温媒体も多数あります。これらの媒体の温度は非常に低く、たとえば、汲み上げた液体酸素の温度は約-183℃です。
高温および低温の媒体を輸送するケミカルポンプとして、その材料は、通常の室温、現場温度、および最終送達温度で十分な強度と安定性を備えている必要があります。また、ポンプのすべての部品が熱衝撃に耐え、その結果生じるさまざまな熱膨張と低温脆性の危険性に耐えられることも重要です。
高温の場合、原動機とポンプの軸線が常に同心になるように、ポンプに中心線ブラケットを取り付ける必要があります。
高温ポンプと低温ポンプには、中間シャフトと熱シールドを取り付ける必要があります。
熱損失を少なくするため、または多量の熱損失後に輸送媒体の物性が変化しないようにするため（重油を保温せずに輸送すると粘度が高くなるなど）、断熱層を設ける必要があります。ポンプケーシングの外側にセットします。
極低温ポンプによって送達される液体媒体は、一般に飽和状態にある。外部の熱を吸収すると急速に蒸発し、ポンプが正常に動作しなくなります。これには、極低温ポンプ シェルの低温断熱対策が必要です。膨張パーライトは、低温断熱材としてよく使用されます。

(4) 耐摩耗性
ケミカルポンプの摩耗は、高速の液体の流れに含まれる浮遊物質によって引き起こされます。ケミカルポンプの摩耗や損傷は、媒体の腐食を悪化させることがよくあります。多くの金属や合金の耐食性は表面の不動態皮膜に依存しているため、不動態皮膜が剥がれると金属が活性化した状態になり、腐食が急速に進行します。
ケミカルポンプの耐摩耗性を向上させる方法は 2 つあります。もう1つは、ポンプの内部とインペラーを柔らかいゴムの裏地で覆うことです。たとえば、カリウム肥料原料の輸送に使用されるミョウバン鉱石スラリーなど、摩耗性の高いケミカルポンプの場合、マンガン鋼とセラミックライニングをポンプ材料として使用できます。
構造上、オープンインペラで研磨液の搬送が可能です。滑らかなポンプシェルとインペラ流路は、ケミカルポンプの耐摩耗性にも優れています。

(5) 漏れがないか少ない
化学ポンプによって輸送される液体媒体のほとんどは、可燃性、爆発性、有毒です。一部の媒体には放射性元素が含まれています。これらの媒体がポンプから大気中に漏れると、火災の原因となったり、環境衛生に影響を与えたり、人体に害を及ぼす可能性があります。一部のメディアは高価であり、漏れは大きな無駄になります。そのため、ケミカルポンプには漏れのない、または少ないことが求められ、ポンプの軸封の加工が必要になります。シャフトシールの漏れを減らすために、優れたシール材料と合理的なメカニカルシール構造を選択してください。シールドポンプと磁気駆動シールポンプを選択すると、シャフトシールが大気に漏れることはありません。

(6) 確実な運用
ケミカルポンプの運転は、故障のない長期運転と各種パラメータの安定運転という2つの面で信頼できます。化学品の製造には、信頼性の高い操作が不可欠です。ポンプが頻繁に故障すると、頻繁なシャットダウンが発生し、経済的利益に影響を与えるだけでなく、化学システムの安全事故を引き起こすこともあります。たとえば、熱媒体として使用されているパイプラインの原料油ポンプが運転中に突然停止し、加熱炉が消火する時間がないため、炉管が過熱したり、破裂したりして火災を引き起こす可能性があります。
化学産業のポンプ速度の変動は、流量とポンプ出口圧力の変動を引き起こし、化学製品の生産が正常に機能しなくなり、システム内の反応が影響を受け、材料のバランスが取れなくなり、廃棄物が発生します。製品の品質を低下させたり、廃棄したりすることさえあります。
1年に1回のオーバーホールが必要な工場では、ポンプの連続運転サイクルは一般的に8000h以上である必要があります。API 610 および GB/T 3215 では、3 年ごとのオーバーホールの要件を満たすために、石油、重化学、天然ガス産業用の遠心ポンプの連続運転サイクルは少なくとも 3 年であると規定しています。

(7) 臨界状態の液体を搬送可能
臨界状態にある液体は、温度が上昇したり圧力が低下したりすると蒸発する傾向があります。ケミカルポンプは、臨界状態の液体を輸送することがあります。ポンプ内で液体が気化すると、キャビテーション障害が発生しやすく、ポンプには高い耐キャビテーション性能が要求されます。同時に、液体の気化により、ポンプ内の動的部品と静的部品の摩擦と係合が発生する可能性があり、これにはより大きなクリアランスが必要になります。このようなケミカルポンプは、液体の気化による乾式摩擦によるメカニカルシール、パッキンシール、ラビリンスシール等の損傷を避けるため、ポンプ内で発生したガスを十分に排気する構造が必要です。
重要な液体媒体を搬送するポンプの場合、シャフト シール パッキンは、PTFE、グラファイトなどの自己潤滑性能に優れた材料で作ることができます。使用することもできます。ダブル エンド メカニカル シールを採用すると、2 つの端面の間の空洞が異質のシール液で満たされます。ラビリンスシールを採用すると、一定圧力のシールガスを外部から導入することができます。シール液やシールガスがポンプ内に漏れた場合、大気中に漏れるなど被送媒体に無害であること。例えば、メタノールは、液体アンモニアを臨界状態で輸送する際に、両面メカニカル シールのキャビティ内のシール液として使用できます。
気化しやすい液体炭化水素を輸送する場合、ラビリンスシールに窒素を導入することができます。

(8) 長寿命
ポンプの設計寿命は、一般的に少なくとも 10 年です。API610 および GB/T3215 によると、石油、重化学および天然ガス産業用の遠心ポンプの設計寿命は少なくとも 20 年です。