고도화 정제 공정
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석유 정제는 크게 단순 정제와 고도화 정제로 분리하여 생각할 수 있다.
단순 정제는 통상 원유를 섭씨 340도 이상으로 가열해 원유에 포함된 성분들의 끓는 온도 차이
를 이용하여 석유 제품을 분리･생산한다. 상압증류시설〔Atmospheric Distillation Unit or Crude
Distillation Unit(ADU/CDU)〕이 대표적이다. 원리는 원유를 커다란 탱크에 넣고 끓이면 원유에
포함된 각 성분들이 기체가 되어 커다란 굴뚝을 타고 올라간다. 증기가 된 원유를 중간중간 냉각
시키면, 끓는 점과 분자량에 따라 프로판, 부탄, 나프타, 등유, 경유, 아스팔트, 벙커C유 등 석유
제품이 순서대로 나온다. 단순 정제를 할 경우 원유의 특성에 따라 다르지만, 보통 중질유인 고
(高)유황 벙커C유가 40~50% 가량 나오게 되는데, 고유황 벙커C유는 유황 성분이 많고 효율이
낮아 경제성이 떨어진다.
바로 고도화 정제공정은 고유황 벙커C유를 원료로 다시 한 번 가공․분해･탈황 등의 공정을 통
해 휘발유, 등유, 경유, 저유황 벙커C유를 생산하는 공정이다.
고도화 정제공정은 다시 중질유분해공정과 중질유탈황공정으로 구분된다.
중질유분해공정은 수소와 촉매를 이용해 고유황 벙커C유에 화학반응을 일으켜 휘발유, 등유,
경유를 생산하는 공정이다. 세부적으로는 수첨분해(Hydrocracking)와 촉매접촉분해(Catalytic
Cracking)로 구분된다. 수첨분해란 고온․고압 촉매화에서 수소를 첨가하여 중질유를 분해한 다음
나프타, 등유, 경유를 만드는 공정으로 HOU(Heavy Oil Upgrading)라고 불린다. 촉매접촉분해는
고온 촉매하에서 중질유를 접촉시켜 휘발유, 프로필렌을 생산하는 것으로 RFCC(Residue Fluidized
Catalytic Cracking : 잔사유유동층접촉분해시설)라 하며 RFCC나 FCC는 수소를 첨가하는 반응이
아니므로 원료유를 탈황하여 공급하여야 한다.
중질유탈황공정은 고유황 벙커C유에 함유된 각종 불순물을 제거해 저유황 벙커C유와 RFCC나
FCC의 원료유 등을 생산하는 공정이다. 세계적인 환경 규제로 저유황 석유제품의 공급 부족이
심화되고 있어 시장성이 높아지고 있다.
.... 중략 ....
KOSHA에서 제공하는 고도화 정제 공정에 대한 글입니다.
자세한 내용은 아래 파일 클릭해서 보세요.
고도화 정제 공정의 개요 및 아래 공정 설명이 들어있습니다.
RHDS(잔사유수첨탈황공정)
RFCC(잔사유유동층접촉분해공정)
SRU(유황회수공정)
HCR(수첨분해공정)
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밸브별 용도
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종 류 |
용 도 |
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GATE |
1. 완전히 열거나 닫을대 사용. 2. 자주 사용하지 않으므로 거의 파손되지 않으며 개폐가 느리다. 3. 핸들은 그대로 있고, STEM이 움직인다. |
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GLOBE |
1. 유체의 흐름을 조절하는데 사용. 2. GATE VALVE보다 흐름에 대한 저항이 크다. 3. 핸들과 STEM이 함께 움직인다. |
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CHECK |
1. 한쪽 방향으로만 유체가 흐르게 하여 반대흐름을 방지함. 2. PUMP의 DISCHARGE 부위에 설치한다. |
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SAFETY |
일정한 SETTING POINT에서 터지게 함. |
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COCK |
1. PLUG VALVE의 일종으로 빠른 개폐를 요하는 곳에 사용 2. 90도로 개폐된다. |
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CONTROL |
1. 자동적으로 SET POINT에 맞춰 유량을 조절함 2. 내부는 GLOBE와 비슷함. |
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BUTTER FLY |
1. FLANGE사이 및 VALVE와 VALVE사이에 설치함 2. 면적을 작게 차지하며 빠른 개폐가 가능함. |
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PLUG |
1. GAS와 AIR가 통과하는데 주로 사용. |
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BALL |
1. PLUG VALVE의 일종으로 PLUG가 BALL로 되어 있음. 2. 빠른 개폐를 요하는 곳에 사용 |
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DIAPHRAGM |
1. 부식성 화학약품이 통과하는 LINE에 설치함. 2. VALVE BODY에는 고무 또는 테프론으로 되어있음. |
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QUICKOPEN |
1. 화재 발생시 발생되는 열에 의해서 자동적으로 차단됨 2. BALL TANK 지역에 주로 설치. |
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ANGLE |
1. 유체의 방향을 전환시킴. 2. SIGHT GLASS(LEVEL GAUGE)에 많이 설치함. 3. 안전밸브,체크밸브 역할을 함. |
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NIDDLE |
1. 소량의 유량을 엄밀하게 조절함. |
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FOOT |
1. CHECK VALVE와 비슷하며 반대흐름을 방지함. |
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FLOATING |
1. 떠있는 FLOAT에 의하여 일정한 LEVEL의 액체가 찼을 때 개폐됨.(화장실) |
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송풍기(Blower)
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■ 흡입 공기가 표준공기(20°C,비중 1.2 kg/m³)이외의 경우에 송풍기의 정압, 축동력을 구하는
방법
20°C,비중 1.2 kg/m³의 공기를 대상으로 작성
1. 흡입공기가 20°C 이외의 경우
Ps=
((273+t)/(273+20)) × Ps'
L'=((273+20)/(273+t')) × L
2. 비중이 다른 가스의 경우
Ps=(1.2/r') × Ps'
L'=(r'/1.2)
× L
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Ps
선정도에 화산한 정압(mmAq) |
L' 사용상태의 전동기출력(Kw) |
■ 열 시동, 냉 시동( Heat start, Cold start )
시동 시에 있어서 비중이 무거운 공기를 흡입할 경우 축동력의 부하가 크기 때문에 적당한 모터 출력을 결정해 둘 필요가 있습니다. 상기 1식에 의한 여유를 가진 모터 출력을 결정하십시오.
