Bir rafineride veya petrokimya tesisinde pompa seçimi bir katalog çalışması değildir. bir petrokimya proses pompası yüksek sıcaklık, yüksek basınç, yanıcı veya zehirli sıvı ve sürekli görev döngülerinin bir arada bulunduğu koşullar altında çalışır. Yanlış seçim, plansız kapatmalara, conta arızalarına ve güvenlik olaylarına neden olur. Bu kılavuz, proses mühendisleri ve toptan ekipman alıcıları tarafından ihtiyaç duyulan spesifikasyon düzeyinde pompa türlerini, birPI 610 gerekliliklerini, malzeme seçimini, mekanik salmastra sistemlerini ve güvenilirlik uygulamalarını kapsar.
Petrokimya Proses Pompası Nedir?
A petrokimya proses pompası özellikle rafinaj, kimyasal işleme ve ilgili hidrokarbon endüstrilerinde kullanılmak üzere tasarlanmış bir sıvı taşıma makinesidir. Sıcak, soğuk, viskoz, aşındırıcı, uçucu veya kimyasal olarak agresif olabilecek sıvıları aktarır. Pompa, sıvıyı sızıntı olmadan içermeli, planlanan bakım aralıkları arasında uzun süre güvenilir şekilde çalışmalı ve kurulumun güvenlik gereksinimlerini karşılamalıdır.
Çalışma Ortamı ve Akışkan Özellikleri
- Proses akışkanları arasında ham petrol, nafta, benzen, toluen, ksilen, sülfürik asit, kostik soda, sıvılaştırılmış gazlar ve yüksek sıcaklıkta ısı transfer yağları bulunur.
- Çalışma sıcaklıkları -100 santigrat derecenin altındaki kriyojenik servisten 400 santigrat derecenin üzerindeki ateşlemeli ısıtıcı şarj servisine kadar değişir.
- Yüksek basınçlı reaktör besleme servisindeki çalışma basınçları bazı konfigürasyonlarda 300 bar'ı aşabilir.
- Pek çok proses sıvısı, OSHA Proses Güvenliği Yönetimi (PSM) düzenlemeleri kapsamında tehlikeli, yanıcı veya toksik olarak sınıflandırılır ve bu da sıfır sızıntıyı önlemeyi tartışmasız bir tasarım kriteri haline getirir.
- Proses akışları arasındaki özgül ağırlık ve viskozite değişiklikleri, en iyi verimlilik noktasından (BEP) uzakta çalışmayı önlemek için dikkatli hidrolik boyutlandırma gerektirir.
Petrokimya Hizmetinde Kullanılan Pompa Tipleri
Tek bir pompa tipi petrokimya hizmet koşullarının tamamını kapsamaz. Proses mühendisleri pompa teknolojisini akış hızına, fark basıncına, akışkan özelliklerine ve güvenilirlik hedeflerine göre seçer. Aşağıdaki tablo petrokimya tesislerinde kullanılan ana pompa kategorilerini karşılaştırmaktadır.
| Pompa Tipi | Tipik Akış Aralığı | Tipik Basınç Aralığı | En İyi Uygulama |
|---|---|---|---|
| Tek kademeli santrifüj | 10 ila 5.000 m3/saat | 30 bara kadar | Ürün transferi, soğutma suyu ve genel proses |
| Çok kademeli santrifüj | 10 ila 1.000 m3/saat | 300 bara kadar | Kazan beslemesi, yüksek basınçlı reaktör beslemesi, boru hattı |
| Dişli pompa (pozitif deplasmanlı) | 0,1 ila 200 m3/saat | 25 bara kadar | Viskoz sıvı transferi, madeni yağ, asfalt |
| Pistonlu dalgıç pompa | 0,1 ila 50 m3/saat | 700 bara kadar | Yüksek basınçlı enjeksiyon, kimyasal dozajlama |
| Vidalı pompa | 1 ila 1.000 m3/saat | 40 bara kadar | Ağır ham petrol, bitüm, akaryakıt yüklemesi |
Petrokimya Endüstrisi için Santrifüj Pompa
petrokimya endüstrisi için santrifüj pompa Servis, tipik bir rafineride kurulu pompa ünitelerinin çoğunluğunu oluşturur. Santrifüj pompalar sürekli akış, düzgün tork yüklemesi, değişken frekanslı sürücü (VFD) aracılığıyla kontrol kolaylığı ve uygun boyutta olduğunda nispeten düşük bakım sıklığı sunar. Temel sınırlamaları, özellikle kabarcık noktalarına yakın uçucu hidrokarbonlar söz konusu olduğunda net pozitif emme yüksekliğine (NPSH) karşı hassasiyettir. Gerekli NPSH'nin en az 1,0 metre üzerindeki NPSH marjı standart minimum değerdir ve birçok lisans veren, kritik hizmetler için 3 dB NPSH marj oranı belirler.
