Химийн үйлдвэрийн төхөөрөмжид зориулан өөрөө шингэнтэй болох насосыг захидалт хийж болох уу?

Яагаад Химийн Үйлдвэрт Онцгой Зориулалтын Өөрөө Шингэнтэй Болох Усны Насосыг Заавал Өөрчлөн Тоноглох Шаардлагатай вэ?

Химийн боловсруулалтын төхөөрөмжид ажилладаг ажилчид нь концентрацит хүчил, олон төрлийн уусгагч, ердийн цахилгаан шахалттай усны насосуудын аюулгүй, тогтвортой ашиглахуйц биш хатуу нөхцөлд орших холимог зэрэг олон төрлийн бодисуудын ажилд оролцдог. Ердийн насосны загварууд ихэвчлэн хурц pH-ийн түвшин, хүчтэй исэлдүүлэгч эсвэл тогтворгүй химийн нэгдлүүдтэй харьцах үед маш ихээр гэмтдэг. Компаниуд онцгой зориулалтын тоног төхөөрөмж хэрэгтэй болох үед анхнаасаа хангах ёстой гурван үндсэн шаардлага байдаг: Хэрэглэсэн материалууд идэвхит химийн бодисын идэвхжлийг тэсвэрлэх чадвартай байх, загвар нь аюулаар дүүрэн орчинд аюулгүй байдлын дүрэмд нийцэх, мөн хамгийн чухам нь насоснууд өдөр бүр тулгардаг тодорхой хэцүү нөхцөл байдлыг даахуйц найдвартай ажиллах ёстой.

Хүхрийн хүчилтэй ажиллах үед стандарт насосны байцын хэсэг нь сарын дотор хэтэрхий идэвхтэй болох ба ингэснээр дунджаар $740 мянган орчин үеийн зардал гарах (Ponemon, 2023). Зориулалтын нэгжүүд нь идэвхжих эсрэг хайлшуудыг, жишээлбэл давхар шингэн нержигдэх зэвэрдэг ган эсвэл Hastelloy C-276-г ашигладаг бөгөөд эдгээр материалыг өндөр эрсдэлтэй бүсэд хүртэл үйлчилгээний насыг таван дахин нэмэгдүүлж, орчин үеийн бохирдуулалтыг урьдчилан сэргийлдэг гэдэг нь батлагдсан.

Процессын шаардлага нь хоёр гидравлик систем болон механик бүрэлдэхүүн хэсгүүдэд тусгай тохируулгыг шаарддаг. Химийн бодисуудыг зөөх үед соруулалтын цэгт агаарын хурц бөмбөлгүүд, зогсож эхлэх урсгал, бага NPSH-ийн нарийн нөхцөл гэх мэт олон төрлийн бэрхшээлүүд гардаг. Ердийн бэлэн насоснууд нь ихэвчлэн ууртлах үзэгдэлд орох үед гэмтдэг бөгөөд энэ нь ийм төрлийн хэрэглээнд түгээмэл тохиолддог. Иймээс захидал бүтээгдсэн системүүд вортекс төрлийн эсвэл тунгалаг ховилын загвар зэрэг тусгай импеллерийн загварыг ашигладаг. Эдгээр насосны системүүд соруулалт хатах үед ч бас үргэлжлүүлэн ажиллахад тусалдаг түгжээгчийн илүү хүчтэй хоёрдмол механик тэгш хэмийг агуулдаг. Олон үйлдвэрүүд зориулалтын шийдэлд хөрөнгө оруулах нь найдвартай ажиллагаа болон зогсонги дундын хувьд томоохон ашиг орлогыг авчрахыг хүнд аргаар сурсан.

ASME B73.3 болон PED 2014/68/EU шиг зохицуулах хүрээнүүд нь 1/2 бүсийн цацраг гарах, даралт тусгаарлах болон искэрийг удирдах шаардлагыг тавьдаг. Захидалтын аргаар ATEX-ийн зэрэглэлтэй мотор, цахилгаан цэвдэг буултах хэсгүүд болон хоёрдогч тусгаарлалтыг нэгтгэснээр баталгаажаагүй суурилуулалттай харьцуулахад шаардлага хангахтай холбоотой зогсонги байдал 34%-иар буурдаг (Process Safety Journal 2024).

Эцэст нь, тусгай зориулалтын өөрөө анхдагч шахалт хийх усны насос нь засварын зардлыг 30%-иар бууруулж, урьдчилан сэргийлэх боломжтой аюултай материал ялгарахаас сэргийлдэг бөгөөд хүчтэй орчинд аюулгүй, тасралтгүй ажиллахыг хангана.