■ 표준체적의 온도 환산
흡입 기체 온도나 압력이 변화하여도 송풍기의 흡입 풍량은 변화하지 않습니다. 단 송풍기의 사양 풍량이 기준상태 (온도 0 °C,절대압력이 760mmHg 건조 기체의 상태, NTP 또는 N 기호로 표시, 즉 N m³/min.)로 주어졌을 때 그 풍량은 실제로 사용되는 온도로 환산하여 선정
식 : Q=Qn × (273+t)/273 × Pa/P
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Q
흡입 풍량(m³/min) N
m³/min.또는 m³/min.NTP |
t 흡입온도(°C) |
■ 회전수의 변화와 송풍기 성능에 관하여
선정도에 있어서 상하로 격자가 있을 경우는 중간 회전수를 취하므로써 동력이 경감되며, 소음을 억제하고 가장 적절한 성능점을 선정하게 됩니다.
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풍량은 회전수에 비례한다.
Q"=(N"/N') × Q' |
N' 최초의 회전수 |
Q" 변화된 풍량 |
■ 회전수와 축수
샤프트의 회전속도에 따라 축수의 종류는 정해져 있습니다.
1. 필로우(pillow)형 유니트(unit) - 저회전(DN치 120000까지)
2. 구리스 윤활 볼베어링 - 중회전(DN치 180000까지)
3. 오일 윤활 볼베어링 - 고속회전 (DN치 180000까지)
참고 : DN치 : 축경 mm × 축회전수 rpm , 상기 기준은 축하중을 고려치
않았으므로 축하중에 의하여 달라집니다.
■ 소음과 거리 관계
송풍기에서 2m 떨어진 곳에서 70dB였다고 하면 4m떨어진 곳에서는 64dB로 됩니다. 8m떨어진 곳에서는 58dB로 됩니다. 이것은 "거리의 비율이 2배가 되면 6dB감음한다" 는 공식에 의하였습니다.
■ 풍량 제어 방법
1. 토출 댐퍼(damper) - 가장 많이 보급되어 있는 방법입니다.
2. 흡입 댐퍼(damper) -써징 방식에는 유리합니다.
3. 스크류 댐퍼(Screw damper) - 주로 공기 조절용으로 사용됩니다. 댐퍼 형상이 유선형으로 무리가 없으며 압력손실이 적게 됩니다.
4. 베인 콘트롤 댐퍼( Vane control damper) -써징 방지,동력 경감에 유리합니다.
5. 무단 변속 회전수 제어 - 성능 곡선이 상사적으로 변화합니다.
6. 단계적 회전수 제어 - 극수 변화 모터, 기아식인
것이 있습니다.
■ 송풍기 효율
송풍기 효율 = (풍량(m³/min) × 정압(mmAq)) / (6120× 축동력(Kw)) × 100%
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체크밸브 (Check valve)
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1) 개요
한쪽 방향의 흐름만을 허용하고 역류를 막는 밸브로 체크밸브는 원래 펌프가 정지하였을 때 파이프
라인의 물이 역 방향으로 배수되는 것을 방지하고, 때로는 하류에 있는 저장탱크가 고갈되는 것을
방지할 목적으로 개발되었다. 또한 체크밸브는 펌프의 역회전을 방지하므로 구동모터의 브러쉬기어
및 실(Seal)의 손상으로 인한 역 효과를 방지한다. 따라서, 체크밸브는 통상 펌프의 유출 쪽에 설치
한다.
2)특성
가) 체크 밸브는 신뢰성이 높아야 한다.
나) 때에 따라서는 약간의 누설을 허용하는 경우도 있다.
다) 압력강하 또는 흐름의 유형을 허트리는 일이 적고, 쉽게 열리고 유체를 완전히 통과시키는 것
이어야 한다.
라) 어느 정도 시트를 힘있게 밀어 붙여야만 실링이 가능하다.
마) 흐름이 정지되는 순간 밸브를 손상하거나 수격작용(Water Hammer)을 일으킴이 없이 급속히
폐지(Close)되어야 한다.
바) 가동 중 모든 흐름 중에서 시트, 디스크, 힌지핀(Hinge Pin) 등 부품이 손상되는 일이 없어야
한다.
사) 몸통에 유체 흐름 방향이 명시되어 있음으로 설치 작업 시 확인하는 것이 중요하다.
아) 배관시에 엘보우나 티 등 유체의 흐름이 바퀴거나 급격히 유로의 폭의 변화가 있는 곳은 피하여
야 하며 호칭경의 10배(최소 5배) 이상의 거리에 설치하여야 한다.
3) 체크밸브의 종류
가) Swing Type Disc Check Valves
스윙 체크밸브는 체크밸브 중에서 가장 많이 사용되는 형태로 디
스크가 몸통시트에 평면으로 접촉되며 암(Arm)과 로드핀(Rod Pin)
에 의해 디스크가 회전하면서 개폐가 이루 어지는 간단한 구조이
다.
