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Apr 04, 2023

Éditorial : Pompes à moteur en conserve pour les applications d'ammoniac

Motopompes à rotor noyé pour les applications d'ammoniac. (Source des images :

Motopompes à rotor noyé pour les applications d'ammoniac. (Source de l'image : Hermétique

Avec ses séries CAMT et CNF, le spécialiste des pompes à moteur à rotor noyé propose des unités sûres et durables qui offrent aux exploitants de systèmes de nombreux avantages pour le processus de production d'ammoniac par rapport aux pompes centrifuges conventionnelles. Alors que la série CNF avec une roue auxiliaire intégrée et un système de retour de fluide interne est spécialement conçue pour le pompage de gaz liquéfiés ainsi que de fluides et de condensats en ébullition, la configuration en tandem de la série CAMT offre une solution efficace pour pomper de petites quantités à des hauteurs de refoulement élevées, comme C'est généralement le cas lors du pompage d'ammoniac liquide dans un réservoir de stockage.

Zone d'application L'ammoniac, le composé chimique de l'azote et de l'hydrogène, de formule NH3, est, avec environ 180 millions de tonnes par an, l'un des produits chimiques les plus fréquemment produits dans le monde (chiffre de 2021). Environ 75 pour cent sont utilisés pour la production d'engrais. Diverses substances dérivées de l'ammoniac servent de matières premières pour les polymères. En tant que réfrigérant résistant au feu et sans danger pour l'effet de serre, l'ammoniac est utilisé dans la technologie du froid. Dans la quête de carburants alternatifs, l'ammoniac est également de plus en plus évoqué comme sujet de discussion en tant que vecteur potentiel d'hydrogène ainsi qu'une alternative à l'hydrogène.

Production d'ammoniac L'ammoniac est produit à partir d'hydrogène et d'azote. Un procédé de synthèse selon la méthode Haber-Bosch est appliqué le plus couramment. Ces dernières années, cependant, la recherche s'est de plus en plus concentrée sur des procédés alternatifs puisque des émissions élevées de dioxyde de carbone et une forte consommation d'énergie sont associées à la méthode Haber-Bosch. Les matières premières pour la synthèse de l'ammoniac sont obtenues au moyen d'un processus connu sous le nom de reformage à la vapeur. Le gaz de synthèse obtenu est principalement constitué d'hydrogène et d'azote.

Synthèse d'ammoniac Afin de synthétiser l'ammoniac, un turbocompresseur est utilisé pour comprimer le mélange de synthèse à 250 bar à 300 bar, de sorte que la synthèse d'ammoniac proprement dite peut avoir lieu dans le réacteur à 400 °C à 500 °C. Le catalyseur du réacteur est composé de fer spécialement préparé, qui contient des traces de potassium, d'aluminium, de calcium, de magnésium et d'oxygène. C'est là que les molécules d'oxygène diatomique et les molécules d'hydrogène se séparent et se lient chimiquement avec un atome de l'autre élément pour former de l'ammoniac. L'ammoniac peut ensuite être retiré en continu du procédé et refroidi en continu dans un échangeur de chaleur avec de l'eau, des gaz fournis et/ou d'autres flux de procédé. En raison du refroidissement, l'ammoniac se condense et peut être éliminé du cycle au moyen d'un séparateur à haute pression. Les composants oxygène non réactifs et les composants hydrogène sont ramenés à la pression de fonctionnement et ajoutés au gaz de synthèse. Parfois, l'ammoniac produit est distillé pour augmenter sa pureté. L'ammoniac est ensuite refroidi pour devenir un liquide pouvant être stocké dans de grands réservoirs.

Des exigences élevées sur l'équipement utilisé Les propriétés physiques de l'ammoniac (faible viscosité et densité, basse température) constituent un défi pour les pompes. La forte corrosivité et la propriété nocive ou toxique de l'ammoniac exigent une résistance élevée des matériaux et une étanchéité des équipements utilisés. Les motopompes à rotor noyé étant hermétiquement fermées et offrant un haut niveau de sécurité, elles sont particulièrement bien adaptées à cet usage. Ceci est particulièrement vrai lors de l'évacuation de l'ammoniac condensé (5) et du pompage de l'ammoniac liquide dans le réservoir de stockage (7).

Technologie de pompage totalement étanche, à faible usure et nécessitant peu d'entretien Contrairement aux pompes centrifuges conventionnelles à garnitures mécaniques, les motopompes à rotor noyé n'ont pas de garnitures dynamiques vulnérables. Au lieu de cela, les pompes à moteur noyé ont un deuxième confinement de sécurité hermétique qui empêche toute fuite de fluide pompé et d'émissions. L'absence de composants sujets à l'usure tels que les joints d'arbre, les accouplements et les roulements à rouleaux, basée sur la conception, garantit un degré élevé de sécurité de fonctionnement, une usure presque négligeable et les meilleures valeurs MTBF (Mean Time Between Failure) par rapport aux autres technologies de pompe.

Solution de pompage compacte pour évacuer l'ammoniac condensé Une motopompe à rotor noyé de type HERMETIC CNF est utilisée pour évacuer l'ammoniac condensé. La série CNF est la version adaptée aux gaz liquéfiés, aux fluides en ébullition et aux condensats avec une pression de vapeur jusqu'à 10 bars. Avec une roue auxiliaire intégrée et un retour de fluide interne, il convient au transport de liquides proches de la phase vapeur. La gamme d'applications des variantes CNF comprend des hauteurs de refoulement jusqu'à 220 m, des débits jusqu'à 1800 m³/h, des températures de fluide de –120 °C à +360 °C, des puissances jusqu'à 220 kW et des pressions nominales de jusqu'à 25 bars.