Хортой орчинд зориулсан: Материал, зөвшөөрлийн байдал ба хяналтын шаардлага

Идэвхтэй орчинд зориулсан Даблекс нержис ширхэг, Хастелло, шингэн полимер давхаргатай материалын хослол

Химийн боловсруулалтын орчинд коррозийн асуудлаас сэргийлэх эхний хамгаалалт нь зөв материал сонгох явдал юм. Дуплекс шүлтлэг гангууд, жишээ нь UNS S32205 ба S32206 нь хлоридын стресс трещиныг тусгаарлахад маш сайн хамгаалалт үзүүлдэг бөгөөд энэ нь 150 хэмийн орчим температурт давсны уусмал эсвэл далайн усанд өртөх үед маш чухал ач холбогдолтой. Ислийн хүчилд тэсвэртэй байх шаардлага гарах үед Hastelloy C-276 материал бүтцийн хувьд маш сайн тэсвэрлэж чаддаг. Шинжилгээнд үзүүлснээр 30% хүхрийн хүчилд температур ихсэх үед ч гэсэн жилд 0.1 мм-ээс бага хурдаар исэлддэг. Хүчилтөрөгчтэй хүчил, хлорын диоксид эсвэл хүчтэй фторлогчит уусгагчийн нөхцөлд ажиллах үед PTFE эсвэл ETFE-р бүрхэгдсэн пластик хальс ашиглах нь зүйтэй. Эдгээр материалууд химийн урвалд орохгүй бөгөөд бодисууд нэвтрэхээс сэргийлдэг. Санхүүгийн өгөөж ч мөн л хэмжигдэхүйц юм. 2023 оны Ponemon Institute-ийн судалгаагаар сайн материал сонгосноор коррози удирдлагын системд гэмтэл учруулах, хэвлийн алдагдал үүсгэхэд компанийн дундаж зардал болох ойролцоогоор $740,000-ийг бууруулж болно.

Бүс 1/2 нутаг дээр аюулгүй ажиллах зөвшөөрлийн ASME B73.3 ба PED 2014/68/EU

Эвдэлтэй орчинд ажиллах үед зөвшөөрлийн баталгаажуулалт нь зөвхөн бичиг хэрэг гаргахаас хэтэрч, аюулгүй ажиллагааны суурь болдог. ASME B73.3 стандарт нь Америкийн Нэгдсэн Улсуудад төвөөс зугтах насосыг хэрхэн загварчлах, шалгах аргачлал ба үйлдвэрлэлд ашигладаг материалуудын бүрэн дагалдах бичиг баримтын шаардлагуудыг хамран хамгаалалттай савны бат бөх байдал, даралт тэсвэрлэх системийн баталгаажуулалт, мөн бүх материалын хяналтын бүрэн хяналтыг шаардана. Атлантын далайн нөгөө талд PED 2014/68/EU дүрэм Европын Холбооны байгууламжуудад ижил түвшний стандартыг тогтоодог. Энэ нь ATEX зааврын дагуу галын эх үүсвэрийг удирдах, цахилгаан статикийн эрсдэлийг удирдах, мөн 1-р бүс болон 2-р бүсийн аюултай бүсийн эрсдэлийн үнэлгээний нарийвчилсан бичилтүүдийг хадгалах зэрэг үндсэн аюулгүй байдлын шаардлагуудыг хангасан байхыг шаарддаг. Нийлмэл органик нэгдлүүд эсвэл шатах уусгагчуудыг ашигладаг үйлдвэрүүд эдгээр хоёр гол зөвшөөрлийг заавал шалгаж баталгаажуулах ёстой. Ийм байдлаар баталгаажуулахгүй байвал OSHA-ийн Технологийн Аюулгүй Байдлын Удирдлагын дүрмийн хүрээнд хүндэвтэр асуудал үүсч, компанийг шалгалтанд баригдсан алдаа бүрт хагас сая доллар ба түүнээс дээш торгууль төлөх шийтгэлд оруулж болзошгүй.

