溶剤処理: 適切なポンプ技術を求めて

Jul 27, 2023

それを回避する方法はありません。 誰かが処理ポンプを使用する産業部門に属している場合、おそらく溶剤に遭遇するでしょう。 溶媒は反応性化合物として機能し、他の物質を溶解して新しい混合物を作成したり、他の化学物質を作成したりするように設計されています。 溶剤の性質上、機器やスタッフに悪影響を及ぼさずに溶剤が適切に処理されるようにするには、慎重な注意が必要です。

溶剤には多くの種類があり、そのほとんどは薄い液体の形であり、一般的な製品が適切かつ最適に機能することを可能にします。 例としては、乾燥が早く、その完全性を長期間維持する塗料、工業用クリーナーや脱脂剤などが挙げられます。 溶剤を一般的に扱う業界には、石油とガス、廃水、自動車、コーティングおよびペイントなどが含まれます。

特定のポンプ技術では溶媒を処理できますが、多くのオペレータは遠心ポンプを選択しています。 ほとんどのオペレーターは、このテクノロジーと、溶剤などの水のような液体を効果的に処理するその能力に精通しています。 遠心ポンプは広く入手可能であるため、他のポンプ技術よりも安価なソリューションであるという評判もあります。

この記事では、容積式スライディング ベーン ポンプが溶剤に関して検討する価値のあるもう 1 つのポンプ技術である理由について説明します。

最も古いポンプ技術の 1 つである遠心ポンプは、運動エネルギー、速度、運動量を使用して液体を移送します。 これらのポンプには動力を供給するためのエンジンまたは電気モーターが必要で、インペラを回転させて流体を移動させるのに十分なエネルギーを生み出します。 流体はポンプの吸込側に入り、インペラ室に移動します。 インペラとそのブレードが回転すると、流入する流体に勢いが生じます。

インペラを囲むケーシングには、面積が増加する渦巻き状の通路があり、インペラから出る液体を収集し、その速度エネルギーの一部を追加の圧力に変換します。 このケーシング通路はポンプの吐出ノズルにつながり、吐出配管内に押し込まれます。 遠心ポンプは液体移送およびプロセス用途で一般的であり、多くのオペレータがその動作範囲の広さを理由に挙げています。

スライディングベーンポンプは、ローターが回転すると後退してスライドする一連のベーンを備えたローターを備えています。 この滑り運動により液体が流入する部屋が形成され、ローターが回転すると液体が出口に移動し、ポンプ室が絞り込まれて液体が排出されます。 ローターが回転するたびに、一定量の流体が移動し、滑りの可能性はほとんどありません。 ポンピング圧力の変動はスライディング ベーン ポンプの流量にほとんど影響を与えず、オープンフロー プロファイルによりポンプ内に穏やかで低せん断の環境が提供されます。

スライディングベーンポンプの動作原理により、動作寿命全体を通じて一貫した容積を実現できるだけでなく、性能を損なうことなく、極薄液体 (0.2 センチポアズ [cP]) から 22,500 cP までの幅広い液体を処理することができます。 。

遠心ポンプは、溶媒を含む複数の液体に対して実証済みの技術です。 これらのポンプは、あらゆる種類の溶媒を処理できるコンパクトで堅牢な設計を特徴としています。 一例では、溶媒であるフェノールを使用して、処理と移送における遠心ポンプの有効性を示します。 フェノールは石油由来の原料から作られ、エポキシ、洗剤、除草剤、化粧品、日焼け止め、アスピリン、および多数の医薬品を含むいくつかの最終製品の製造に使用されます。

フェノールは多くの一般的な製品の製造に不可欠ですが、皮膚に接触すると有害な性質があるため、慎重な取り扱いが必要です。 さらに、フェノールはその固有の特性により制御が困難です。

具体的には、フェノールは約 90 F (32 C) で凍結します。 その温度に達すると、どろどろの液体に変化し始め、ポンプの機能に支障をきたす可能性があります。 遠心ポンプはフェノールの凝固点以上の温度を維持でき、物質が中断されることなく継続できるように最適な流量を備えているため、フェノールを効果的に処理できます。 一部の遠心ポンプは、毎分 1,400 ガロン (gpm)、または毎時 320 立方メートルのガス (m3/hr) もの流量を達成でき、最高温度 450 °F (232 ℃) の物質を処理でき、場合によっては、ポンプのメーカーによってはさらに高くなります。