Le présent système utilise une motopompe à rotor noyé monocellulaire de type CNF 65-40-200 avec un débit de 15 m³/h et une hauteur de refoulement de 45 m. Le moteur N34L-2 fournit une puissance à l'arbre de 10,5 kW. La température de fonctionnement est de 40 °C et la pression de vapeur est de 1,2 bar. Grâce à la recirculation interne, un flux partiel pour le refroidissement du moteur et la lubrification des paliers lisses est dérivé à la périphérie de la roue et, après avoir traversé le moteur, il est renvoyé vers le côté refoulement. Une roue auxiliaire est utilisée pour augmenter la pression afin d'éviter que le fluide ne passe à l'état gazeux en raison de la perte de charge en aval de la roue.

Les pompes conventionnelles nécessitent des conduits de recirculation externes à cet effet. Un risque de fuite plus élevé existe dans ce cas car davantage de joints, de brides et de tuyaux sont nécessaires. De plus, le coût d'installation est également plus élevé. Avec une recirculation dans la pompe, HERMETIC offre une solution de pompe mince qui nécessite peu d'espace et d'efforts d'installation. Le moteur noyé rempli de liquide est sans usure et sans entretien en fonctionnement continu grâce aux paliers lisses hydrodynamiques.

Retour de débit partiel côté refoulement

Prix ​​attractif et disponibilité rapide dans le système modulaire V-line La série CNF est disponible avec les combinaisons pompe/moteur les plus courantes du concept de pompe HERMETIC V-line. Avec des assemblages standardisés, le concept de pompe V-Line suit l'approche modulaire de l'ingénierie des installations. Il existe un choix de variantes de motopompes à rotor noyé avec différentes hydrauliques, puissances de moteur et versions de matériaux, y compris la technologie de surveillance correspondante. La gamme d'applications des variantes CNF comprend des hauteurs de refoulement de 12 m à 145 m, des débits de 1,5 m³/h à 130 m³/h, des températures de fluide de –50 °C à +180 °C, des puissances de 6,0 kW à 33 kW et des pressions nominales jusqu'à 16 bar.

Au sein de ces paramètres, de nombreuses combinaisons pompe-moteur peuvent être configurées en quelques clics à l'aide de l'outil en ligne "HERMETIC Expert Tool". Ainsi, des délais de livraison optimisés de 8 à 12 semaines sont possibles.

La conception en tandem à plusieurs étages assure une livraison fiable dans le réservoir de stockage Souvent, des hauteurs de refoulement élevées doivent être négociées pour pomper l'ammoniac liquide dans de grands réservoirs de stockage. Une bonne efficacité pour les tâches de pompage qui impliquent de petites quantités à pomper à partir de grandes têtes de pompage ne peut être obtenue qu'avec des pompes centrifuges à plusieurs étages. Dans le présent système, une pompe à moteur noyé à six étages de type CAMT 44/6 dans une configuration en tandem garantit que l'ammoniac liquide est pompé de manière fiable et sûre dans le réservoir de stockage. A un débit de 40 m³/h, une hauteur de refoulement de 300 m doit être gérée. Le moteur N80rm-2 a une puissance à l'arbre de 57 kW. La température de fonctionnement est de 15 °C et la pression de vapeur est de 1 bar.

Plusieurs étages avec un agencement de roulement à un seul côté posent des problèmes en ce qui concerne les vibrations et les déviations de l'arbre. La solution parfaite pour ce type d'application a été trouvée à l'aide d'une configuration en tandem. Une pompe centrifuge à trois étages chacune, de même sens de rotation, placée en amont et en aval du moteur à rotor noyé permet de ne pas charger l'arbre d'un seul côté. L'ensemble du débit de refoulement de la pompe est acheminé par la pompe d'amorçage via la chambre du rotor jusqu'à la pompe côté refoulement, la majeure partie du débit de refoulement de la pompe étant guidée à travers l'arbre creux tandis qu'une petite partie est acheminée à travers l'espace rotor-stator . Les avantages de ce type de conception sont un ensemble court de rotors (bras de flexion) et un agencement de roulement idéal pour l'ensemble de l'arbre.

Les technologies HERMETIC offrent un haut niveau de fiabilité des processus et de faibles coûts de cycle de vie Qu'elle soit configurée comme une pompe modulaire à partir du concept V-line ou conçue individuellement, chaque pompe à moteur noyé d'HERMETIC est dotée de technologies sophistiquées. Ceux-ci incluent, par exemple, le principe ZART unique d'HERMETIC. Si la pompe fonctionne au point de fonctionnement, il n'y a pas de contact entre les pièces en rotation. La compensation complète des efforts axiaux associée aux paliers lisses hydrodynamiques garantit un niveau de fiabilité extrêmement élevé dans les processus mis en œuvre par les opérateurs. Le cycle de vie et les coûts d'exploitation de la pompe peuvent ainsi être considérablement réduits pour la production d'ammoniac.

Source : Hermetic-Pumpen GmbH