انتخاب پمپ برای انتقال اسید فقط به هد، دبی و قدرت الکتروموتور محدود نمیشود. در بسیاری از پروژهها، پمپ از نظر ظرفیت کاملاً مناسب است، اما به دلیل ناسازگاری جنس بدنه، پروانه، اورینگ یا مکانیکال سیل با ماده شیمیایی، پس از مدت کوتاهی دچار نشتی، ترکخوردگی، تورم قطعات یا خوردگی میشود.
به همین دلیل، هنگام انتخاب و خرید پمپ اسید نباید صرفاً به عبارتهایی مانند «پمپ پلیمری»، «ضد اسید» یا «استیل 316» اکتفا کرد. نوع دقیق ماده شیمیایی، غلظت، دمای کاری، چگالی، ویسکوزیته، وجود ذرات جامد، ساعات کارکرد و جنس تمام قطعات در تماس با سیال باید همزمان بررسی شوند.
راهنماهای رسمی سازندگان پمپ نیز تأکید میکنند که سازگاری شیمیایی باید برای تمام بخشهای در تماس با سیال بررسی شود و تغییر دما میتواند سرعت واکنش و میزان تخریب متریال را افزایش دهد. بنابراین جدولهای سازگاری فقط برای غربال اولیه هستند و نباید جایگزین کاتالوگ سازنده یا بررسی مهندسی شوند.
هیچ متریالی را نمیتوان بدون قید و شرط برای تمام اسیدها، حلالها و مواد خورنده مناسب دانست. ممکن است یک پمپ پلیپروپیلن برای محلولی در دمای محیط عملکرد مناسبی داشته باشد، اما همان متریال در غلظت بالاتر، دمای بیشتر یا در تماس با یک ماده اکسیدکننده سریعتر تخریب شود.
همچنین ممکن است بدنه پمپ در برابر ماده شیمیایی مقاوم باشد، اما اورینگ، واشر یا مکانیکال سیل آن سازگاری لازم را نداشته باشد. در این حالت نشتی از قسمت شفت یا اتصالات، پیش از تخریب پوسته پمپ اتفاق میافتد.
بنابراین انتخاب صحیح شامل بررسی اجزای زیر است:
در مقاله انواع پمپ برای انتقال سیالات خورنده میتوانید تفاوت کلی پمپهای پلیمری، مگنتی، دیافراگمی و سانتریفیوژ را نیز بررسی کنید.
برای انتخاب متریال مناسب، ابتدا باید اطلاعات سیال و شرایط بهرهبرداری مشخص شود. اعلام عبارتهایی مانند «اسید صنعتی»، «جوهرنمک»، «اسید غلیظ» یا «مواد شیمیایی» برای انتخاب قطعی پمپ کافی نیست.
نام تجاری یک محلول همیشه ترکیب دقیق آن را مشخص نمیکند. بهتر است نام شیمیایی، برگه اطلاعات ایمنی یا SDS و در صورت امکان شماره CAS ماده در اختیار فروشنده یا کارشناس فنی قرار گیرد.
وجود مواد جانبی و ناخالصیها نیز اهمیت دارد. برای مثال، وجود یون کلرید در یک محلول میتواند رفتار خوردگی بعضی استیلها را تغییر دهد.
رفتار یک متریال در برابر محلول رقیق ممکن است با رفتار آن در برابر همان ماده با غلظت بالا متفاوت باشد. حتی در بعضی مواد، محلول رقیق میتواند از محلول غلیظ خورندهتر باشد.
بنابراین درصد وزنی یا حجمی ماده باید دقیق اعلام شود.
افزایش دما معمولاً سرعت واکنشهای شیمیایی و نفوذ مواد به پلیمرها و الاستومرها را افزایش میدهد. متریالی که در دمای محیط مناسب است، ممکن است در دمای بالاتر عملکرد قابلقبولی نداشته باشد.
حداکثر دمای درجشده برای خود ماده نیز نباید بهصورت مستقیم به تمام پمپهای ساختهشده از آن تعمیم داده شود. طراحی پمپ، فشار، نوع اتصال، سرعت گردش و شرایط کار روی محدوده مجاز اثر میگذارند. برای نمونه، در بعضی دفترچههای پمپ صنعتی حداکثر دمای PP حدود ۸۲ درجه و PVDF حدود ۱۰۴ درجه اعلام شده، اما سازنده تصریح کرده است که حد واقعی به کاربرد و سازگاری شیمیایی بستگی دارد.
چگالی سیال روی توان موردنیاز الکتروموتور اثر میگذارد. پمپی که برای آب انتخاب شده است، ممکن است هنگام انتقال یک اسید سنگینتر به موتور قویتری نیاز داشته باشد.