이 형태는 제작하기가 비교적 쉬우면서 저압에서 고압까지, 소형에
서 대형까지 제작이 가능하며 압력 손실이 비교적 적은 장점이다.
그러나, 유체가 심하게 와류가 있는 곳에서는 디스크가 회전하여
분할핀(Split Pin)이 파손 되여 디스크 너트가 풀리거나, 또는 디스
크의 너트 연결부가 파손되어 라인 중에 돌아다니면서 엄청난 문
제를 이루 킬 수 있으므로 설계 시에 디스크와 너트부의 연결이
충분한 강도를 유지하도록 설계되어야 하며, 때에 따라 디스크의
회전을 방지할 수 있도록 하는 스톱퍼의 설치나, 디스크와 너트를
용접으로 체결하는 방법 등이 강구되어야 한다. 또한 이 형태는 디
스크가 몸통시트에 평면으로 접촉되므로 Close시에 높은 소음이
발생하거나 디스크의 체터링(Chattering)에 의해 소음이 발생할 수
있다. 이를 방지할 목적으로 Balance Weight형이 사용되기도 한
다. 가능한 수직배관(Vertical Line)에서는 사용하지 않은 것이 좋
다.
나) Tilting Type Disc Check Valves
틸팅 체크밸브는 로드핀(Rod Pin)에 의해서 디스크가 회전하면서
디스크가 몸통시트에 콘(Cone)형태로 접촉되면서 개폐가 이루어지
는 형태로 스윙 체크밸브 와 같이 저압에서 고압까지, 소형에서 대
형까지 다양하게 제작이 가능하여, 많이 사용되는 형태이다. 그러
나, 스윙체크 밸브에 비해서 제작이 어려워 가격이 고가이다. 이
형태는 스윙체크의 단점을 보완된 형태로 손상으로 문제가 될 수
있는 디스크의 너트와 암이 없으며, 몸통시트와 콘(Cone)상태로
개폐가 이루어지므로 Close시에 소음이 적으며, 디스크의 체터링
현상이 현저하게 적다.
다) Lift Type Disc Check Valves
리프트 체크밸브는 비교적 제작하기 쉬운 형태로써 글로브
밸브의 몸통형과 같은 유로와 디스크가 같은 형태로 실링성은 양
호하나 글로브밸브의 단점인 압력 손실이 많은 형태이다. 또한,
다른 형에 비해 디스크의 체터링(Chattering)에 의해 소음이 발생
할 수 있다. 이를 방지하기 위하여 스프링 로딩형이나, 소프트시
트 등을 사용하는 경우가 있다. 또한, 수평배관(Horizontal Line)
에서만 사용되어야 한다. 리프트 체크밸브는 아래와 같은 여러 형
태로 분류가 가능하다.
a)몸통 형태에 따라서
a-1)T Type
a-2)Y Type
b)디스크 형태에 따라서
b-1)일반형(Plug, Flat Type 등)
b-2)구형(Ball Type)
b-3)Piston Type Disc
b-4)Spring Loading Type Disc
라) Screw Down Non-return Check Valves(Stop Check Valves)
스톱 체크밸브는 디스크를 고정하는 디스크 록크 너트(Disc Lock
Nut)가 없는 것을 제외하고는 글로브밸브와 같은 형태이다. 이 형
태는 강제로는 열 수가 없으나 닿은 수는 있는 형태이다. 또한,
열린 상태에서는 리프트 체크밸브의 기능을 갖는다. 글로브밸브와
리프트 체크밸브의 복합된 형태라 할 수 있다. 이 형태의 체크밸
브 종류는 글로브밸브와 동일하다.
마) Dual Plate(Butterfly) Check Valves
일명 나비체크밸브로 주로 소프트시트(Soft Seat)의 저압에서 많
이 사용되고 있다. 주로 Wafer형으로 제작된다. 어느 위치로의 배
관에서나 디스크 체터링 의한 소음이 적은 형태로 소프트시트는
실링성은 좋으나 고온에서의 사용이 어렵고, 고온용으로 메탈시트
가 사용되나 실링성이 떨어지는 결점이 있다. 또한, 고압용의 제작
은 어렵다.
바) Nozzle Check Valves
노즐 체크밸브는 비교적 최근에 개발된 체크밸브의 형태로 스프링
에 의해 디스크의 닫침이 빠르고, 밸브가 열릴 때에 유선형의 노즐
로 구성되어 우수한 압력 회복 특성을 갖고 있는 형태이다.
사) Foot Valves
푸트밸브는 펌프의 입구 측 하단부에 설치되는 체크밸브로 리프트
체크밸브의 형태를 갖추고 있으며, 펌프내부 유체의 손실을 방지하
기 위한 것으로 스트레이너가 붙어 있다.
아) Non-Slam Check Valves
체크밸브에는 일반적으로 제작하기가 쉬운 스윙 첵크밸브가 많이 사용되고 있으나, 디스크가 유량
의 흐름을 원활하게 하지 못하여 디스크의 떨림이 발생하고, 닫힘 시에 역압에 의해 디스크가 몸통
시트에 가하는 충격력으로 인하여 큰 소음이 발생한다. 이러한 단점을 보완하여 제작한 체크밸브를
논 슬람 체크밸브라고 하며 대표적인 것으로 Tilting Check Valve, Nozzle Check Valve, Dual
Plate Check Valve 등이 있다.