Иж бүрдэл тохируулах: Хурдан уурших, тасралттай, маш их коррозитой шингэнтэй ажиллах

Өөрөө цахилгаанжуулах найдвартай ажиллагаа, хийн сэргээлтийн гогцоо ба бага NPSH шахах нөхцөл

Химийн боловсруулалтын орчинд стандарт цахилгаан насоснууд нь хурдан уурших хүчилтөрөгчийн шилжүүлэлт, уусгагчийн сэргээлт эсвэл вакуумын тусламжтайгаар сумпнаас шүүрүүлэх зэрэг ажиллагаанд ихэвчлэн хангалтгүй байдаг. Хэрэв насосны бие дахин уур хийд дотор нь баригдвал агаарын түгжрэл үүсдэг. Мөн NPSH-ийн доогуур түвшний нөхцөл байдал нь ихэвчлэн кавитацийн гэмтэл эсвэл анхдагч урсгалын алдагдалд хүргэдэг. Шийдэл нь газрын хийг цуглуулах гогцоог агуулсан захидалт систем юм. Эдгээр тохируулгууд нь шууд гаргалтын хоолой эсвэл цэвэрлэх тоног төхөөрөмж рүү уур хийг цуглуулан чиглүүлдэг бөгөөд ингэснээр агаарын түгжрэлийн асуудлыг үр дүнтэй шийдвэрлэдэг. Гидравликийн сайжруулалтын тулд ихэнх суурилагууд томорсон спираль камеруудыг суурилуулдаг, импеллерийн зайг нарийвчлан тохируулдаг, мөн тусгай соруурын диффузеруудыг нэмдэг. Эдгээр өөрчлөлтүүд NPSH 1.5 метрээс доош унахад ч тогтмол урсгалын хурдыг хадгалахад тусалдаг. Өнгөрсөн жилийн Насосны салбарын шинжилгээний дагуу нэг их шатахуун боловсруулах үйлдвэрт бензол шилжүүлэх насосуудаа дээр дурдсан бүх өөрчлөлтүүдийг хийснээр хүлээгдээгүй зогсолтыг ойролцоогоор 40% бууруулсан гэж тайлагнажээ.

Туршлага: Хүчиллэг саармагжуулалтын цуглуулга (pH 0.8–2.1, 30% HSO) Өөрчлөлт хийсэн өөрийгөө анхдагч усны насос ашиглан

Хүхрийн хүчил саармагжуулах цуглуулгад байнгын ажиллаж байгаа онцгой химийн үйлдвэр насосны дахин давтан гэмтэл гардаг байв — pH 0.8–2.1 ба 30%-ийн концентрацитай ажиллаж байсан. Ердийн насоснууд долоо хоногийн дотор хэтэрхий идэвхтэй идэгдэж, хийн нэвтрэлт насосны хатаа ажиллага болон таглах системийн гэмтлийг давтан үүсгэдэг байв. Инженерийн шийдэл нь дараах зүйлийг багтаасан:

• Бусад материалуудыг шинэчлэх : Хастеллои C-276-ийн импеллер ба PTFE-р бүрсэн корпус
• Гидравлик дахин загварчилалт : Овоорхог материал ба нэгтгэсэн хийг хүлээн авах чадвартай нээлттэй хоёр савхтай вортекс импеллер
• Багажны систем : Даралттай хос механик таглах систем, тусгай шингэнийг хянах болон автомжуулсан нунтаглал илрүүлэх системтэй
• Анхдагч ажиллагаа сайжруулах : Холбоотой соруулах нэмэлт модуль нь 12 секундын дотор дахин эхлэх боломжийг олгоно

Шинэчилсэн нэгж нь 18 сарын тасралтгүй ажиллагааг хангаж, жилийн үйлчилгээний зардлыг 65 мянган ам.доллароор бууруулж, аюулгүй байдлын хувьд маш чухал нунтаглалыг бүрмөсөн арилгасан (Chemical Processing Journal 2024).

Турбины дизайны хэтрэлт: Гидродинамик үр дүнтэй байдлыг химийн тогтвортой байдлаар тэнцвэржүүлэх

Химийн салбарт зориулсан түлхэгчийн тохиромжтой загварыг сонгох нь шингэнийг хэр сайн хөдөлгөх, материалууд удаан хугацаанд ажиллах чадвартай эсэх гэсэн хоёр хооронд хүнд сонголт хийхийг шаардана. Хөвчний хэлбэр, хэчнээн ширхэг хөвчтэй байх, гарах цэгийн байрлал зэрэг нь даралтын гарц, энергийн хэрэглээ, цэвэр эерэг суултын толгой шаардлага зэрэгт нөлөөлдөг. Гэсэн хэдий ч хүчтэй шимэгчидтэй ажиллах үед эдгээр онцлогууд нь шингэний урсгал хурдан байдаг хэсгүүдэд элэгдэл, идэвхжилт эсвэл стресс дор трещин үүсэх зэрэг асуудлыг хурдасгаж болно. Жишээ нь хөвчний муруй байдаг. Хөвчийг илүү их муруй болгох нь тодорхой давуу талтай даралт үүсгэдэг ч энэ нь зарим хямрал үүсгэдэг. Муруй байдал нь тодорхой цэгт илүү их турбулент болон илүү өндөр таталтын хүчийг үүсгэдэг тул хүчил, хлорын нэгдэл агуулсан орчинд коррозийн асуудлыг илүү ихээр хурдасгадаг бөгөөд үйлдвэрийн инженерүүд энэ асуудалтай тогтмол тулгардаг.