افزایش ویسکوزیته نیز میتواند باعث کاهش دبی واقعی، افزایش افت مسیر و تغییر نقطه کاری پمپ شود. برای تعیین ظرفیت، مطالعه راهنمای محاسبه هد و دبی پمپ مفید است؛ با این حال برای سیالات شیمیایی باید چگالی و ویسکوزیته نیز در محاسبات لحاظ شوند.
پمپهای مگنتی و بعضی پمپهای سانتریفیوژ کلوزکلیرنس برای سیالات تمیز طراحی شدهاند. ورود ذرات میتواند باعث سایش بوش، گیرکردن پروانه، مسدودشدن مسیرهای داخلی یا آسیب به مجموعه مگنت شود.
PTFE نیز با وجود مقاومت شیمیایی بسیار گسترده، از نظر مقاومت سایشی همیشه بهترین گزینه نیست. سازندگان پمپ تأکید میکنند که ذرات و مواد ساینده ممکن است باعث افزایش استهلاک قطعات شوند.
شرایط زیر باید پیش از انتخاب مشخص شوند:
PP، PVDF، PTFE و استیل ۳۱۶جدول زیر فقط برای شناخت اولیه متریالهاست. تصمیم نهایی باید بر اساس نوع و غلظت ماده، دما، شرایط مکانیکی و جدول سازگاری سازنده گرفته شود.
| معیار | پلیپروپیلن PP |
PVDF |
PTFE |
استیل ۳۱۶ |
|---|---|---|---|---|
| دامنه مقاومت شیمیایی | مناسب برای بسیاری از اسیدها و بازها | گستردهتر از PP در بسیاری از محیطهای خورنده |
بسیار گسترده | کاملاً وابسته به نوع اسید و ناخالصیها |
| تحمل دمایی نسبی | متوسط | بالاتر از PP |
بالا | از نظر مکانیکی بالا؛ از نظر خوردگی وابسته به محیط |
| مقاومت مکانیکی | مناسب و سبک | مناسب و مقاومتر در شرایط سختتر | نسبتاً نرمتر و مستعد تغییر شکل | بالا |
| مقاومت سایشی | متوسط و وابسته به گرید | مناسب | محدودتر از برخی گزینهها | مکانیکی مناسب، در صورت سازگاری شیمیایی |
| هزینه نسبی | اقتصادی | بالاتر از PP |
بالا | متوسط تا بالا |
| کاربرد رایج در پمپ | پوسته و پروانه | پوسته، پروانه و قطعات ترشونده | سیل، واشر، لاینر و قطعات خاص | بدنه و پروانه پمپهای فلزی |
| محدودیت مهم | برای تمام مواد اکسیدکننده و حلالها مناسب نیست | همچنان نیازمند بررسی جدول سازگاری است | قیمت، خزش و سایش | برای همه اسیدها مناسب نیست |
پلیپروپیلن یا PP یکی از متداولترین مواد در ساخت پمپهای پلیمری است. وزن کم، قیمت اقتصادی، قابلیت قالبگیری و مقاومت مناسب در برابر بسیاری از اسیدها، بازها، نمکها و محلولهای آبی باعث شده است که این متریال در پمپهای انتقال مواد شیمیایی کاربرد زیادی داشته باشد.
در سبد محصولات صنعتکار، مدلهای پمپ پلیمری تیپ ۸۵، تیپ ۱۱۰ و تیپ ۱۴۰ دارای کلگی پلیپروپیلن هستند و برای ظرفیتهای مختلف عرضه میشوند. انتخاب میان این مدلها باید علاوه بر جنس، بر اساس منحنی هد و دبی و شرایط مکش انجام شود.
PP را نباید بهعنوان متریال مقاوم در برابر تمام مواد شیمیایی معرفی کرد. منابع رسمی GF اشاره میکنند که پلیپروپیلن در برابر بسیاری از اسیدها و محلولهای قلیایی مقاوم است، اما برای برخی اسیدهای اکسیدکننده، هالوژنها، هیدروکربنهای آروماتیک و کلردار و تعدادی از حلالها محدودیت دارد.
همچنین در دمای پایین، بعضی گریدهای PP ممکن است در برابر ضربه حساستر شوند و در دمای بالا نیز تحمل فشار و استحکام آنها کاهش پیدا کند. محدوده مجاز باید از کاتالوگ همان پمپ استخراج شود، نه صرفاً از مشخصات عمومی ماده.