4) 보조기능
체크밸브의 본래의 기능에 부가하여 많은 기능을 요구하고 있다. "예"로 내부 및 외부에 Dash Pot
의 기구, 흡기관, 스프링 또는 동력 보조 기구로 계폐시간을 조절하고,인디게이터를 부착하여 위치
검출 기능이 있다. 조작 방법에는 압력 강하에 의해 라인의 압력을 피스톤에 주어 파이로트 조작으
로 밸브를 닫히려는 것, 또는 외부 제어 계통이 펌프의 정지에 의한 신호를 받아 밸브의 폐지 속도
를 조작하는 것이 있다. 이러한 밸브는 체크밸브 라기 보다는 조절 밸브와 흡사하다.
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글로브밸브 (Globe valve)
구상의 몸통 내에 격벽이 있어 이 몸통 시트면에 대하여 디스크를 상하 운동을 시킴으로서 유량을
제어한다.
1) 특성
가) 게이트밸브에 이어 배관용에 널리 사용되는 밸브다.
나) 대부분의 조절 밸브에 대한 기본으로 고 압력에 강하며, 유량 조절용으로 사용한다.
다) 2개소 이상이 직각으로 굽어지므로 마찰 손실이 크다.
라) 디스크의 형상에 따라 다양한 유량 특성을 갖는다.
2) 구조
가) 몸통형태
a) T형 : 가장 많이 사용되는 형태로 디스크가 시-트 오리피스에 대하여 수직으로 운동하는 글로
브밸브로 유체의 흐름이 직각으로 꺽끼며 흐름에 따라 압력손실이 크며, 트림의 손상과 패킹의
마찰력이 크고, 큰 작동 토-크가 요구되며, 또 소음의 원인이 된다.
b) Y형 : 시트와 밸브대가 이루는 각도가 약 45도로 유체의 흐름이 원활하게 되므로, T형 밸브
의 결점인 압력손실을 경감시킨다. 고압 및 가혹한 서비스에 많이 사용된다.
c) Angle형 : 90도 꺾어지는 형태로 유체가 통과하며, T형과 비교하여 균형이 잡힌 유체를 얻을
수 있다. 이 형태는 장착하는데 엘보우(Elbow)와 치환 할 수도 있다. 배출 조건이 유체역학 및
침식(Erosion)의 점에서 유리하기 때문에 많은 고 기술의 제어밸브가 이 형태를 가지고 있다.
나) 디스크 형태
디스크의 형태에 따라 다양한 유량특성이 나타나며, 주로 생산하는 Quick Open형의 디스크 형
태로는 아래와 같다.
a) Plug Type Disc : 글로브밸브의 디스크 형태로 가장 많이 사용되는 형으로 디스크 시트와 몸
통 시트의 접촉이 쐐기로 이루어지므로 실링성이 좋다. 제작시에 디스크와 몸통의 시트 각도를
약간은 상이하나, 각도 차이가 크면 선 접촉이 이루어져 디스크의 손상으로 누설의 원인이 되기
도 한다.
b) Flat Type Disc : 디스크와 몸통의 시트가 평면으로 접촉이 이루어지므로 플러그형에 비하여
실링성은 떨어지나 시트부를 수리하는 데는 유리하므로 선박용밸브에는 많이 채용하는 형태이다.
c) Needle Type Disc : 플러그형 디스크은 유량을 조절하는데 미세하게 조절이 어려우므로 디스
크의 형태를 바늘모양으로 뾰쪽하게 하여 미량의 유량 조절을 목적으로 하고 있다.
d) Ball Type Disc : 플러그형과 같이 디스크 시트와 몸통 시트의 접촉이 쐐기로 이루어지나, 디
스크 시트 형태를 볼 모양으로 되어 몸통시트에 선 접촉이 된다. 쐐기를 크게 하지 못하므로
플러그밸브에 비해 실링성이 떨어지며, 시트가 선 접촉으로 밸브의 수명이 짧다.
e) Cone Type Disc : 이 형태는 플러그형과 니들형의 중간 형태이다.
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게이트밸브 (Gate Valve)
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몸통과 덮개가 십자형태로 이루어지고, 디스크가 직선 유로에 대하여 직각으로 미끄러짐에 따라 밸
브가 완전히 열렸을 때 거의 배관 크기와 같은 유체 통로를 유지하는 밸브이다.
1) 특성
게이트밸브는 배관용 밸브로 가장 대표적인 제품이며, 광범위하게 사용되고 있다.
◆ 장점으로는
- 유체가 밸브 내부를 통과 시에 방향 및 단면의 변화가 없어 압력 손실이 적다.
- 비교적 제작이 용이하여 광범위(소형↔대형, 저압↔고압, 초 저온↔고온)하게 제작이 가능하다
- 부착 면간 거리가 짧으며, 핸들 조작이 가볍다.
- 양면 실링(Sealing)이 가능하므로 밸브를 설치 시에 방향성이 없다.
◆ 단점으로는
- 전 개폐(ON-OFF)용으로만 사용하고 조절용으로는 사용할 수 없다.
※ 반개 상태에서 사용하면 게이트의 배면에 와류가 생겨 유체저항이 크게 되어 밸브에 진동이 발
생 밸브 내면에 침식이 생길 위험이 있다.
- 밸브 높이가 높고, 리프트가 크므로 개폐하는 시간이 많이 걸린다.
2) 구조
게이트밸브의 몸통은 대소를 불문하고 두 개의 원통이 교차된 형상을 가지며 하나는 유체를 흘리
고 하나는 게이트를 수납한다.
게이트밸브에서는 2개의 주요부는 밸브대(Stem)와 게이트를 들어올리는 운동과 게이트 자신이다.
가) 밸브대와 게이트의 운동방법에 따라
a) Rising Stem : 밸브대 상승식은 밸브대의 작동부가 밖으로 나와 있어 이물질의 혼입 등의 염
려가 있으나, 작동부에 주유 등이 수월하고 개폐의 정도를 한눈에 알 수 있다.
