Un guide complet pour sélectionner les pompes chimiques : du débit aux considérations sur les effets de la corrosion.

Les pompes jouent un rôle crucial dans la production chimique, affectant plusieurs étapes, notamment l'alimentation, le reflux, la circulation par le bas et la recirculation. Pour garantir une production fluide, il est essentiel de sélectionner le type de pompe approprié en fonction des besoins spécifiques. Le choix de la bonne pompe a non seulement un impact sur l'efficacité du processus, mais influence également de manière significative la sécurité et la rentabilité globales de la production.

 

 

Principes de sélection des pompes chimiques

1. Assurez-vous que le type de pompe sélectionné et ses performances répondent aux paramètres du processus tels que le débit, la hauteur manométrique, la pression, la température, le débit de cavitation et l'aspiration.
2. La pompe doit répondre aux exigences des caractéristiques du fluide.

• Pour les pompes transportant des fluides inflammables, explosifs, toxiques ou précieux, le joint d'arbre doit être fiable et sans fuite-, comme les pompes à entraînement magnétique, les pompes à membrane et les motopompes en conserve.
• Pour les pompes transportant des fluides corrosifs, les composants de convection doivent être constitués de matériaux résistants à la corrosion-tels que les pompes résistantes à la corrosion en acier inoxydable AFB-et les pompes à entraînement magnétique en plastique technique CQF.
• Pour les pompes contenant des particules solides, les composants de convection doivent être constitués de matériaux-résistants à l'usure ; si nécessaire, la garniture mécanique doit être rincée avec un liquide de nettoyage.

3. Fiabilité mécanique élevée, faible bruit et faibles vibrations.

4. Les considérations économiques doivent être basées sur la minimisation du coût total de l'équipement, de l'exploitation, de la maintenance et de la gestion.

5. Sélection de pompes chimiques dans des situations courantes :

• Les pompes centrifuges se caractérisent par une vitesse élevée, une petite taille, un poids léger, un rendement élevé, un débit élevé, une structure simple, une distribution sans pulsation-, des performances stables, une utilisation facile et une maintenance pratique.
• Lorsqu’un dosage est nécessaire, une pompe doseuse doit être sélectionnée.
• Lorsqu'une hauteur de chute élevée est requise mais que le débit est très faible et qu'une pompe centrifuge à faible-débit-haute hauteur-n'est pas disponible, une pompe alternative peut être utilisée ; si les exigences de cavitation ne sont pas élevées, une pompe vortex peut également être sélectionnée.
• Lorsque la hauteur manométrique est très faible et le débit très important, des pompes à débit axial et des pompes à débit mixte peuvent être sélectionnées.
• Lorsque la viscosité du fluide est élevée (supérieure à 650~1000 mm²/s), pensez à sélectionner une pompe à rotor ou une pompe alternative (pompe à engrenages, pompe à vis).
• Lorsque la teneur en gaz moyen est de 75 %, le débit est faible et la viscosité est inférieure à 37,4 mm²/s, une pompe vortex peut être sélectionnée.
• Pour les situations où des démarrages ou des pompages fréquents ne sont pas pratiques, des pompes dotées de capacités d'auto--amorçage peuvent être utilisées, telles que des pompes centrifuges à amorçage automatique{{1}, des pompes vortex à amorçage automatique- et des pompes pneumatiques (électriques) spéciales.

 

Débit et hauteur de pompes chimiques

1. Le débit est l'un des paramètres de performance clés pour la sélection des pompes, affectant directement la capacité globale de production et de transport de l'équipement. Par exemple, les instituts de conception peuvent calculer le débit normal, le débit minimum et le débit maximum de la pompe pendant la phase de conception. Lors de la sélection d'une pompe, le débit normal est généralement basé sur le débit maximum. Si le débit maximum n'est pas disponible, il peut être considéré comme égal à 1,1 fois le débit normal.
2. La hauteur requise du système est un autre paramètre important de performance de la pompe. La tête est généralement sélectionnée en l'augmentant de 5 à 10 %.
3. Les propriétés du liquide, y compris le nom, les propriétés physiques, les propriétés chimiques et d'autres propriétés liées à la tête du système, le calcul de la marge de cavitation effective, le type de pompe approprié, la sélection des matériaux de pompe et le type de joint d'arbre choisi.
4. Les conditions de disposition des canalisations du système d'équipement font référence à des données telles que la hauteur d'entrée de liquide, la direction d'entrée de liquide, le côté aspiration, le niveau de liquide minimum et le niveau de liquide maximum, ainsi que les spécifications des tuyaux et leur longueur, leur matériau, les spécifications des raccords et leur quantité, afin d'effectuer des calculs pour le processus d'assemblage et de vérifier le NPSH (NP-Système de sécurité hydraulique).
5. Déterminez les conditions de fonctionnement, telles que la température de fonctionnement du liquide, la pression de vapeur saturée, la pression côté aspiration (pression absolue), la pression du réservoir côté refoulement, l'altitude, la température ambiante, le mode de fonctionnement (intermittent ou continu), l'emplacement de la pompe (fixe ou mobile), etc. Ce sont tous des facteurs importants pour la sélection.

