화학 펌프 선택 및 배관 설계에 대한 과학적인 가이드

석유화학, 정밀화학, 제약, 환경보호 등의 산업에서 케미컬 펌프는 핵심적인 유체 이송 장비 역할을 합니다. 선택의 과학성과 배관 설계의 합리성은 전체 장비 세트의 안전성, 안정성 및 운영 비용과 직접적인 관련이 있습니다. 그러나 많은 기업에서는 실제 적용 시 세부 사항을 간과하는 경우가 많아 장비 고장이 자주 발생하고 에너지가 과도하게 소비되며 심지어 안전 사고까지 발생합니다. 본 글은 전문 연구자의 관점에서 케미칼 펌프 선정 및 배관 설계의 핵심 논리를 체계적으로 재구성하고, 주요 의사결정 포인트를 제공합니다.

I. 초석화학 펌프선택

펌프 선택의 기본 단계는 서둘러 제품 설명서를 확인하는 것이 아니라 프로세스 자체로 돌아가서 다음 5가지 차원의 데이터를 정확하게 파악하는 것입니다.

1. 유량과 헤드의 동적 균형: 펌프 선택은 정상 유량을 고려하면서 공정에서 제공되는 최대 유량을 기반으로 해야 합니다. 헤드의 경우 파이프라인 노후화 및 국지적 막힘과 같은 실제 상황에 대처하기 위해 계산된 값에 5%-10%의 여유를 추가해야 합니다. "정상 작동 조건"만을 기준으로 펌프를 선택하지 않는 것이 중요합니다. 이렇게 하면 시스템에 조정 여유가 없기 때문입니다.
2. 매체 특성: 재료 선택을 위한 결정적인 요소: 매체의 이름, 농도, 온도, 밀도, 점도, 고체 입자 함량 및 부식성은 모두 중요한 세부 사항입니다. 특히, 화학적 부식성은 펌프의 재질과 씰링 형태를 직접적으로 결정합니다.
3. 파이프라인 시스템: 비용 및 효율성에 대한 숨겨진 핵심: 액체 전달 높이, 거리, 방향, 파이프라인 사양, 길이, 재료 및 파이프 피팅 수를 포함하여 완전한 파이프라인 레이아웃 도면을 얻어야 합니다. 이러한 데이터는 시스템 수두를 계산하고 필요한 순흡입수두(NPSHr)를 확인하는 기초이며 캐비테이션을 방지하는 데 중요합니다.
4. 작동 조건에 대한 종합적 고려: 작동이 연속적입니까, 간헐적입니까? 주변 온도와 압력은 얼마입니까? 고도는 얼마입니까? 펌프는 고정식인가요, 아니면 이동식인가요? 이러한 조건은 펌프 구성, 모터 보호 수준 및 냉각 방식 선택에 영향을 미칩니다.
5. 안전 및 환경 보호의 우선순위: 독성, 유해성, 가연성, 폭발성 또는 값비싼 매체의 경우 누출은 절대 허용되지 않습니다. 이는 누출 없는 펌프를 선택하는 데 직접적으로 도움이 됩니다.

II. 부식성 매체에 대한 재료 매칭

• 황산: 탄소강은 80℃ 이하의 온도와 80% 이상의 농도에서 잘 작동하지만 고속 흐름에는 적합하지 않습니다. 고규소 주철, 합금 20 또는 불소 코팅 펌프를 권장합니다.
• 염산: 거의 어떤 금속도 이를 견딜 수 없습니다. 폴리프로필렌 자석 펌프 또는 과불소수지 펌프가 선호됩니다.
• 질산: 304 스테인리스강이 일반적인 선택입니다. 티타늄은 고온 작업 조건에 권장됩니다.
• 아세트산: 316 스테인레스 스틸은 고온 희석 아세트산에 적합합니다. 농도가 높거나 불순물이 포함된 매체의 경우 불소수지나 고합금강을 고려해야 합니다.
• 알칼리 용액(NaOH): 일반 탄소강은 경제적이고 실용적입니다. 고온 및 고농도 조건에서는 티타늄 또는 고합금 스테인리스강을 선택할 수 있습니다.
• 암모니아수: 구리 및 구리 합금은 금지됩니다. 다른 재료는 일반적으로 적용 가능합니다.
• 해수/염수: 316 스테인리스강은 내공식성이 더 우수합니다. 탄소강은 부식 방지 코팅과 결합되어야 합니다.
• 알코올, 케톤, 에스테르, 에테르: 기본적으로 부식성이 없지만 고무 씰에 대한 케톤/에스테르의 팽창 효과에 주의해야 합니다. 불소 고무 또는 PTFE 씰을 사용해야 합니다.

III. 파이프라인 시스템 설계

배관 설계의 4가지 원칙:

1. 경제적으로 합리적인 파이프 직경 선택

• 파이프 직경이 너무 작음 → 유속이 높음 → 저항이 높음 → 헤드 수요 증가 → 출력 증가 → 운영 비용 증가
• 파이프 직경이 너무 큼 → 초기 투자 비용이 높음 → 건평이 넓음

유압계산을 통해 기술과 경제성의 균형을 맞추는 것이 좋습니다.

2. 팔꿈치와 부속품 최소화

엘보우의 반경은 파이프 직경의 3~5배가 되어야 하며 각도는 가능한 한 ≥90°가 되어야 급회전으로 인한 와전류 및 압력 손실을 방지할 수 있습니다.

3. 밸브 및 체크 밸브는 토출측에 설치해야 합니다.

• 제어 밸브는 작동 지점을 조정하는 데 사용됩니다.
• 체크 밸브는 펌프가 정지될 때 역류로 인한 펌프 역전이나 수격 충격을 방지합니다.

4.순 포지티브 흡입 헤드(NPSH) 확인

액체 흡입 높이, 액체 레벨 위치, 파이프라인 길이 및 피팅을 결합하여 사용 가능한 순 흡입 수두가 펌프에 필요한 순 흡입 수두보다 큰지 확인하십시오.

고온 환경을 위한 냉각 전략

• <120℃: 대부분의 화학 펌프는 자체 윤활 및 냉각을 달성할 수 있습니다.
• 120~300℃: 펌프 커버에 이중 기계적 씰이 장착된 냉각 캐비티를 설치해야 하며 냉각액 압력은 중간 압력보다 약간 높아야 합니다.
• 300℃: 중앙 지지 구조 + 금속 벨로우즈 기계적 밀봉을 채택합니다.

결론

복잡한 작업 조건에서 화학 펌프 선택 또는 배관 설계에 대한 전문적인 지원을 원하는 경우 Teffiko는 상담 및 선택부터 맞춤형 솔루션까지 원스톱 서비스를 제공할 수 있습니다. 고부식, 고온, 고순도 등 가혹한 환경에 적합한 유체 이송 장비를 전문적으로 제작하고 있습니다. 당사의 제품 범위에는 불소 함유 원심 펌프, 마그네틱 펌프, 캔 펌프 및 고온 프로세스 펌프가 포함되며 석유화학, 제약, 신에너지 및 환경 보호 분야에서 널리 사용됩니다.

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