• Inside Screw, Rising Stem(ISRS)형 ; 주로 소형, 저압(Class150 이하) 및 동합금밸브에 사
용되는 형태로 덮개의 속에 나사가 가공되어, 게이트를 물고 있는 밸브대의 나사와 작동하는 형.
• Outside Screw, Rising Stem형(OS&Y)형 ; 주로 고온, 고압 및 대형에 사용되는 형태로 슬리브
에 나사를 가공하여 요크에 조립하여, 게이트를 물고 있는 밸브대의 나사와 작동하는 형으로 발
전소용, 석유화학용 및 건축용에서 채택하고 있다.
b) Non-Rising Stem(NRS) : 밸브대 비상승식은 밸브대의 나사가 내측에 있어 외기와 접촉하지
않고 또 밸브대는 패킹부에서 회전하는 것으로 내외부로부터 패킹부에 이물질이 끼이는 위험이
적다. 주로 소형 동합금밸브에 사용되는 게이트 중앙부에 나사를 가공하는 형과 주로 대형 밸브
에 사용 Stem nut에 나사 가공하여 게이트에 끼워 사용하는 형이다. 이 형은 사용압력이 Class
150이하에서 사용되며, 좁은 공간에서 설치 및 작동이 용이하므로 수도용(지하 매설) 및 선박용밸
브에서 주로 채택하고 있다. 또한 이 형은 밸브가 외부에서 전개상태를 알 수 없으므로 인디게이
터(Indicator)를 설치하여야 한다.
나) 게이트(Gate)의 종류
a) Solid Wedge Gate : 게이트가 쐐기 형이며, 일체형으로 몸통의 시트 각도에 따라 게이트의
각도 변화가 불가능하므로 제작이 어려워 소형에서 많이 채택하며 누설 위험이 있다.
b) Flexible Wedge Gate : 게이트가 쐐기 형이며, 일체형으로 게이트의 외부에 홈을 넣어 탄력성
주어, 치수상의 오차나 시트 각도의 변화에 대하여 추종성이 좋아 대형 밸브에 많이 사용된다.
중앙부가 적으면 유연성이 클지라도 강도가 약해 영구 변형을 일으킬 위험이 따른다.
c) Tow Piece Wedge Gate : 게이트가 2쪽으로 각각의 반분의 시트에 대하여 자유롭게 대응하
는 구조로 소형에서 많이 채택되고 있다. 게이트가 분할된 조각이 과도하게 넓혀지는 것을 방지
하지 않으면 안 된다.
d) Double Disc Gate : 게이트가 2쪽으로 이루어져 평행면을 가진 반분씩의 디스크 사이의 쐐
기 면이 밸브대의 추력에 의해서 상호간 밀어 붙여 디스크를 넓혀 시트를 실링(Sealing)한다.
테이퍼를 붙인 쐐기는 디스크를 반분한 일부로 하여도 좋고, 또 분리된 부품으로도 좋다.
e) Parallel Slide Gate : 조작원리는 평행면을 가진 반분씩의 디스크의 사이에 스프링을 넣어
시트에 접촉시킨 상태에서 압력을 가하면 시트가 밀착되여 하류 측에서 밀봉(Seal)이 된다. 게이
트가 내려가는 것을 방지하고 회전하는 것을 방지하는 스톱퍼가 있어야 한다. 고온 고압용으로
많이 사용되며, 증기 서비스에 있어서의 대구경 게이트는 가열 상태에 있는 밸브를 누설이 없도
록 충분히 추력에 의해 닫혀 진 밸브가 냉각되면 시이트 사이가 수축되어 몸통을 가열하지 않으
면 열리지 않은 일이 있다. Parallel Slide Gate 이런 난점을 해소 한 것이다.
f) Through Conduit Gate : 게이트에 토관을 붙여 밸브가 열려 있을 때에 파이프와 같은 형태를
유지하는 것으로, 고온 고압용으로 평행면을 가진 반분씩의 디스크의 사이에 스프링을 넣어 시
트에 접촉시키는 형태(Parallel Slide Gate와 동일형)와 송유용으로 많이 사용되는 Slab형으로 게
이트를 솔리드로 하고 몸통 시트링에 “O”링과 스프링을 넣어 게이트 시트에 접촉시키는 방법이
있다.
g) Knife Gate : 펄프, Slurry 및 폐기물 계통의 점성이 높은 유체에 사용되는 형으로 게이트 끝
을 칼날 같이 하여 Close시에 유체를 절단하면서 닫는다.
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다단계 증기압 시스템을 이용한 에너지 절약
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화공산업분야에서 증기는 가장 보편적이고도 중요한 유틸리티이다. 증기는 다양한 목적으로 쓰여지는데, 그 중 공정상의 가열이 필요한 곳에서 주로 쓰이게 된다. 증기는 높은 열전달 계수를 갖고 있어 종종 가열공정에서 오일을 대신하여 이용되며, 이는 좀 더 작은 열교환기를 사용할 수 있게 해준다. 이 외에도 증기는 건조 및 농축하는데에도 쓰이고, 원유 분해나 reforming에서도 이용되며, 펌프나 증기터빈을 이용하는 압축기등에서도 이용된다.
하지만, 증기도 초기설치비용와 운영비가 높다는 단점을 갖고 있다. 급수 처리 시설과 탈염, 탈기 시설 그리고 보일러와 고압파이핑 등은 상대적으로 그 설치비용이 고정적인 반면, 운영비용은 증기절약 프로젝트를 통해 감소시킬 수 있다. 최근 에너지 비용이 지속적으로 증가함에 따라 점점 이런 절약 프로젝트들은 인기를 끌고 있다.