Pozitif Yer Değiştirme Seçenekleri
Pozitif deplasmanlı pompalar, akışkanın santrifüj teknolojisi için fazla viskoz olduğu, hassas ölçümün gerekli olduğu veya çok yüksek diferansiyel basınçların santrifüj tasarımlarının pratik aralığını aştığı durumlarda kullanılır. Dişli pompalar 20 cSt'den 100.000 cSt'ye kadar viskoziteleri idare eder. Pistonlu dalgıç pompalar, 100 bar'ın üzerinde çalışan reaktörlere yüksek basınçlı enjeksiyon için standart seçimdir.
API 610 Petrokimya Proses Pompası — Standart Gereksinimler
American Petroleum Institute standard API 610 is the governing specification for centrifugal pumps in the petroleum, petrochemical, and natural gas industries. Compliance with this standard is required on most EPC projects worldwide. An API 610 petrokimya proses pompası genel endüstriyel pompa uygulamalarının çok ötesine geçen boyutsal, hidrolik, mekanik ve test gerekliliklerini karşılamalıdır.
Temel API 610 Tasarım ve Yapım Kriterleri
- Minimum sürekli kararlı akış (MCSF), üretici tarafından tanımlanmalı ve pompa performans eğrisinde işaretlenmelidir.
- Tercih edilen çalışma bölgesi (POR), BEP akışının %70 ila %120'si olarak tanımlanır; pompa seçimi, nominal noktayı bu aralığa yerleştirmelidir.
- BEP dışı çalışmada radyal yatak yüklerini azaltmak amacıyla, standartta belirtilen boyut eşiğinin üzerindeki pervane çapları için çift salyangoz gövde gereklidir.
- Rulman muhafazası, belirtildiği gibi yağ halkası yağlamasına, saf yağ buharına veya basınçlı yağ beslemesine uygun olmalıdır. Çoğu proses uygulamasında gresle yağlanan yataklara izin verilmez.
- ISO 281'e göre hesaplanan, nominal koşullarda 25.000 saatlik minimum L10 rulman ömrü gereklidir.
- Sevkiyattan önce izin verilen maksimum çalışma basıncının (MAWP) 1,5 katında hidrostatik basınç testi yapılması zorunludur.
API 610 Kapsamındaki Pompa Tipi Kodları
API 610, pompanın mekanik konfigürasyonunu açıklayan standartlaştırılmış tip kodlarını tanımlar. Aşağıdaki tablo en sık belirtilen türleri özetlemektedir.