遠心ポンプは、液体や溶媒を扱うための最も手頃なポンピング技術の 1 つでもあり、コンパクトなパッケージで効率的な処理能力を提供します。 また、遠心ポンプはコンパクトな性質を持っているため、オペレータは各ポンプに十分なスペースを割かなくても、遠心ポンプを施設に簡単に取り付けることができます。

遠心ポンプのもう 1 つの利点は、使いやすさです。 これらは、世界で最も人気のある処理ポンプの 1 つとして機能し、多くのオペレーターがすでにそれらの使用に精通していることを意味します。 多くのオペレータは、これまでの経験があるため、今後発生する可能性のある問題に対処できるため、その知識はメンテナンスにも及びます。

さらに、遠心ポンプは連続運転が可能であり、通常はシャフト シール内にのみ接触要素を備えています。 これにより、遠心ポンプは同様のタイプのポンプよりも長持ちします。

溶媒の処理における遠心ポンプの有効性にもかかわらず、この技術にはいくつかの欠点があります。 フェノールの例もその 1 つです。 フェノールの取り扱いに関しては、多くのオペレーターは密閉型米国規格協会 (ANSI) の遠心ポンプを選択します。

これらのタイプの遠心ポンプを使用する場合の欠点は、メカニカル シールにあり、動作中の振動やラジアル荷重によって故障しやすい可能性があります。 すべてのポンプ故障の約 80% はシールから始まり、交換には最大 3,000 ドルの費用がかかる場合があります。 メカニカル シールを年間を通じて繰り返し交換する必要がある場合、特に施設全体で同じテクノロジーを使用している場合、付随コストが急速に上昇する可能性があります。

フェノールも危険です。 ポンプの修理が必要な場合、オペレータは作業を開始する前にポンプをフラッシュして汚染除去し、ポンプを数時間から最長 10 時間までオフラインにしておく必要があります。 ただし、シール型ポンプはシールレス型ポンプよりも安価であるため、オペレーターは処理施設に、より手頃な価格の技術を装備することができます。 これらのポンプは依然として良好に機能しますが、制限があります。

シールレス遠心ポンプは、フェノールを取り扱う際のこれらの欠点のほとんどに対処しますが、その他の欠点が浮上するのを防ぐことはできません。 たとえば、ポンプの動作中にキャビテーションが発生したり、フェノールの場合に起こりやすい液体の粘度が上昇した場合、ポンプのシャフトとインペラの位置がずれて、致命的な故障が発生します。

さらに、遠心ポンプは、広い動作範囲で全体的に効率的ですが、最高効率点 (BEP) 内で動作するときに最高の機能を発揮します。 BEP はポンプの最適な動作点として機能します。 この特定の動作条件を維持することは有利ですが、一般的に期待されるものではありません。

遠心ポンプは、BEP 付近で動作しない場合、増幅された負荷に耐えます。 これらの負荷は個々のコンポーネントのサービスファクタを超えており、その多くは BEP からのわずかな差異に合わせて経済的に最適化されています。 これにより、ベアリングとシャフトに過剰な応力が生じ、たわみ、早期摩耗、摩擦接触、漏れ経路の発生、製品の汚染につながる可能性があります。

磁気駆動遠心ポンプは、外部ベアリングの代わりにブッシングを備えているため、より不安定な状況にあり、その結果 BEP の柔軟性が狭くなります。 全体として、遠心ポンプを BEP またはその近くで動作させることは、長期的な信頼性にとって不可欠です。

スライディングベーンポンプは薄い液体に適しているため、溶媒の処理や混合に最適です。 これらのポンプは、漏れ箇所がほとんどなく、内部クリアランスが狭い設計になっているため、漏れが起こりにくくなっています。 ポンプによっては、経年劣化により摩耗部品が侵食され、内部スリップが発生することがあります。

スライディングベーンポンプでは、ベーンが摩耗しても動的シールを維持するように設計されているため、内部クリアランスが最適な状態に保たれます。 時間が経つにつれてベーンが摩耗すると、その残骸がローターから滑り落ちてシリンダーとの接触を維持します。 これにより、ポンプの寿命期間中、容積の一貫性が保たれます。

遠心ポンプと同様に、オペレータはシール付きスライディング ベーン ポンプとシールレス スライディング ベーン ポンプのどちらかを選択できます。 他のポンプ技術と同様に、スライディング ベーン ポンプでもメカニカル シールは時間の経過とともに故障する傾向があります。 その理由は、メカニカルシールは摩耗部品であるため、継続的に繰り返し使用すると当然磨耗してしまいます。