 

Disposition des canalisations des pompes chimiques

• Choisissez le diamètre de tuyau approprié. Un diamètre de tuyau plus grand entraîne une vitesse d'écoulement plus faible et une perte de résistance moindre, mais également un prix plus élevé ; un diamètre de tuyau plus petit entraîne une perte de résistance plus importante et nécessite une hauteur de pompe plus élevée. Une puissance accrue entraîne une augmentation des coûts et des dépenses d’exploitation. Une réflexion globale, tant du point de vue technique qu’économique, est donc nécessaire.
• Le tuyau de refoulement et ses joints doivent être conçus pour résister à la pression maximale.
• La tuyauterie doit être disposée autant que possible à l'aide de tuyaux droits, en minimisant les raccords de tuyauterie et en raccourcissant autant que possible la longueur des tuyaux. Lors de la réalisation de coudes, le rayon de courbure doit être 3 à 5 fois supérieur au diamètre du tuyau et l'angle doit être supérieur à 90 degrés.
• Le côté refoulement de la pompe doit être équipé d'une vanne (robinet à bille ou vanne à vanne, etc.) et d'un clapet anti-retour. Cette vanne permet de réguler le point de fonctionnement de la pompe. Le clapet anti-retour empêche la pompe de s'inverser en raison du reflux et évite les coups de bélier (qui génèrent une contre-pression importante et peuvent endommager la pompe).

 

Options d'étanchéité pour pompes chimiques

• Scellés

Pour les joints statiques, il n'existe généralement que deux types de joints et de joints, les joints toriques étant les plus couramment utilisés.

Pour les joints dynamiques, les pompes chimiques utilisent rarement des joints d'étanchéité, employant principalement des joints mécaniques. Les garnitures mécaniques sont classées en simple-extrémité et double-extrémité, équilibrées et déséquilibrées. Les joints équilibrés conviennent aux fluides à haute -pression (faisant généralement référence à des pressions supérieures à 1,0 MPa). Les garnitures mécaniques à double-extrémité sont principalement utilisées pour les milieux volatiles-à haute température, facilement cristallisables, visqueux, contenant des particules-et toxiques. Les garnitures mécaniques à double extrémité nécessitent l'injection d'un diaphragme dans la cavité d'étanchéité, avec une pression généralement de 0,07 à 0,1 MPa supérieure à la pression moyenne.

• Matériaux d'étanchéité

Le matériau des joints statiques des pompes chimiques est généralement du caoutchouc fluoré ; dans des cas particuliers, du polytétrafluoroéthylène (PTFE) peut être utilisé. Le choix du matériau pour les bagues stationnaires et dynamiques de la garniture mécanique est plus critique. Les alliages durs ne sont pas nécessairement fabriqués à partir du même matériau ; ils sont chers et les différences de dureté sont déraisonnables. Il est donc préférable de les différencier en fonction des caractéristiques du support.

 

Sélection de fluides spéciaux pour pompes chimiques

• Acide sulfurique

Le pouvoir corrosif de l'acide sulfurique varie considérablement en fonction de sa concentration et de sa température. Pour l'acide sulfurique concentré (au-dessus de 80 %) et en dessous de 80 degrés, l'acier au carbone et la fonte offrent une bonne résistance à la corrosion, mais ne conviennent pas à un écoulement à grande vitesse-.

Matériaux inappropriés pour les pompes et les vannes :

Aciers inoxydables courants, tels que 304 (0Cr18Ni9), 316 (0Cr18Ni12Mo2Ti)

Les pompes et les vannes pour le transport de l'acide sulfurique sont généralement fabriquées en fonte à haute teneur en silicium (difficile à couler et à usiner) et en acier inoxydable à haute teneur en alliage (alliage 20). Les plastiques fluorés offrent une bonne résistance à l’acide sulfurique ; l'utilisation de pompes doublées de fluoropolymère- (F46) est un choix plus économique.

• Acide chlorhydrique

La plupart des matériaux métalliques ne résistent pas à la corrosion par l'acide chlorhydrique (y compris divers aciers inoxydables). Le molybdène-contenant du fer à haute-silicium ne peut être utilisé qu'à 50 degrés et dans des conditions d'acide chlorhydrique à 30 %.

Contrairement aux matériaux métalliques, la plupart des matériaux non-métalliques ont une bonne résistance à la corrosion par l'acide chlorhydrique ; par conséquent, les pompes en caoutchouc et les pompes en plastique (comme le polypropylène, les plastiques fluorés, etc.) sont les meilleurs choix pour transporter l'acide chlorhydrique.