| API 610 Tür Kodu | Açıklama | Tipik Uygulama |
|---|---|---|
| OH1 | Asma, ayağa monteli, tek kademeli | Genel proses, düşük ila orta basınç |
| OH2 | Asma, merkez hattına monteli, tek kademeli | 200 derece C'nin üzerinde yüksek sıcaklıkta servis |
| BB1 | Rulmanlar arası, tek kademeli, eksenel olarak bölünmüş | Büyük akışlı, orta basınçlı proses akışları |
| BB2 | Yataklar arası, tek kademeli, radyal olarak bölünmüş | Yüksek basınçlı, yüksek sıcaklıkta tek kademeli servis |
| BB5 | Rulmanlar arası, çok kademeli, radyal olarak bölünmüş | Kazan beslemesi, yüksek basınçlı reaktör beslemesi |
| VS1 | Dikey, tek gövdeli, difüzör tipi | Tank çiftliği, karter, çukur servisi |
Yüksek Sıcaklık Petrokimya Pompa Malzemeleri
Yüksek sıcaklık petrokimya pompası malzemeleri Mekanik mukavemeti korumalı, oksidasyona karşı dirençli olmalı ve genellikle birkaç yüz santigrat dereceyi kapsayan çalışma sıcaklığı aralıklarında boyutsal olarak stabil kalmalıdır. Malzeme seçimi aynı zamanda proses sıvısından ve sürüklenen kirletici maddelerden kaynaklanan korozyonu da ele alır.
Gövde ve Pervane Alaşımı Seçimi
table below maps common process service conditions to the appropriate casing and wetted parts material. These selections follow industry practice aligned with API 610 and NACE MR0103 corrosion-resistant materials requirements.
| Hizmet Durumu | Muhafaza Malzemesi | Pervane Malzemesi | Standart Referans |
|---|---|---|---|
| Genel hidrokarbon, ortam sıcaklığı | Dökme karbon çeliği (ASTM A216 WCB) | Dökme karbon çeliği veya CF8M | API 610, Tablo malzemesi sınıfı A |
| 260 derecenin üzerinde yüksek sıcaklık | Cr-Mo alaşımlı çelik (ASTM A217 WC6/WC9) | Cr-Mo veya 316 SS | API 610, Masa malzemesi sınıfı C |
| Ekşi servis (H2S) | NACE MR0103'e göre karbon çeliği | Sertlik kontrollü karbon çeliği | NACE MR0103 / ISO 17945 |
| Sülfürik asit transferi | Alaşım 20 (UNS N08020) | Alaşım 20 | ASTM B473 |
| -50 derece C'nin altında kriyojenik hizmet | Östenitik SS (ASTM A351 CF8M) | 316L paslanmaz çelik | API 610, düşük sıcaklıkta darbe testi yapılmıştır |
Petrokimya Pompa Contası ve Mekanik Salmastra Seçimi
shaft seal system is the most failure-prone component in any petrokimya proses pompası . Doğru petrokimya pompa contası ve mekanik conta seçimi tehlikeli ve tehlikesiz hizmetler için conta türlerini, düzenlemelerini ve yıkama planlarını tanımlayan API 682'ye tabidir.
API 682 Mühür Planlarına Genel Bakış
API 682, conta yüzlerindeki ortamı kontrol eden boru planlarını belirtir. Aşağıdaki tablo en yaygın kullanılan planları ve bunların uygulama mantığını özetlemektedir.
| API 682 Planı | İşlev | Tipik Hizmet |
|---|---|---|
| Plan 11 | Pompa çıkışından salmastra odasına devridaim | Temiz, parlamayan hidrokarbonlar |
| Plan 23 | Pompalama halkası devridaimli conta bölmesi soğutucusu | 80 derecenin üzerinde sıcak servis; Salmastra yüzeyi sıcaklığını azaltır |
| Plan 32 | Salmastra haznesine harici temiz yıkama enjekte edildi | Kirli, aşındırıcı veya polimerize edici sıvılar |
| Plan 52 | Çift conta için hazneli basınçsız tampon sıvısı | Zehirli veya yanıcı sıvılar ikincil muhafaza gerektirir |
| Plan 53A | Çift conta için hazneli basınçlı bariyer sıvısı | Sıfır emisyon gereksinimi; yüksek riskli sıvılar |
| Planı 72/75 | Sızıntı toplama özelliğine sahip kuru çalışma muhafaza contası | Çift salmastranın atmosfer tarafında gaz fazı veya uçucu sıvı |
Petrokimya Proses Pompası Bakımı ve Güvenilirliği
Yapılandırılmış bir güvenilirlik programı, arızalar arasındaki ortalama süreyi (MTBF) azaltır ve yaşam döngüsü maliyetini düşürür. Petrokimya proses pompası bakımı ve güvenilirliği programlar tahmine dayalı izleme, temel neden analizi ve disiplinli onarım standartlarına odaklanır.
