عند اختيار المضخة، يجب عليك الانتباه إلى هذه النقاط!

Thread Content

يحتل قطعا النفط والصناعات الكيميائية مكانة بالغة الأهمية في الاقتصاد الوطني، وأصبحت مضخات العمليات الكيميائية، باعتبارها معدات مساندة أساسية، تحظى باهتمام متزايد. نظرًا للطبيعة المعقدة لوسائط الصناعات الكيميائية، بالإضافة إلى التزايد المستمر في متطلبات حماية البيئة، كيف يجب علينا اختيار مضخات الصناعات الكيميائية؟ من المهم للغاية تحديد الجوانب التي يجب الاهتمام بها وغيرها. اليوم، دعونا نتحدث عن الأمور التي يجب مراعاتها عند اختيار مضخات الكيماويات! أرجو من أصدقاء وانغهاي تعويض ما ينقص. النقطة الأولى: مشكلة المقاومة للتآكل. لطالما كان التآكل أحد أخطر التحديات التي تواجه المعدات الكيميائية؛ فأي إهمال قد يؤدي إلى تلف المعدات في أحسن الأحوال، وفي أسوأ الأحوال قد يسبب حوادث أو حتى كوارث. ووفقًا للإحصائيات، فإن حوالي 60% من أعطال المعدات الكيميائية ناتجة عن التآكل، ولذلك يجب الانتباه أولاً إلى اختيار المواد بشكل علمي عند اختيار مضخات الصناعات الكيميائية. هناك مفهوم خاطئ شائع، وهو أن الفولاذ المقاوم للصدأ هو “المادة الشاملة” التي يمكن استخدامها في أي ظروف، وهذا أمر خطير للغاية. فيما يلي نتحدث عن النقاط الرئيسية لاختيار المواد المناسبة لبعض وسائط الكيماويات الشائعة الاستخدام: 1. حمض الكبريتيك: كواحد من وسائط التآكل الشديد، فإن حمض الكبريتيك يُعد مادة صناعية مهمة ذات استخدامات واسعة جدًا. يختلف تأثير حمض الكبريتيك بناءً على التركيز ودرجة الحرارة، فالحمض ذو التركيز العالي الذي يزيد عن 80% ودرجة حرارة أقل من 80 درجة مئوية، يسبب تآكلاً أقل في الفولاذ الكربوني والحديد المصبوب. لكن هذا النوع من الحمض غير مناسب للاستخدام في الحالات التي يكون فيها تدفق الحمض سريعًا، كما أنه غير مناسب كمادة لصناعة المضخات والصمامات ； الفولاذ المقاوم للصدأ العادي مثل 304 (0Cr18Ni9) و316 (0Cr18Ni12Mo2Ti) له استخدامات محدودة أيضًا في بيئة حمض الكبريتيك. لذلك، يتم عادةً صنع مضخات وصمامات نقل حمض الكبريتيك من الحديد الزهر ذو المحتوى العالي من السيليكون (والذي يتطلب صعوبة في التصنيع والمعالجة)، أو من الفولاذ المقاوم للصدأ ذو السبائك العالية (السبيكة رقم 20)، لكن صعوبة معالجتها وارتفاع تكلفتها يجعلانها غير مفضلة. تتمتع سبائك البلاستيك المحتوية على الفلور بمقاومة ممتازة لحمض الكبريتيك، وهي مادة محمية ببراءة اختراع من معهد الكيمياء العضوية في شنغهاي التابع لأكاديمية العلوم الصينية. وقد أثبتت تجارب أكاديمية العلوم أنه لا يوجد أي مادة كيميائية يمكن أن تتفاعل مع هذه المادة حتى الآن، لذلك فإن استخدام مضخات مغطاة بالفلور (F46) يعتبر خيارًا أكثر اقتصاداً. الملح والأحماض: معظم المواد المعدنية لا تتحمل التآكل الناتج عن الملح والأحماض (بما في ذلك أنواع الفولاذ المقاوم للصدأ المختلفة)، كما أن الحديد الغني بالسيليكون والموليبدينوم يمكن استخدامه فقط في درجات حرارة تصل إلى 50 درجة مئوية، وفي بيئات تحتوي على نسبة 30% من الملح والأحماض. على عكس المواد المعدنية، فإن معظم المواد غير المعدنية تتمتع بمقاومة جيدة للتآكل في وجود الأحماض والملوحة. لذلك، فإن الضخات المصنوعة من المطاط أو البلاستيك (مثل البلاستيك الهندسي والبلاستيك