• Acide nitrique

Dans des circonstances normales, la plupart des métaux se corrodent et se décomposent rapidement dans l'acide nitrique. L'acier inoxydable est le matériau résistant à l'acide nitrique-le plus largement utilisé, présentant une bonne résistance à la corrosion à l'acide nitrique de diverses concentrations à température ambiante. Il convient de noter que les aciers inoxydables contenant du molybdène- (tels que 316 et 316L) ont une résistance à la corrosion par l'acide nitrique inférieure à celle des aciers inoxydables ordinaires (tels que 304 et 321), et parfois même pire. Pour les environnements d'acide nitrique à haute -température, le titane et les alliages de titane sont généralement utilisés.

• Acide acétique

L'acide acétique est l'un des acides organiques les plus corrosifs. Les aciers ordinaires se corrodent gravement dans les solutions d'acide acétique de différentes concentrations et températures. L'acier inoxydable est un excellent matériau résistant à l'acide acétique-. L'acier inoxydable 316 contenant du molybdène- peut également être utilisé dans des environnements à haute -température et avec des vapeurs d'acide acétique diluées. Pour les applications difficiles telles que l'acide acétique à haute-température, à haute-concentration ou d'autres milieux corrosifs, des pompes en acier inoxydable à haute-alliage ou en plastique fluoré peuvent être utilisées.

• Alcali (hydroxyde de sodium)

L'acier inoxydable ordinaire n'offre pas d'avantage significatif en termes de résistance aux alcalis par rapport à la fonte. L'acier inoxydable n'est pas recommandé lorsque la présence de petites quantités de fer dans le milieu est autorisée.

Pour les liquides alcalins à haute-température, on utilise généralement du titane et des alliages de titane ou de l'acier inoxydable fortement-allié. Nos pompes en fonte-à usage général peuvent être utilisées dans des solutions alcalines à faible-concentration à température ambiante. Pour des exigences particulières, diverses pompes en acier inoxydable ou en plastique fluoré peuvent être utilisées.

• Ammoniac (hydroxyde d'ammonium)

La plupart des métaux et des non-métaux sont légèrement corrosifs dans l'ammoniac liquide et l'ammoniac (hydroxyde d'ammonium), à l'exception du cuivre et des alliages de cuivre.

• Saumure (eau de mer)

L'acier ordinaire n'est pas fortement corrosif dans les solutions de chlorure de sodium, l'eau de mer ou la saumure et nécessite généralement une protection de la peinture. Divers aciers inoxydables ont également des taux de corrosion uniformes très faibles, mais une corrosion localisée peut se produire en raison de l'action des ions chlorure ; L’acier inoxydable 316 est généralement plus performant.

• Alcools, cétones, esters, éthers

Les milieux alcoolisés courants comprennent le méthanol, l'éthanol, l'éthylène glycol, le propanol, etc. ; les milieux cétoniques comprennent l'acétone, la méthyléthylcétone, etc.; les milieux esters comprennent divers esters méthyliques, esters éthyliques, etc. ; Les supports éther comprennent l'éther diméthylique, l'éther diéthylique, l'éther butylique, etc. Ces supports sont généralement non-corrosifs et les matériaux couramment utilisés conviennent. La sélection spécifique doit être basée sur les propriétés du milieu et les exigences pertinentes.

 

Il convient de noter que les cétones, les esters et les éthers sont solubles dans une variété de caoutchoucs, évitant ainsi les erreurs dans le choix des matériaux d’étanchéité.

 

Effet de la viscosité et de la température

La viscosité du fluide a un impact significatif sur les performances de la pompe. À mesure que la viscosité augmente, la courbe de hauteur de la pompe diminue, et la hauteur et le débit dans des conditions de fonctionnement optimales diminuent également, tandis que la puissance augmente, réduisant ainsi l'efficacité. Généralement, les paramètres de performance d'une pompe lors du pompage de l'eau sont ses indicateurs de performance. Lors du pompage de fluides visqueux, une conversion est nécessaire (les facteurs de correction pour différentes viscosités peuvent être trouvés dans les tableaux de conversion correspondants). Pour pomper de la pâte à haute viscosité, des pâtes et des liquides visqueux, des pompes à vis sont recommandées.

 

Pour les supports dont la température est inférieure à 120 degrés, un système de refroidissement spécial n'est généralement pas fourni ; le média lui-même sert de lubrifiant et de liquide de refroidissement.

Pour les fluides dont la température est supérieure à 120 degrés mais inférieure à 300 degrés, une chambre de refroidissement doit être prévue sur le couvercle de la pompe. La chambre d'étanchéité doit également être reliée au liquide de refroidissement (à l'aide d'une double garniture mécanique). Lorsque le liquide de refroidissement ne peut pas pénétrer dans le fluide, celui-ci doit être extrait pour être refroidi et connecté au liquide de refroidissement (cela peut être réalisé grâce à un simple échangeur de chaleur).

 

Pour les fluides à haute température-avec des températures supérieures à 300 degrés, non seulement la tête de pompe a besoin d'être refroidie, mais la cavité du roulement de suspension doit également être équipée d'un système de refroidissement. Les pompes sont généralement supportées de manière centralisée. Les garnitures mécaniques de type soufflet métallique sont préférées, mais elles sont plus chères (plus de 10 fois le prix des garnitures mécaniques ordinaires).