PP میتواند گزینه مناسبی باشد وقتی:
PVDF یا پلیوینیلیدین فلوراید یکی از فلوروپلیمرهای پرکاربرد در تجهیزات شیمیایی است. این ماده در مقایسه با PP معمولاً دامنه مقاومت شیمیایی وسیعتر، تحمل دمایی بیشتر و پایداری مناسبتری در محیطهای صنعتی سخت دارد.
منابع فنی AGRU، PVDF را در برابر بسیاری از اسیدهای معدنی و آلی، مواد اکسیدکننده، هیدروکربنها، الکلها، حلالهای هالوژنه و هالوژنهایی مانند کلر و برم مقاوم معرفی میکنند؛ با این حال مقاومت در برابر همه مواد مطلق نیست و برای موادی مانند فلوئور محدودیت وجود دارد.
در میان محصولات موجود، پمپ پلیمری Debem در مدلها و متریالهای مختلف عرضه میشود. هنگام انتخاب این پمپ باید کد دقیق مدل، جنس قطعات ترشونده و نوع آببندی با مشخصات سیال تطبیق داده شود.
PTFE که در بازار با نام عمومی تفلون نیز شناخته میشود، یکی از مقاومترین مواد در برابر طیف گستردهای از مواد شیمیایی است. ضریب اصطکاک پایین، مقاومت حرارتی مناسب و واکنشپذیری شیمیایی بسیار کم، این ماده را برای واشرها، سیتها، بوشها، دیافراگمها و بخشهای آببندی مناسب کرده است.
راهنمای Parker، PTFE را مادهای با مقاومت شیمیایی بسیار گسترده معرفی میکند. Graco نیز PTFE را دارای دامنه سازگاری وسیع و مقاومت حرارتی بالا میداند، اما به مقاومت سایشی محدودتر آن نسبت به برخی مواد اشاره میکند.
بنابراین وجود عبارت PTFE در مشخصات پمپ لزوماً به معنای ساختهشدن تمام بدنه از تفلون نیست. ممکن است فقط مکانیکال سیل، اورینگ، واشر یا یک قطعه داخلی از این متریال ساخته شده باشد.
استیل 316 به دلیل وجود مولیبدن، در بسیاری از محیطها نسبت به استیل 304 مقاومت خوردگی بهتری دارد. استحکام مکانیکی بالا، قابلیت شستوشو، سطح فلزی و کاربرد در صنایع غذایی و فرآیندی از مزایای این متریال است.
با این حال، اصطلاح «استیل ضد اسید» نباید بهمعنای مقاومت در برابر تمام اسیدها تفسیر شود. مقاومت استیل 316 به نوع اسید، غلظت، دما، میزان کلرید، اکسیژن محلول، سرعت جریان، وجود شکاف و کیفیت سطح وابسته است.
اسناد Outokumpu نشان میدهند که استیلهای استاندارد مانند 316L در تماس با اسید هیدروکلریک کاربرد بسیار محدودی دارند و تمام استیلهای زنگنزن در برابر اسیدهای هالیدی مانند هیدروکلریک و هیدروفلوئوریک حساس هستند.
محصول پمپ استیل 316 لئو LEO یکی از مدلهای فلزی موجود است. انتخاب این پمپ باید پس از تأیید سازگاری دقیق استیل 316، پروانه و آببندی با سیال موردنظر انجام شود؛ عبارت «استیل» بهتنهایی مجوز استفاده برای هر ماده خورنده نیست.
یکی از اشتباهات رایج این است که فقط جنس پوسته و پروانه بررسی شود. در پمپهای دارای شفت، مکانیکال سیل یکی از حساسترین اجزای در تماس با سیال است.
در بعضی پمپهای پلیمری موجود، سیل استاندارد NBR است و امکان سفارش سیل وایتون نیز وجود دارد. برای مثال این گزینه در مشخصات تیپهای ۸۵، ۱۱۰، ۱۴۰ و ۲۵۰ ذکر شده است. با این حال، انتخاب NBR یا وایتون نباید صرفاً بر اساس عبارت کلی «خورندگی بیشتر» انجام شود؛ هر الاستومر در برابر گروه خاصی از اسیدها، حلالها و دماها رفتار متفاوتی دارد.
مواردی که در انتخاب آببندی باید بررسی شوند عبارتاند از:
در صورت خرابی مجموعه پمپ، امکان بررسی یا تعویض کلگی پمپ ضد اسید نیز وجود دارد؛ با این حال ابتدا باید مشخص شود نشتی مربوط به سیل است یا بدنه، پروانه، شفت و اتصالات آسیب دیدهاند.
در پمپهای مگنتی، انتقال نیرو بدون عبور مستقیم شفت از پوسته انجام میشود. حذف مکانیکال سیل دینامیکی میتواند احتمال نشتی از محل شفت را کاهش دهد؛ به همین دلیل این پمپها برای بعضی سیالات خطرناک، سمی یا دارای بوی شدید موردتوجه قرار میگیرند.