이 글은 증기절약 프로젝트에서 흔히 범하는 실수와 이를 피하는 방법에 대해서 논할 것이다. 또한 화공산업에서 일반적으로 사용하는 증기터빈의 종류에 대해서도 기술하고, 각각의 용도에 적당한 터빈을 선택하는 가이드를 제공할 것이다.
-다양한 공정 조건을 위한 다단계 증기압
대형 화공플랜트은 보통 한개 (또는 몇 개, 이유는 뒤에 논한다.) 의 보일러를 설치하여 공정 상 필요한 최대 압력의 증기를 생산하고, 플랜트 내의 다른 공정으로 각각 필요한 압력에 맞추어 분배된다.
| 표 1. 각 단계별 증기의 상세 | |||
| 압력 (barg) | 공정 온도 | 기타 용도 | |
| Super-High Pressure(SHP) | 120-130 | 280-320 C | 대형 증기 터빈 동력원 |
| High Pressure(HP) | 40-42 | 210-240 C | 소형/중형 증기 터빈 동력원 |
| Medium Pressure(MP) | 9-20 | 140-200 C | 증기 제트 배출기 (Steam jet ejectors) |
| Low Pressure(LP) | 2-4 | 90-140 C | Steam Stripping* Equipment purging** |
**Equipment purging은 장치내부에 남아있는 오염물질등을 불어내어 제거하는 작업을 말합니다.
이런한 접근 방법은 각 압력에 해당하는 여러 보일러를 설치하는 것보다 적은 비용이 든다.
원유정제시설에서 이러한 다단계 증기 시스템을 찾아볼 수 있으며, 흔히 세단계의 증기압을 갖는데, 고압은 40-42 barg, 중압은 9-10 barg, 저압은 3-4 barg 이다. 올레핀 플랜트의 경우는 6단계의 증기를 이용하며, 초고압은 125 barg, 고압은 42 barg, 중압은 19 barg나 13 barg, 저압은 4 barg 나 2 barg 이다.
대형 화공 플랜트와 정제시설은 보일러를 한개 이상 설치하는 데 이는 고장, 점검이나 보수로 인한 셧다운이 발생하였을 때를 대비하기 위함이다. 보일러 한개의 최대 용량을 초과하는 조건일 때에도 여러개의 보일러를 설치하게 된다.
다단계 증기압 시스템의 핵심은 연료 연소동안 열이 방출되어 물로 고압 증기를 생산하는 보일러이다. 그리고 그 증기는 분배시설로 넘어가 개별 공정조건에 맞추어 압력을 감소시킨다.(let down)
증기압은 두가지 방법으로 감소시킬수 있는데, 터빈을 사용하는 것이 효율적이고, 압력강하 밸브(렛다운 밸브)를 이용하는 것이 비효율적이다.
터빈에 들어가기 전에 증기 온도에 해당는 포화수의 끓는점보다 살짝 높은 온도로 증기를 과열시킨다. 터빈 동력원으로 쓰이는 증기는 보통 과열증기를 사용하는데, 이는 포화증기보다 더 건조상태로 만들어 터빈날개를 부식시키지 않도록 하며, 또한 더욱 효율적이다. 과열증기는 또한 분배과정 및 압력강하 밸브에 들어가기 전까지 기체상태를 유지할 수 있도록 해준다. 이는 압력강하밸브에 증기와 응축수가 동시에 들어가게 되면 밸브 시트의 부식을 일으키며, 혼합상이 일으킬 수 있는 여러 조정 문제를 야기하는 것을 방지한다.
증기는 압력강하밸브를 통과하면서 온도가 떨어짐에도 불구 하고 압력이 떨어져서 좀더 건조(좀더 포화)하게 된다.
가열 공정에서는 포화증기가 선호되는데 이는 응축열전달계수가 높고 잠열을 빠르게 전달하기 때문이다. 이와같이, 터빈 배출구나 밸브 출구에 과열저감기(desuperheater)를 설치하여 출구쪽 증기압과 일치시키는 것이 보통이다. 과열저감기는 증기에 물을 미세한 입자로 분사하여 과열증기가 물 입자에 열을 전달하도록 하여 증기의 온도를 떨어뜨리게 한다.
-증기 절약 프로젝트의 흔히 저지르는 실수
많은 증기 절약 프로젝트는 개별 기기나 증기시스템 요소의 효율을 개선시키는 데에만 초점을 맞추고, 다단계 증기 시스템을 전체적으로 고려하지 않는다. 즉, 플랜트의 연료와 증기 밸런스를 고려하지 않는다는 말이다.
전체의 연료 밸런스는 무시한다. 증기절약 프로젝트의 진짜 목적은 증기 그 자체를 줄이는 것이 아니라 증기를 만드는데 필요한 연료량을 줄이는 것이다. 많은 대형 플랜트에서는 연료를 자체적으로 생산한다.
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공정 설계-시뮬레이션을 할 때 흔히 저지르는 실수
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공정 설계-시뮬레이션을 할 때 흔히 저지르는 실수
1. Scrubber나 Separator를 설계할때, 실제 부피를 사용하지 않고 Standard 부피유량을 사용해서 지나치게 오버디자인 하는 경우. 대략 : 실제 부피 =~ Standard 부피 / 압력 (barg)
2. 가스 컴프레서를 다룰때 (특히 왕복식), 토출 압력이 컴프레서 자체로 조절된다고 믿는 경향이 있는데, 이건 완전히 틀린 생각이다. 토출 압력은 다운스트림에 있는 기기에 대한 배압(Back pressure)으로 결정된다. (다운스트림의 기기가 컨트롤 밸브인 경우, 토출 압력은 유량에 따라 변하는데 이때의 유량은 컴프레서 자체로 조절할 수는 있다.)
