Перекачка углекислоты многоступенчатым насосом

Углекислота или диоксид углерода (двуокись углерода, оксид углерода (IV), углекислый газ, угольный ангидрид, химическая формула CO₂) — бесцветный газ (в нормальных условиях), легко растворяется в воде.

Кроме общеизвестного факта, что он является важным элементом процесса фотосинтеза, это вещество широко используется в пищевой, фармацевтической промышленности, сельском хозяйстве, машиностроении и т. д.

В технологическом процессе производства углекислоты не обойтись без средств транспортировки продукта, а именно — насосного агрегата. Диоксид углерода находится в жидком состоянии при низкой температуре и повышенном давлении.

На фото ниже — вертикальный многоступенчатый насос, установленный в технологической линии производства углекислоты. На поверхности насоса и запорной арматуры наблюдается обмерзание (замерзание водяного пара, содержащегося в воздухе).

Особенностью данного типа насосов является возможность создания высокого давления за счет количества рабочих колес, расположенных на одном валу одно за другим. Такая конструкция позволяет достигать значительных давлений (от 3 до 25 бар).

Недостатком вертикальной компоновки является опасность образования паровоздушных «пробок» в верхней части насоса из-за высокой скорости жидкости и, как следствие, местного закипания диоксида углерода.

Именно в этой части насоса находится торцевое уплотнение. Этот элемент предотвращает утечку жидкости из рабочей полости и должен охлаждаться перекачиваемой жидкостью, но поскольку образуется паровоздушная зона, в которой уплотнение работает без жидкости — «сухой ход», ресурс торцевого уплотнения значительно снижается.

В случае «сухого хода» происходит быстрое стирание пар трения и плавление резиновых колец.

Для устранения этой проблемы можно использовать байпасную трубку (байпас, by-pass). Этот элемент обвязки насоса позволяет отвести пары на всасывающую линию и тем самым предотвратить образование паровоздушного мешка в зоне торцевого уплотнения.