Durum İzleme Stratejileri
- Titreşim analizi: Hız ve ivme sensörleriyle çevrimiçi titreşim izleme, pervane dengesizliğini, yatak kusurlarını ve hidrolik dengesizliği arızadan önce tespit eder. API 670, kritik pompalarda sürekli titreşim izlemeye yönelik enstrümantasyon gereksinimlerini belirtir.
- Rulman sıcaklığı izleme: Rulman yatağına monte edilen direnç sıcaklık dedektörleri (RTD'ler), rulman tutukluğu meydana gelmeden önce operatörleri yağlamanın bozulmasına veya aşırı yüklenmeye karşı uyarır.
- Conta sızıntısı tespiti: Plan 52 veya 53A sistemleriyle donatılmış çift mekanik salmastralar, operatörlerin tampon veya bariyer sıvısı seviyesini ve basıncını iç conta durumunun dolaylı göstergeleri olarak izlemesine olanak tanır.
- Performans eğilimi: Gerçek yük-akış-gücü verilerinin orijinal pompa eğrisiyle düzenli olarak karşılaştırılması, aşınma halkaları ve pervane kanallarındaki iç aşınmayı, verimlilik kaybı ciddi boyutlara ulaşmadan tespit eder.
- Yağ analizi: Rulman muhafazası yağının periyodik spektrometrik analizi, rulman yatakları ve muylulardan aşınan metal parçacıklarını tespit ederek, yakın rulman arızalarına karşı erken uyarı sağlar.
Uyumluluk ve Endüstri Standartları
- API 610 (ISO 13709): Petrol, petrokimya ve doğal gaz endüstrileri için santrifüj pompalar. Pompa tasarımı, malzemeleri, testleri ve dokümantasyonu için birincil spesifikasyon.
- API 682 (ISO 21049): Pompalar - Santrifüj ve Döner Pompalar için Şaft Sızdırmazlık Sistemleri. Mekanik salmastra tipini, düzenlemesini ve yıkama planı seçimini yönetir.
- API670: Makine Koruma Sistemleri. Kritik dönen ekipmanlar için titreşim, sıcaklık ve hız izleme enstrümantasyonunu belirtir.
- NACE MR0103 / ISO 17945: Aşındırıcı petrol rafineri ortamlarında sülfit stres çatlamasına dayanıklı metalik malzemeler. Ekşi servis pompası bileşenleri için zorunludur.
- ASME B73.1: Kimyasal işlemlere yönelik yatay uçtan emişli santrifüj pompalar — petrokimya tesislerindeki API dışı genel kimya hizmetleri için referans alınmıştır.
Sıkça Sorulan Sorular
S1: API 610 OH1 ve OH2 pompa konfigürasyonları arasındaki fark nedir?
Hem OH1 hem de OH2, asılı, tek kademeli santrifüj pompalardır. Aradaki fark kasanın nasıl desteklendiğiyle ilgilidir. Bir OH1 pompası ayağa monte edilir; mahfaza, taban plakasına cıvatalanmış ayaklar üzerine oturur. Bir OH2 pompası merkez hattına monte edilir; mahfaza, merkez hattında braketlerle desteklenir, bu da pompanın şaft merkez hattından eşit şekilde termal olarak yukarı ve aşağı doğru genleşmesine olanak tanır. Bu, termal büyüme nedeniyle şaftın yanlış hizalanmasını önler. API 610'a göre OH2 montajı, pompalanan sıvı sıcaklığının yaklaşık 200 santigrat dereceyi aştığı servisler için gereklidir, çünkü yüksek sıcaklıkta ayağa monteli mahfazalar kabul edilemez şaft-kaplin yanlış hizalamasına neden olur.