3. 사람들은 HYSYS를 이용하여 증류탑을 설계할 때, short cut distil. column을 이용해서 단수, 환류비, 피드 단수, 리보일러 온도등을 모두 집어 넣고 실행해서 계산이 수렴되길 기다린다. 이것은 완전히 시간낭비이다.
여기에서 추천하는 방법은 대략 계산으로 구한 단수+2~5 단으로 정하고 피드 단수를 정한다음, bottom에서 light한 주 물질과 top에서 heavy한 주 물질을 집어 넣고 계산하는 것이다. 이렇게 하면 금방 수렴이 된다. 이제부터 최적화하는 것은 물론 당신의 몫이다.
4. 일부 사람들은 스트림에서 H2S 성분을 정하는데 HYSYS을 이용하는데,.. 잘못된 것이다.
HYSYS는 HydroCarbon 및 물에서 H2S의 용해도를 제대로 반영하지 못한다. 주의할 것!
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농도 계산
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▧ 농도계산
1. 백분율 농도
백분율 농도에는 다음과 같은 농도가 있다.
1) v/v %농도 : 용질부피 / 용액부피 * 100 [ℓ/ℓ] → vol % 표시
2) w/w %농도 : 용질무게 / 용액무게 * 100 [g/g] → wt % 표시
* 통상 %농도라 하면 주로 w/w%를 의미한다.
밀도가 1g/ℓ경우 동일한 계산결과가 나옴.
일반적인 물의 밀도 = 1 mg/cm3 = 1 g/mℓ = 1 kg/ℓ
w/w %농도는 무게백분율이라 부르며, v/v %농도는 부피백분율이라고 칭한다.
* 참고
- 무게 (weight) : 물체에 작용하는 중력의 크기, 중량이라고도 한다.
- 질량 (mass) : 물체의 역학적 성질을 결정하는 물체 고유의 기본적인 양
2. ppm 농도 [parts per million]
ppm 농도는 어떠한 용질 1mg이 용액 1,000,000 mg (즉 1 kg)중에 들어있는 농도를 말한다.
(단 비중이 1인 경우)
X ppm 농도의 용액을 만들 경우 용질무게 X mg에다, 용질무게를 포함한 용액전체의 무게가 1 kg
(=1,000,000 mg)이 되도록 용매를 넣어주어야 한다.
미량분석의 정량범위, 검출한계 등을 수적으로 표현하는 단위로 ppm 농도와 %농도간의 환산문제을
자주 실시하며,
%는 백분율이므로 1/100이 1%가 된다. ppm은 백만분율이므로 1/1,000,000의 값이 1 ppm이 된다.
따라서 1 = 100% = 1,000,000 ppm 이며, 1% = 10,000 ppm 이다.
그러므로 % 농도를 ppm 단위로 고치려면 10,000 ppm/%를 곱해주어야 한다.
* ppm 농도 = w/w %농도 * 10,000 [ppm/%]
3. ppb 농도 [parts per billion]
수질오염도나 대기오염도를 나타내는 단위로 ppm 농도와 ppb 농도간의 환산문제을 자주 실시하며,
일반적으로 ppb 농도를 1,000으로 나누면 ppm 단위의 농도가 된다.
단순히 ppb은 1/10^9 을 표현함.
* ppm 농도 = ppb 농도 * [1 ppm/1000ppb]
4. 몰농도 (Molarity : M)
용액 1ℓ에 들어 있는 용질의 몰수를 말하며, M 또는 g-mol/ℓ로 나타낸다.
M = (w / Mw) * (1,000 / V)
☞ w : 용질의 무게(g), Mw : 용질의 분자량(g/g-mol), V : 용액의 부피(mℓ)
M = (10 * w/w %농도 * ρ) / Mw
☞ Mw : 용질의 분자량(g/g-mol), ρ : 용액의 밀도(g/mℓ)
5. 몰랄농도 (Molality : m)
용매 1 kg 중에 용해되어 있는 용질의 몰수(g-mol수), m으로 표시한다.
단위는 [g-mol/kg], 주로 라울의 법칙이나 삼투압 측정 등에 이용된다.
몰랄농도(Molality) = 용질의 g-mol수 / 용매 1 kg
몰랄농도(Molality) = (w / Mw) / (S / 1000)
☞ w : 용질의 무게(g), Mw : 용질의 분자량(g/g-mol), S : 용매의 무게(g)
6. 노르말농도 (Normal : N)
용액 1ℓ속에 녹아 있는 용질의 g-당량수로 나타내며, N으로 표시한다.
노르말농도 (N) = 용질 g-당량수 / 용액의 부피(ℓ)
노르말농도 (N) = (w / E) * (1000 / V)
☞ w : 용질의 무게(g), E : 용질 1g 당량수(g/g-당량), V : 용액의 부피(mℓ)
* g 당량수 = 분자량 / (1분자중의 H+ 또는 OH- 수)
7. 몰분율 (molar fraction)
어떤 성분의 몰수(數)와 전체 성분의 몰수와의 비를 말한다.
1,2,3,...i 성분이 각각 n1, n2, n3,...ni 몰씩 섞여진 혼합물로 구성되어 있다고 하면
혼합물의 총 몰수는
N = n1 + n2 + n3 + ......ni
i 성분의 몰분율은 Xi = ni/N
각 성분의 몰분율을 모두 합하면 1이 된다.
