Pompage du dioxyde de carbone à l'aide d'une pompe à plusieurs étages

Le dioxyde de carbone (CO₂) – un gaz incolore (dans des conditions normales), facilement soluble dans l'eau.

Outre le fait bien connu qu'il est un élément essentiel du processus de photosynthèse, cette substance est largement utilisée dans les industries alimentaire, pharmaceutique, agricole et mécanique.

Dans le processus technologique de production de dioxyde de carbone, les moyens de transport du produit sont indispensables, en particulier une unité de pompage. Le dioxyde de carbone est à l'état liquide à basse température et à haute pression.

Sur la photo ci-dessous – une pompe verticale multicellulaire installée dans la ligne de production de dioxyde de carbone. On observe du givre (condensation gelée de vapeur d’eau contenue dans l’air) sur la surface de la pompe et de la vanne d'arrêt.

La particularité de ce type de pompes est sa capacité à créer une pression élevée grâce au nombre de roues hydrauliques montées sur un seul arbre, l'une après l'autre. Cette conception permet d'atteindre des pressions significatives (de 3 à 25 bars).

L'inconvénient de la configuration verticale est le risque de formation de « poches » de vapeur et d'air dans la partie supérieure de la pompe en raison de la vitesse élevée du liquide, provoquant ainsi une ébullition locale du dioxyde de carbone.

C’est à cet endroit que se trouve la garniture mécanique. Cet élément empêche les fuites de liquide de la chambre de travail et doit être refroidi par le liquide pompé, mais en présence d'une zone vapeur-air, la garniture fonctionne à sec – ce qu’on appelle la « marche à sec » – et sa durée de vie est alors fortement réduite.

En cas de « marche à sec », les paires de frottement s'usent rapidement et les joints en caoutchouc fondent.

Pour résoudre ce problème, on peut utiliser un tube de dérivation (bypass). Cet élément du système de pompage permet d’évacuer les vapeurs vers la ligne d’aspiration, empêchant ainsi la formation d’une poche vapeur-air dans la zone de la garniture mécanique.