シールレスポンプにはこの欠点がありません。 シールがないということは、漏れの心配が少ないことを意味します。これは、作業者や環境にとって危険な溶剤が多いため、溶剤にとって不可欠です。 シールがなければ、交換する摩耗部品も 1 つ少なくなります。 スライディング ベーン ポンプの構成により、金属と金属の接触がないことが保証され、この特徴により空運転が可能になり、低粘度の液体を扱うことができます。 スライディングベーンポンプは、かじりやポンプの寿命や性能に影響を与えることなく空運転できるため、オペレータは汚染や製品損失を気にすることなく、ポンプからストリップ溶剤をラインに入れて同じポンプに別の溶剤を流すことができます。 これは、オペレーターが異なる液体に対して複数のポンプを使用する代わりに、複数の溶媒に対して 1 つのポンプを使用したい場合に重要な利点です。

ドライラン機能は、溶剤を扱うオペレーターにとっても有益です。 ほとんどの溶剤は潤滑性が低いため、空運転できないポンプには溶剤を処理する前に潤滑液が必要です。 ただし、スライディング ベーン ポンプは空運転する可能性があるため、溶剤による潤滑の欠如は悪影響を及ぼしません。 この技術により、潤滑を必要とせずに、それ自体で加工できます。 さらに、スライディング ベーン ポンプはどちらの方向でも動作できるため、オペレータは柔軟に動作できます。

低粘度の液体の場合、スライディングベーンポンプは最小限の液体粘度を必要としません。 これらのポンプは、極薄液体 (0.2 cP) から 500 cP もの濃厚液体まで対応します。 小さな粒子も、スライディングベーンポンプは最大 40% の濃度で処理できるため、心配する必要はありません。

スライディングベーンポンプは、低正味正吸込揚程 (NPSH) 用途での連続キャビテーション下でも非常によく機能します。 揮発性液体は他のポンプ技術では問題となる可能性があるため、これは溶剤処理において重要な役割を果たします。 蒸気圧が高くなると、遠心ポンプなどの他のポンプ技術ではキャビテーションが発生し、インペラが侵食されます。 スライディングベーンポンプは、これらのポンプを通る流れが同等の技術よりも穏やかであるため、多相の蒸気/液体混合物を適切に処理します。

スライディングベーンポンプも完璧ではなく、溶剤に関しては独自の欠点があります。 このテクノロジーは動的に作動します。つまり、差圧に依存してベーンを完全に作動させます。 スライディング ベーン ポンプの流量が安定していれば、最適に機能します。 高粘度用途では、差圧が低いとスライディング ベーン ポンプの性能に悪影響が生じ、予測不能で非効率的になります。

35 ポンド/平方インチ (psi) (2.4 bar) 以下の低圧力では、流量と吸引真空が低下する可能性があり、これはベーンが完全にかみ合わなくなることを意味します。 技術の性質 (および名前) を考慮すると、スライディング ベーンが意図したとおりにスライドしない場合、ポンプは意図したとおりに動作しません。

高粘度と低い差圧の組み合わせはスライディングベーンポンプにとって厳しいものですが、その逆の場合にはそれ自体の問題が発生します。 スライディングベーンポンプは効果的に動作させるためにより高い圧力を必要とするため、高圧は致命的ではありません。 ただし、圧力が過度に高いと、ポンプやその内部コンポーネント (シリンダーやベーンなど) が激しく摩耗する可能性があります。 これらのコンポーネントの完全性は、他の非容積式ポンプよりも大きく損なわれます。

スライディングベーンポンプの温度範囲も、同等の技術ほど広くありません。 スライディングベーンポンプは、ほとんどの場合、最低 -40 °F (-40 ℃) から最高 350 °F (176 ℃) まで機能します。 同等のポンプ技術は、その完全性を損なうことなくこれらのしきい値を超えることができます。

溶媒の処理と混合に関しては、オペレーターは各ポンプ技術の利点を比較検討する必要があります。 遠心ポンプは、溶媒やその他の物質を処理する際にオペレーターにとって頼りになるテクノロジーです。 しかし、多くの人はスライディングベーンポンプの価値と利点を理解していません。 どちらのテクノロジーも、溶剤を扱うために必要な機能をオペレーターに提供します。

スライディングベーンポンプは、それほど普及していませんが、薄い液体の処理に関して多用途であるため、見逃すべきではありません。

Chris Hordyk は Blackmer のプロダクト マネージャーです。 ブラックマーはドーバー社のPSGのブランドです。 連絡先は [email protected] です。 詳細については、blackmer.com および PSG（psgdover.com）をご覧ください。