S2: Uçucu bir hidrokarbon pompası için NPSH marjını nasıl hesaplarsınız?
Mevcut net pozitif emme yüksekliği (NPSHa), emme kabı basıncından, pompa emme ağzının üzerindeki statik sıvı yüksekliğinden, emme hattı sürtünme kayıplarından ve emme sıcaklığındaki akışkan buhar basıncından hesaplanır. Sonuç, üreticinin performans eğrisinden alınan pompanın gerekli NPSH'sini (NPSHr) belirtilen marj kadar aşmalıdır. API 610, NPSHa'nın nominal noktada NPSHr'yi en az 0 metre aşmasını gerektirir, ancak çoğu mühendislik uygulaması, kavitasyon hasarını ve emme devridaimi istikrarsızlığını önlemek amacıyla hafif hidrokarbon ve uçucu hizmetler için 3 dB'lik bir marj (NPSHa, NPSHr'nin 1,3 katına eşit veya daha büyük) uygular.
S3: Tek salmastra yerine çift mekanik salmastra ne zaman gereklidir?
API 682, sıvıları tehlike seviyelerine ve fiziksel özelliklerine göre sınıflandırır. Pompalanan sıvının toksik, kanserojen veya normal kaynama noktası 0 santigrat derecenin altında olan son derece yanıcı olarak sınıflandırıldığı veya yerel çevre düzenlemelerinin proses sıvısının atmosferik emisyonunu yasakladığı durumlarda, basınçsız (Plan 52) veya basınçlı (Plan 53A) çift salmastra düzenlemesi gereklidir. Daha düşük tehlikeli hizmetler için yeterli yıkama planlarına sahip tekli contalara izin verilir. Nihai seçim tesisin HAZOP çalışmasına, yerel emisyon düzenlemelerine ve proses lisans vereninin gerekliliklerine göre onaylanmalıdır.
S4: Petrokimya pompalarında erken mekanik salmastra arızasına ne sebep olur?
most common root causes of premature seal failure in petrochemical service are dry running during startup or process upset, incorrect flush plan selection leading to fluid vaporization or contamination at the seal faces, excessive shaft vibration from hydraulic instability when the pump operates far from BEP, and thermal shock from rapid temperature cycling. Each of these failure modes produces distinct face wear patterns that can be identified during post-failure teardown. A properly executed root cause failure analysis (RCFA) on each seal failure event is the most effective tool for reducing the site's overall seal mean time between failures.
Referanslar
- Amerikan Petrol Enstitüsü. API Standardı 610 / ISO 13709: Petrol, Petrokimya ve Doğal Gaz Endüstrilerine yönelik Santrifüj Pompalar , 12. baskı. Washington, DC: API, 2021.
- Amerikan Petrol Enstitüsü. API Standardı 682 / ISO 21049: Pompalar — Santrifüj ve Döner Pompalar için Şaft Sızdırmazlık Sistemleri , 4. baskı. Washington, DC: API, 2014.
- Amerikan Petrol Enstitüsü. API Standardı 670: Makine Koruma Sistemleri , 5. baskı. Washington, DC: API, 2014.
- NACE Uluslararası. NACE MR0103 / ISO 17945: Petrol, Petrokimya ve Doğal Gaz Endüstrileri - Aşındırıcı Petrol Rafineri Ortamlarında Sülfür Stres Çatlamasına Dirençli Metalik Malzemeler . Houston, Teksas: NACE, 2015.
- Karassik, I.J., ve diğerleri. Pompa El Kitabı , 4. baskı. New York: McGraw-Hill, 2008.
- Bloch, H.P. ve Geitner, F.K. Proses Tesisleri için Pratik Makine Yönetimi, Cilt 2: Makine Arıza Analizi ve Sorun Giderme , 4. baskı. Oxford: Elsevier, 2012.