Засварыг зөв хийх гэдэг нь шахуургын дугуйны хэлбэрээ бодитоор шингэн яаж занах вэ гэдэгт тохируулахыг хэлнэ. Хонхорлогдсон дугуйнууд нь их хэмжээний хатуу жижиг хэсгүүд эсвэл хийн бөмбөлгүүд оршдог үед илүү сайн ажилладаг тул эдгээр материалыг саармагжуулдаг. Нээлттэй эсвэл хагас нээлттэй загваруудыг ажиллуулсны дараа цэвэрлэх нь илүү хялбар бөгөөд ихэвчлэн бөглөрдөггүй. Зарим хувилбарууд нь хатуулагдсан гадаргуутай эсвэл тусгай давхаргаар бүрхэгдсэн байдаг тул шингэнийг системийн дотор зөв замаар урсах боломжийг олгохдоо бүрэн хадгалагддаг. Тооцооллын шингэний динамик (CFD) хэрэгслүүд нь соруурын даралт, үр ашиг, эерэг соруурын толгой шаардлага зэрэг параметрүүдийг нарийвчлан тохируулахад тусалдаг. Ижил хэрэгслүүд нь коррозийн туршилтыг хурдасгаж, материалууд химийн бодисуудад тэсвэртэй байх эсэхийг шалгаж чаддаг. Эцэст нь нэг шингэнд ажилладаг зүйл нөгөө шингэнд бүрмөсөн амжилтгүй болох магадлалтай. Зуурмай, элсэрхэг чанар, уурших хандлага, хүчиллэгийн түвшин зэрэг хүчин зүйлс бүгд тодорхой шахуургын дугуйны тохиргоо руу чиглүүлдэг. Сайн дизайн гэдэг нь зөвхөн цаасан дээрх тоонуудыг сайхан харагдуулах талаар биш, харин үйл ажиллагааг удаан хугацаанд гөлгөр, аюулгүй явуулах талаар юм.

Түгээмэл асуулт

Яагаад химийн үйлдвэрт тусгай зориулалтын өөрөө соруулагч усны насос шаардлагатай вэ?

Химийн үйлдвэрүүд стандарт усны насосоор аюулгүй, найдвартай байдлаар зохицуулах боломжгүй хатуу ба идэвхтэй бодисуудтай ажилладаг. Тусгай зориулалтын өөрөө соруулагч усны насосууд нь идэвхжлийг тэсвэрлэх, аюулгүй байдалын дүрмийг хангах, мөн ийм хүнд нөхцөлд найдвартай ажиллахуйц байдлаар зохион бүтээгддэг.

Химийн боловсруулалтын орчинд идэвхжлийн эсрэг тэсвэр тэвчэх материалуудыг ямар материалуудыг санал болгох вэ?

Дуплекс нержис шингэн ган, Хастелой, PTFE эсвэл ETFE шиг термопластик давхарга зэрэг материалыг химийн боловсруулалтанд хэрэглэдэг идэвхитэй бодисуудаас үүдэлтэй идэвхжлийг тэсвэрлэх чадвараараа өндөр түвшинд санал болгодог.

Аюулатай орчинд ашиглагдах насосуудад ямар гэрчилгээ шаардлагатай вэ?

Аюулатай орчинд ашиглагдах насосууд нь Солонгос Америкт ASME B73.3, Европын Холбоонд PED 2014/68/EU гэх мэт гэрчилгээ шаарддаг. Эдгээр гэрчилгээ нь насосууд эвдрэлтээс хамгаалах, эрсдэлийн үнэлгээний баримт бичиг зэрэг аюулгүй байдалын шаардлагыг хангасан эсэхийг баталдаг.

Импеллерийн загварыг захидалт болгох нь ямар химийн хэрэглээнд ашигтай вэ?

Импеллерийн загварыг захидалт болгох нь насосны гидродинамик үр дүнт чадавх ба химийн тогтвортой байдлыг сайжруулдаг. Тохиромжтой импеллерийн загвар нь элэгдэл, хонхор, трещинийг урьдчилан сэргийлж, насосыг идэвхтэй, идэмхий шингэнтэй илүү үр дүнтэй ажиллуулахад тусалдаг.