المقاوم للفلور) تعتبر الخيار الأمثل لنقل الأحماض والملوحة. تتعرض معظم المعادن للتآكل السريع في حمض *ao، أما الفولاذ المقاوم للصدأ فهو أكثر المواد استخدامًا في مقاومة حمض *ao، حيث يتمتع بمقاومة جيدة للتآكل في جميع تركيزات حمض *ao في درجة الحرارة العادية. والجدير بالذكر أن الفولاذ المقاوم للصدأ الذي يحتوي على الموليبدينوم (مثل 316 و316L) لا يتمتع بمقاومة أفضل لحمض *ao مقارنة بالفولاذ المقاوم للصدأ العادي (مثل 304 و321)، بل أحيانًا قد يكون أقل مقاومة. أما بالنسبة للأحماض ذات درجة الحرارة العالية، فغالبًا ما يتم استخدام سبائك البلاستيك المحتوية على الفلور. ٤. حمض الخليك: يُعد من أقوى المواد التآكلية ضمن الأحماض العضوية، فالفولاذ العادي يتعرض لتآكل شديد في حمض الخليك بجميع التركيزات ودرجات الحرارة، أما الفولاذ المقاوم للصدأ فهو مادة ممتازة لمقاومة حمض الخليك، كما يمكن استخدام الفولاذ المقاوم للصدأ من نوع 316 الذي يحتوي على الموليبدينوم في درجات الحرارة العالية وفي بخار حمض الخليك المخفف. في الحالات التي تتطلب ظروفًا قاسية مثل درجات الحرارة العالية والتركيز العالي لحمض الخليك، أو وجود وسائط تآكل أخرى، يمكن اختيار مضخات من الفولاذ المقاوم للصدأ عالي السبائك أو من البلاستيك الفلوري. مثل مضخة CQB المغناطيسية، ومضخة CQ المغناطيسية المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ. القلويات الخمسة (هيدروكسيد الصوديوم) لا تتمتع بقدرة تآكل عالية، لكن معظم المحاليل القلوية تؤدي إلى تكوّن بلورات، ولذلك يمكن استخدام مضخات الفلوريد من نوع FSB التي تحتوي على أغلاق ميكانيكي مصنوع من الجرافيت المُسيليكوني رقم 169. الأمونيا (هيدروكسيد الأمونيوم): يتسبب التآكل الناتج عن الأمونيا السائلة ومحلول هيدروكسيد الأمونيوم في تأثير ضئيل على معظم المعادن وغير المعادن، باستثناء النحاس وسبائك النحاس التي لا يُنصح باستخدامها. في هذه الحالة، من الأفضل استخدام مضخة مغناطيسية مصنوعة من البلاستيك الهندسي CQF، أو مضخة طرد مركزي مصنوعة من سبيكة الفلورين FSB. ٧ الماء المالح (مياه البحر): معدل تآكل الفولاذ العادي في محلول كلوريد الصوديوم ومياه البحر والمياه المالحة ليس مرتفعًا، وعادةً ما يلزم استخدام طلاء للحماية ； تتمتع أنواع الفولاذ المقاوم للصدأ المختلفة أيضًا بمعدل تآكل موحد منخفض، لكن قد يحدث تآكل موضعي بسبب أيونات الكلور، وعادةً ما يكون استخدام فولاذ 316 هو الخيار الأفضل. الكحولات، والمواد المشابهة، والإسترات، والأثيرات: من بين الكحولات الشائعة نجد الميثانول والإيثانول والإيثيلين جلايكول والبروبانول وغيرها. أما المواد المشابهة فتشمل البروبانون والبيوتانون وغيرهما. وفيما يخص الإسترات، فهناك أنواع مختلفة مثل الميثيل إستر والإيثيل إستر وغيرها. أما الأثيرات فتشمل الميثيل إيثر والإيثيل إيثر والبيوتيل إيثر وغيرها. هذه المواد لا تتميز بخاصية التآكل القوية، ولذلك يمكن استخدام الفولاذ المقاوم للصدأ العادي في التعامل معها. لكن عند الاختيار، يجب مراعاة خصائص المادة والمتطلبات ذات الصلة لاتخاذ القرار المناسب. من الجدير بالذكر أيضًا أن الكحولات والإسترات والإيثرات لها قدرة على إذابة أنواع مختلفة من المطاط؛ لذا يجب الحرص عند اختيار مواد الختم لتجنب الأخطاء. يُنصح باختيار