Как выбрать насос для растворителя без ошибок и перерасхода

Для подбора насоса принципиальны три характеристики перекачиваемого вещества: группа взрывоопасности, давление насыщенных паров и вязкость.

По классификации ATEX большинство промышленных органических растворителей относятся к группе IIA — ацетон, толуол, ксилол, уайт-спирит, этилацетат, бутилацетат. Диэтиловый эфир и этиленоксид входят в более опасную группу IIB.

Это разграничение определяет допустимую маркировку насосного агрегата: оборудование с маркировкой Ex IIA нельзя применять для растворителей группы IIB — это уже не технический, а юридический и страховой вопрос.

Давление насыщенных паров влияет на работу уплотнения. У ацетона при 20 °C оно составляет около 230 мм рт. ст. — почти треть атмосферы.

В зоне трения торцевого уплотнения температура всегда выше температуры жидкости, что создаёт условия для локального вскипания и образования паровых каверн. Уплотнение теряет герметичность, и летучий растворитель испаряется непосредственно в рабочую зону.

Именно поэтому для летучих и легковоспламеняющихся сред предпочтительны конструкции без традиционного торцевого уплотнения.

Вязкость большинства растворителей — менее 5 мПа·с, что ниже вязкости воды. Это важно при выборе объёмных насосов: шестерённые и роторные насосы при работе с маловязкими жидкостями имеют значительные внутренние перетечки через зазоры, что снижает объёмный КПД.

Центробежные насосы с такими жидкостями работают хорошо, однако требуют тщательного расчёта NPSH во избежание кавитации.

Нержавеющая сталь AISI 316 стойка к большинству ароматических и алифатических растворителей — толуолу, ксилолу, уайт-спириту, этилацетату, бутилацетату.

Для хлорированных растворителей (трихлорэтилен, дихлорметан) также применима, хотя при повышенных температурах возможна питтинговая коррозия. Hastelloy C-276 используют там, где AISI 316 недостаточно — в частности, при работе с хлорированными соединениями при температурах выше 40 °C.

PVDF часто воспринимают как химически универсальный полимер. Это не так. Материал отлично работает с кислотами, щелочами и галогенами, но не стоек к полярным кетонам и некоторым сложным эфирам.

При длительном контакте с ацетоном или ДМСО PVDF набухает и теряет механическую прочность. Согласно таблице химической стойкости, рейтинг PVDF для ацетона при 20 °C — «3» (не рекомендуется).

PP показывает рейтинг «B–C» для большинства растворителей; для ароматики — ненадёжен при повышенных температурах.

Для уплотнений стандарт при работе с растворителями — FKM (фторкаучук, торговое название Viton) или PTFE. FKM стоек к ароматическим углеводородам и большинству эфиров, однако не совместим с метанолом и некоторыми кетонами — при контакте с метанолом FKM набухает и разрушается.

EPDM (этилен-пропиленовый каучук) категорически не подходит для ароматики: набухает за несколько суток. NBR (нитрильный каучук) допустим для алифатических углеводородов, но деградирует при контакте с ароматикой и кетонами.

При смене перекачиваемого продукта на другой тип растворителя всегда проверяйте совместимость уже установленных эластомеров — это основная причина внеплановых остановок на производствах лакокрасочных материалов.

Химически стойкий насос для растворителей с корпусом из AISI 316 и PTFE-уплотнениями перекрывает большинство промышленных применений.

Для экзотических растворителей или смесей — запрашивайте таблицу химической стойкости у производителя конкретной модели.

Работа насосного оборудования во взрывоопасных зонах в Украине регламентируется техническим регламентом ТР ТС 012/2011.

Зона 1 — место, где взрывоопасная смесь присутствует периодически при нормальных условиях. Зона 2 — место, где смесь может образовываться только при аварии.

Большинство участков перекачки растворителей относятся к зоне 2, при наличии открытых ёмкостей или частого растаривания — к зоне 1.

Взрывозащищённый электродвигатель и правильные материалы уплотнений не решают проблему статического электричества. Это отдельная физическая угроза, которую часто недооценивают.

При движении жидкости через трубопровод между молекулами жидкости и стенкой трубы происходит разделение зарядов — жидкость накапливает статический заряд. Скорость накопления зависит от электрической проводимости жидкости.

Неэлектропроводные жидкости (проводимость менее 50 пСм/м) накапливают заряд быстро и рассеивают его медленно. К ним относятся толуол, ксилол, гексан, уайт-спирит, диэтиловый эфир.

Полярные растворители — ацетон, метанол, этанол — проводят ток значительно лучше и накапливают заряд медленнее, однако при изоляции от земли (например, в пластиковой ёмкости) также представляют опасность.

Минимальная энергия воспламенения большинства горючих растворителей составляет около 0,2 мДж — это в пять раз меньше едва ощутимого разряда статического электричества при прикосновении рукой (около 1 мДж).

Разряд, который человек даже не почувствует, способен воспламенить паровоздушную смесь над ёмкостью с толуолом.