Come selezionare la pompa centrifuga giusta per il trasporto di prodotti petroliferi

Nell'ingegneria petrolchimica, nella miscelazione di oli lubrificanti, nel carico/scarico di carburante e nella gestione dei depositi di petrolio, il trasferimento di prodotti petroliferi è un'operazione frequente e critica. La scelta della pompa centrifuga sbagliata può comportare, nella migliore delle ipotesi, una portata insufficiente e una bassa efficienza, e nella peggiore delle ipotesi perdite di tenuta meccanica, grippaggio dell'albero dell'apparecchiatura o persino incendi ed esplosioni.

In qualità di ricercatore di macchinari a fluido, questo articolo, dal punto di vista di un decisore in materia di selezione, combina i principi della meccanica dei fluidi e le condizioni operative in loco per scomporre i 6 passaggi fondamentali per la selezionepompe centrifugheper il trasferimento di prodotti petroliferi.

1. Chiarire le proprietà fisiche e chimiche dei prodotti petroliferi

Prima di aprire il manuale di selezione analizzare innanzitutto le caratteristiche del mezzo convogliato. A differenza dell’acqua, i prodotti petroliferi hanno parametri che influiscono notevolmente sulle prestazioni della pompa.

Viscosità

La viscosità è il fattore determinante principale per la selezione.

• Prodotti petroliferi a bassa viscosità (ad esempio benzina, diesel, nafta leggera):La viscosità è vicina a quella dell'acqua e sono adatte le pompe centrifughe convenzionali. Si noti che tali fluidi hanno un'elevata pressione di vapore e sono soggetti a cavitazione, pertanto è necessario prestare particolare attenzione all'altezza di aspirazione positiva netta disponibile del sistema.
• Prodotti petroliferi a media e alta viscosità (ad esempio olio lubrificante, diesel pesante, petrolio greggio):Quando la viscosità cinematica supera i 50 cSt, l'efficienza delle pompe centrifughe diminuisce notevolmente. In questo caso, se viene ancora selezionata una pompa centrifuga comune, devono essere considerati i fattori di correzione della viscosità (ad esempio, conversione secondo gli standard HSI), oppure deve essere selezionata direttamente una pompa rotativa; se si insiste su una pompa centrifuga, si dovrà scegliere un modello speciale a canale ampio, progettato per alta viscosità.

Lubrificazione e corrosività

I prodotti petroliferi hanno determinate proprietà autolubrificanti, che sono vantaggiose per la durata delle tenute meccaniche. Tuttavia, è necessario prestare attenzione:

• Terreni contenenti zolfo/acidi:Devono essere selezionati materiali resistenti alla corrosione (304 per corrosione debole, 316/316L per zolfo medio e alto e mezzi fortemente corrosivi) per evitare la contaminazione dell'olio da parte della ruggine derivante dalla corrosione dell'acciaio al carbonio.
• Anidro/contenente acqua:Alcuni prodotti petroliferi (ad esempio, cherosene per aviazione) sono estremamente sensibili all'acqua, pertanto il materiale del corpo della pompa deve essere disidratato o devono essere selezionati materiali antiruggine.

Punto di infiammabilità e infiammabilità

Per il trasferimento di fluidi a basso punto di infiammabilità come benzina e benzene, la classificazione a prova di esplosione è un indicatore obbligatorio. È necessario selezionare un motore completamente antideflagrante (Ex d II BT4 o superiore), la girante può essere in bronzo per ridurre il rischio di scintille da attrito e l'intera macchina deve essere adeguatamente messa a terra per l'elettricità statica.

2. Calcolare accuratamente i parametri operativi per corrispondere alle prestazioni principali della pompa

Il calcolo accurato dei parametri operativi migliora l'efficienza e riduce il consumo energetico.

Requisito di portata

Prenota un margine di fluttuazione del 10%–20% in base al volume di trasferimento effettivo; selezionare pompe centrifughe a doppia aspirazione per grandi portate e piccole pompe centrifughe monostadio per piccole portate e dotarsi di un dispositivo di conversione di frequenza per condizioni operative con grandi fluttuazioni.

Calcolo della testa

Prevalenza effettiva richiesta = quota di mandata + resistenza della tubazione + resistenza locale. La prevalenza nominale per la selezione sarà superiore del 10%–15% rispetto alla domanda effettiva per riservare un margine.

Condizioni di temperatura operativa e di aspirazione

Selezionare guarnizioni e materiali resistenti alle alte temperature per i prodotti petroliferi ad alta temperatura e considerare l'anticoagulazione per i prodotti petroliferi a bassa temperatura; calcolare la prevalenza netta di aspirazione positiva e selezionare pompe centrifughe autoadescanti per condizioni di aspirazione sfavorevoli per evitare la cavitazione.

3. Prevalenza netta di aspirazione positiva (NPSH)

I prodotti petroliferi hanno solitamente un'elevata pressione di vapore saturo e hanno maggiori probabilità di vaporizzare, soprattutto in ambienti ad alta temperatura.