مضخة المغناطيسية من البلاستيك الفلوري غير المختومة. هناك العديد من الوسائط الأخرى التي لا يمكن ذكرها هنا، وباختصار، يجب ألا يتم اختيار المواد بشكل عشوائي أو أعمى؛ بل يجب الرجوع إلى المراجع ذات الصلة أو الاستفادة من التجارب الناجحة. ◆ ◆ ◆ النقطة الثانية: مشكلة الختم. إن عدم وجود تسريبات هو الهدف الدائم لمعدات الصناعات الكيميائية، وهو ما ساهم في ازدياد استخدام المضخات المغناطيسية. ومع ذلك، لا يزال أمامنا طريق طويل لتحقيق الخلو التام من التسربات؛ مثل مشكلة عمر غلاف العزل لمضخات المغناطيسية، ومشكلة تآكل المواد الناتج عن الثقوب، ومشكلة موثوقية الختم الساكن، وغيرها. فيما يلي شرح موجز لبعض المعلومات الأساسية المتعلقة بالختم: 1. أشكال الختم بالنسبة للختم الساكن، هناك عادةً شكلان فقط وهما وسادة الختم وحلقة الختم، وتُستخدم حلقة الختم على شكل حرف O على نطاق واسع. فيما يتعلق بالأختام الديناميكية، نادرًا ما تستخدم مضخات الكيماويات أختامًا مصنوعة من المواد الحشوية، بل تعتمد في الغالب على الأختام الميكانيكية. وتنقسم الأختام الميكانيكية إلى نوعين: ذات السطح الواحد وذات السطحين، كما تنقسم أيضًا إلى نوع متوازن ونوع غير متوازن. يُستخدم النوع المتوازن لختم المواد ذات الضغط العالي (عادةً ما يكون الضغط أكبر من 1.0 ميجا باسكال)، بينما يُستخدم النوع ذو السطحين في ختم المواد ذات درجات الحرارة العالية، أو التي تتكرست بسهولة، أو التي لها لزوجة عالية، أو التي تحتوي على جزيئات، أو التي تكون سامة وقابلة للتبخر. يجب حقن سائل عازل داخل تجويف الختم، ويكون ضغط هذا السائل عادةً أعلى من ضغط المادة بمقدار 0.07 إلى 0.1 ميجا باسكال. ٢. مواد الختم: عادةً ما تُستخدم مطاط الفلور لصنع مواد الختم في المضخات المغناطيسية الكيميائية، وفي الحالات الخاصة فقط يُستخدم مادة البوليتترافلوروإيثيلين ； إن اختيار مواد الحلقات الثابتة والمتحركة في الأختام الميكانيكية أمر بالغ الأهمية؛ فليس من الضروري استخدام سبيكة صلبة مع أخرى صلبة دائمًا، فارتفاع التكلفة أحد العوامل، كما أن عدم وجود فرق في الصلابة بين الاثنين ليس أمرًا منطقيًا. لذلك، من الأفضل اختيار المواد بناءً على خصائص المادة المستخدمة. (ملاحظة: يتضمن الإصدار الثامن من معيار API 610 الصادر عن الجمعية الأمريكية للبترول، تفاصيل دقيقة حول التكوينات النموذجية للأختام الميكانيكية وأنظمة الأنابيب في الملحق D). ◆ ◆ ◆ نقطة مهمة رقم ثلاثة: مشكلة اللزوجة. إن لزوجة السائل لها تأثير كبير على أداء الضخ؛ فعند ارتفاع اللزوجة، ينخفض منحنى الضغط الناتج عن الضخ، كما ينخفض أيضًا الضغط والتدفق في الحالة المثلى، بينما يرتفع استهلاك الطاقة، وبالتالي ينخفض الكفاءة. تشير المعاملات المذكورة في العينات العامة إلى الأداء عند نقل الماء النقي؛ وعند نقل وسائط لزجة، يجب إجراء تحويل (يمكن الاطلاع على معاملات التصحيح لللزوجات المختلفة في الجداول التحويلية ذات الصلة). لنقل المواد ذات اللزوجة العالية مثل المعاجين والمواد اللزجة، يُنصح باستخدام مضخات الخرسانة. ◆ ◆ ◆ مبادئ اختيار المضخات: عند تصميم المعدات والأجهزة، يجب على مكتب التصميم تحديد الغرض من المضخة ومعايير أدائها، ثم اختيار نوع المضخة المناسب. يجب أن يبدأ هذا الاختيار أولاً بتحديد نوع وشكل المضخة، فما هي المعايير التي يجب اتباعها عند اختيار المضخة؟ ما هو الأساس؟ 1. ضمان أن يتوافق نوع وأداء الضخة المختارة مع متطلبات المعايير الفنية مثل معدل التدفق، والارتفاع، والضغط، ودرجة الحرارة، وهامش التآكل البخاري، ومسافة الشفط. 2. يجب تلبية متطلبات خصائص الوسط؛ فبالنسبة للمضخات المستخدمة في نقل الوسائط القابلة للاشتعال أو الانفجار أو السامة أو الثمينة، يُطلب أن يكون إغلاق المحور موثوقًا، أو استخدام مضخات خالية من التسرب، مثل المضخات ذات الدفع المغناطيسي (التي لا تحتوي على إغلاق للمحور، وتعمل بواسطة دفع مغناطيسي غير مباشر) ； بالنسبة للمضخات المستخدمة في نقل المواد المسببة للتآكل، يُطلب استخدام مواد مقاومة للتآكل في أجزاء التدفق، مثل مضخات البلاستيك المقاوم للتآكل ； بالنسبة للمضخات التي تنقل وسائط تحتوي على جسيمات صلبة، يُشترط استخدام مواد مقاومة للتآكل في الأجزاء التي تتعرض للتدفق، وعند الضرورة يتم شطف ختم المحور بسائل نظيف. ٣. من الناحية الميكانيكية، يُطلب توفر مستوى عالٍ من الموثوقية، وانخفاض مستوى الضوضاء، بالإضافة إلى انخفاض مستوى الاهتزازات. ٤. حساب التكلفة الإجمالية لشراء المضخات بشكل صحيح. 5. عند نقل مواد شديدة القابلية للتآكل (مثل "حمض الكبريتيك المركز، حمض *ao المركز")، أو عند نقل مواد قابلة للاشتعال والانفجار، أو في البيئات التي لا يجوز أن تكون ملوثة على الإطلاق: يمكن استخدام مضخات مغناطيسية، مثل مضخات السلسلة CQB ومضخات السلسلة IMD، وإذا كان هناك حاجة إلى الضخ الذاتي، فيمكن استخدام مضخات FZB المصنوعة من البلاستيك الفلوري. 6. تتميز مضخات IHF الطاردة المركزية ومضخات FSB الطاردة المركزية بسرعة دوران عالية، وحجم صغير، ووزن خفيف، وكفاءة عالية، وتدفق كبير، وتصميم بسيط، وعدم وجود تذبذب في تدفق السائل، وأداء مستقر، بالإضافة إلى سهولة التشغيل والصيانة. وعندما لا تكون هناك متطلبات خاصة في ظروف الاستخدام، فإن استخدام المضخات الطاردة المركزية يعتبر الخيار الأفضل. 7. بالنسبة للمضخات التي تنقل وسائط كيميائية تحتوي على جسيمات صلبة، وعندما يُطلب استخدام مواد مقاومة للتآكل في أجزاء التدفق: فإن مضخة UHB للمواد الطينية هي الخيار الأمثل. وتتكون مادة مضخة UHB المقاومة للتآكل والبلى من بلاستيك هندسي جديد عالي القوة يُعرف باسم UHBWPE، وهو نوع معدل من البوليإيثيلين ذو الوزن الجزيئي العالي جداً (أكثر من 5 ملايين). في المواد البلاستيكية، يتمتع بمقاومة ممتازة للتآكل؛ فالتجارب أظهرت أن قدرته على مقاومة التآكل أعلى بكثير من الفولاذ المقاوم للصدأ. كما أنه يتمتع بمقاومة عالية للصدمات ومقاومة جيدة للانكماش، بالإضافة إلى مقاومة ممتازة للتآكل (مماثلة لخصائص مادة F4). ولديه أيضًا خصائص فريدة مثل عدم وجود قدرة على الالتصاق. 8. عندما يكون مستوى سائل الوسط أسفل موقع تركيب الضخ: يجب استخدام مضخة الشفط الذاتي المصنوعة من البلاستيك الفلوري من نوع FZB، وإذا كان هناك حاجة أيضًا إلى خصائص مضخة المغناطيس، فيمكن استخدام مضخة الشفط الذاتي المغناطيسية المصنوعة من البلاستيك الفلوري من نوع ZMD.
9. يتم اختيار النموذج الأمثل بناءً على رسم بياني لخصائص الضخ: عندما لا يتوفر نموذج مناسب في جدول المواصفات الخاص بالأداء، يمكن الرجوع إلى رسم بياني لخصائص الضخ لاختيار أنسب نوع من المضخات.