با این حال، پمپ مگنتی نیز باید از نظر جنس پوسته، پروانه، بوش، محور، اورینگ و کپسول مگنت با سیال سازگار باشد. همچنین تمام پمپهای مگنتی برای خشککارکردن، سیال ذرهدار یا ویسکوزیته بالا مناسب نیستند.
در سبد صنعتکار میتوان مشخصات پمپ مگنتی SPC و پمپ مگنتی CALMO را بررسی کرد. مدل مناسب باید بر اساس ظرفیت، برق مصرفی، جنس قطعات ترشونده و مشخصات ماده شیمیایی انتخاب شود.
نام اسید بدون غلظت و دما کافی نیست. یک ماده ممکن است در درصدهای مختلف رفتار خوردگی متفاوتی داشته باشد.
مقاومت بدنه به معنی مقاومت مکانیکال سیل و اورینگ نیست. بسیاری از نشتیهای اولیه از قسمت آببندی اتفاق میافتند.
استیل 316 یک آلیاژ مقاوم است، اما برای تمام اسیدها و بهویژه بسیاری از محیطهای حاوی هالید مناسب نیست.
مقاومت شیمیایی بالا بهتنهایی کافی نیست. فشار، ضربه، سایش، خزش و نوع اتصال نیز باید بررسی شوند.
حتی با متریال مناسب، کارکرد پمپ بسیار دور از نقطه طراحی میتواند باعث لرزش، گرمشدن، کاویتاسیون و کاهش عمر قطعات شود.
برای انتخاب سریعتر پمپ، اطلاعات زیر را آماده کنید:
پس از مشخصشدن این اطلاعات میتوان مدلهای موجود در دسته پمپهای انتقال اسید و مواد خورنده را از نظر جنس، هد، دبی، نوع آببندی و توان موتور مقایسه کرد.
برای انتخاب متریال پمپ اسید نمیتوان یک پاسخ ثابت برای تمام کاربردها ارائه داد.
PP معمولاً گزینهای اقتصادی برای بسیاری از محلولهای شیمیایی سازگار و دماهای متوسط است. PVDF در بسیاری از محیطهای خورنده و دمایی، دامنه کاربرد گستردهتری دارد. PTFE مقاومت شیمیایی بسیار بالایی ارائه میدهد، اما باید محدودیتهای مکانیکی و سایشی آن در نظر گرفته شود. استیل 316 نیز از استحکام بالایی برخوردار است، ولی برای تمام اسیدها، بهخصوص محیطهای هالیدی و کلریدی، مناسب نیست.
انتخاب نهایی باید بر اساس مجموعه کامل شرایط زیر انجام شود:
در نهایت، عبارت «ضد اسید» فقط یک عنوان عمومی است. آنچه دوام و ایمنی پمپ را تعیین میکند، سازگاری تمام قطعات ترشونده با شرایط واقعی فرایند است.
PP بهتر است یا PVDF؟انتخاب به نوع اسید، غلظت، دما و شرایط کار بستگی دارد. PP معمولاً اقتصادیتر است، اما PVDF در بسیاری از محیطهای خورنده و دماهای بالاتر دامنه سازگاری گستردهتری دارد. جدول سازنده باید برای ماده دقیق بررسی شود.
در اغلب غلظتها و شرایط، استیلهای استاندارد مانند ۳۱۶ در برابر اسید هیدروکلریک محدودیت جدی دارند. انتخاب آن بدون بررسی تخصصی میتواند به خوردگی سریع منجر شود.
PTFE بهترین جنس برای تمام پمپهای اسید است؟PTFE مقاومت شیمیایی بسیار گستردهای دارد، اما هزینه، استحکام مکانیکی، خزش و مقاومت سایشی آن باید بررسی شود. به همین دلیل اغلب در سیل، واشر، دیافراگم و قطعات خاص استفاده میشود.
خیر. جنس پروانه، شفت، مکانیکال سیل، اورینگها، بوشها و اتصالات نیز باید با سیال سازگار باشند.
خیر. بدنه، پروانه، شفت و آببندی پمپ آب معمولی معمولاً برای تماس با مواد خورنده طراحی نشدهاند و استفاده از آن میتواند باعث خوردگی، نشتی و خطرات ایمنی شود.
نام ماده، غلظت، دما، چگالی، ویسکوزیته، ذرات، دبی، هد، شرایط مکش، ساعات کار، برق مصرفی و میزان حساسیت به نشتی باید مشخص شوند.