• Prevalenza di aspirazione positiva netta disponibile (NPSHa):Determinato dal sistema di tubazioni in loco (altezza del livello del liquido del serbatoio di stoccaggio, perdita della tubazione di aspirazione, pressione atmosferica, pressione del vapore del prodotto petrolifero).
• Prevalenza di aspirazione positiva netta richiesta (NPSHr):Determinato dalla pompa stessa.

Regola di selezione:NPSHa ＞ NPSHr + 1,0 m (margine di sicurezza)

Per il trasferimento di prodotti petroliferi, la progettazione del lato di aspirazione è spesso più importante della pompa stessa. Raccomandazioni:

• Adottare il più possibile installazioni allagabili.
• Se l'autoadescamento è obbligatorio, selezionare una pompa centrifuga autoadescante, installare una valvola di fondo sul tubo di aspirazione e controllare l'altezza di aspirazione entro 2 m.

4. Sistema di tenuta: la linea di difesa principale contro le perdite

La perdita di prodotti petroliferi non rappresenta solo una perdita economica ma anche un potenziale pericolo per la sicurezza. Per il trasferimento di prodotti petroliferi, la scelta delle tenute meccaniche è fondamentale. In base alle proprietà del prodotto petrolifero, si consiglia la seguente selezione a più livelli:

1.Tenuta meccanica singola + Piano di Flussaggio Piano 01/02

Adatto per prodotti petroliferi non pericolosi e non volatili (ad es. olio lubrificante comune, diesel). Autolavaggio con il mezzo pompato per rimuovere il calore dalla superficie di tenuta.

2.Tenuta meccanica singola + Piano di Flussaggio Piano 11

Configurazione standard, che porta il mezzo ad alta pressione dall'uscita della pompa per lavare la camera di tenuta, adatta per la maggior parte dei prodotti petroliferi puliti.

3.Tenuta meccanica tandem (API 682 Plan Plan 52/53)

Altamente raccomandato per fluidi altamente volatili e tossici come benzina, benzene e toluene. Questa struttura adotta guarnizioni a due stadi con fluido isolante iniettato (olio bianco o glicole etilenico). Anche se la tenuta primaria perde, i prodotti petroliferi non fuoriescono nell'atmosfera ma confluiscono in un serbatoio di sicurezza, migliorando notevolmente la sicurezza.

5. Selezione dei materiali: dalla ghisa all'acciaio inossidabile

Per il trasferimento di prodotti petroliferi, la selezione del materiale segue la logica seguente:

• Ghisa/acciaio fuso:Adatto per prodotti petroliferi leggeri non corrosivi a temperatura normale (ad esempio diesel, olio lubrificante), con le prestazioni di costo più elevate.
• Acciaio inossidabile 304 (CF8):Adatto per fluidi debolmente corrosivi, olio bianco per uso alimentare e prodotti petroliferi di chimica fine sensibili agli ioni ferro.
• Acciaio inossidabile 316 (CF8M):Adatto per petrolio greggio o intermedi chimici con elevati ioni cloruro e acidità.

Inoltre, per gli idrocarburi a bassa temperatura, i gas liquefatti (ad esempio propano a bassa temperatura) o l'olio per il trasferimento di calore ad alta temperatura, devono essere selezionati materiali speciali resistenti alle basse/alte temperature e le corrispondenti strutture di raffreddamento/riscaldamento dei cuscinetti.

6. Considerazioni sull'efficienza energetica e sui motori

Il trasferimento dei prodotti petroliferi richiede spesso un funzionamento continuo a lungo termine e i costi del consumo energetico non possono essere ignorati.

• Grado di protezione antideflagrante: determinare il grado di protezione antideflagrante del motore in base alla classificazione dell'area in loco (Zona 1 o Zona 2). Lo standard comune è Ex d II BT4 (tipo ignifugo, adatto alla maggior parte degli scenari petrolchimici).
• Standard di efficienza energetica (IE3/IE4): si consigliano motori con grado di efficienza energetica IE3 o superiore. Sebbene il costo di approvvigionamento iniziale sia leggermente più elevato, la differenza di prezzo può solitamente essere recuperata entro 1-2 anni a fronte dell’aumento dei prezzi dell’elettricità.
• Controllo della frequenza variabile: se la portata del trasferimento del prodotto petrolifero necessita di regolazioni frequenti, si consiglia un convertitore di frequenza variabile (VFD). La regolazione della velocità tramite conversione di frequenza anziché strozzamento della valvola può far risparmiare dal 20% al 40% di energia elettrica.

Conclusione

La scelta della pompa centrifuga giusta per il trasferimento dei prodotti petroliferi non deve essere complicata. Con una chiara comprensione delle caratteristiche del vostro prodotto petrolifero, dei parametri operativi e dei requisiti applicativi, combinati con il supporto tecnico professionale e le soluzioni di prodotto di Teffiko, potete trovare un'apparecchiatura che fornisce prestazioni affidabili per molti anni.

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