X1 + X2 + X3 + ....Xi = n1/N + n2/N + n3/N+ .....ni/N
= (1/N)( n1 + n2 + n3+ ... + ni) = N/N = 1
으로 계산이 되어진다.
8. 몰백분율
몰분율(分率)을 백분율로 나타낸 값
9. 중량비
용질의 g수를 용매의 g수로 나눈 값
10. 몰비(比)
용질의 몰수를 용매의 몰수로 나눈 값
▧ 농도환산
1. %농도 → 몰농도(M)
공식 ☞ 비중(밀도) * 1000 * [%농도 / 100 %] * [1 / 분자량] = M 농도
2. %농도 → 노르말농도(N)
공식 ☞ 비중(밀도) * 1000 * [%농도 / 100 %] * [1/ 1g 당량의 무게] = N 농도
3. M농도 → N농도
공식 ☞ M 농도 * (H+농도 또는 OH-농도) = N 농도
4. 용해도 → %농도
공식 ☞ %농도 = [용해도 / (100 + 용해도)] * 100 %
▧ 기타 필요공식
1. 몰분율 (mole fraction) : 한 성분의 몰수를 성분전체의 몰수 나눈 값
n1, n2 : 각 성분의 몰수
X1, X2 : 각 성분의 몰분율
X1 = n1 / (n1 + n2), X2 = n2 / (n1 + n2)
X1 + X2 = 1
2. 희석 또는 농축에 대한 계산
M1 * V1 = M2 * V2
* M1, M2 : 혼합전/후의 몰농도
* V1, V2 : 혼합전/후의 용액부피
(M1 * V1) + (M2 * V2) = M3 * (V1 + V2)
* M1, M2 : 혼합전 용액1, 용액2의 몰농도
* M3 : 혼합후 용액3의 몰농도
* V1, V2 : 용액1, 용액2의 용액부피
※ 농도에 대한 참고사항
- M농도, N농도는 온도에 영향을 받으나, %농도, m농도는 온도의 영향을 받지 않는다.
- 산(염기)당량이란? : 1몰의 H+(OH-)을 낼 수 있는 산(염기)의 양
* 산(염기) 1g 당량 = 산(염기) 1몰 / H+수(또는 OH-수)
예) HCl 1몰 : 1g 당량
H2SO4 1몰 : 2g 당량
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펌프의 종류
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펌프의 종류는 상당히 다양하다. 그렇다면, 어떤 종류가 적합할까? 적절한 펌프의 종류를 선정하는 것은 비용을 줄이고 펌프와 전체 시스템의 기대수명을 높일 수 있다.
다음과 같이 주요 펌프의 종류를 정리해 보았다.
펌프 종류 | 기본 설명 | 주요 특징 | 적용분야 | 권장 유체 | 이점 | 유량 범위 | 압력(헤드,수두)범위 | 마력 범위 |
| Centrifugal Pumps | General name for pumps with one or more impellers. Many types and configurations for different applications. See below for specific centrifugal pump types. | One or more impellers. Casing is volute or diffuser type. Normally electric motor driven, but other drive types available. | All sorts of liquids can be pumps with centrifugal pumps. Highest flow rates of all pump types. Handles clean or dirty liquids, and liquids with low viscosity. Liquid should not contain air or vapors. | Water and relatively thin liquids (won't pump thicker oils). Can pump liquids with or without solids if proper impeller type is chosen. Available in alloys for corrosive services. | Best pump choice for lower viscosity (thin) liquids and high flow rates. No pulsations that may be found in some positive displacement pumps. | 1 - 45,000 m3/hr | 10 - 7,500 ft | 0.125 - 5,000 hp |
| ANSI Process Pump | ANSI Process pumps are the only dimensionally standard pump type in the U.S. pump industry (e.g., comparable sizes of all manufacturers have identical envelope and interface dimensions.) ANSI process pumps are, by definition, a horizontal, end suction, single stage pump. The pump meets ANSI B73.1 (ASME B73.1). | Considered an end suction pump, frame mounted. Normally supplied with open impellers. Dimensionally standard sizes supplied by all manufacturers. Available in a wide variety of alloys and non-metals for many corrosive services. | Transfer and process applications in chemical plants, pulp and paper mills, refineries, food processing plants, and general services in manufacturing plants of all types. | Water and relatively thin liquids (won't pump thicker oils). Can pump liquids with or without solids if proper impeller type is chosen. Available in alloys for corrosive services. | Dimensional standardization allows the complete piping, foundation, and building design to be completed before the pump supplier is chosen. Also, this permits the pump brand to be switched in the field without having to re-pipe or modify the motor, coupling, or bedplate. This pump type has more material options than other types. | 2 - 1,100 m3/hr | 50 - 750 ft | 1 - 250 hp |
| API Process Pump | The API pump type applies to pumps built to the API 610 standard for pumps for refineries, pipelines, and other hydrocarbon processing applications. It includes end suction, horizontal split case, vertical turbine, and other types. | Meets API 610 standard for hydrocarbon services. Includes closed impellers, with locked wearing rings. Normally centerline mounted to minimize thermal movement. | Hydrocarbon transfer and processing services in refineries, pipelines, and hydrocarbon processing plants. | Crude oil and all types of hydrocarbons. | Meets API 610 requirements, assuring safety and reliability for high pressure, high temperature hydrocarbon services. | 2 - 2,200 m3/h | 50 - 7,500 ft | 1 - 5,000 hp |
| Axial Flow Pump | Axial Flow pumps are a very high flow, low head type of pump. Also called a propeller pump. | Single stage, high specific speed impeller for high flow low head. | Flood dewatering, power plant circulating water pump, evaporator services, and irrigation. | Water and relatively thin liquids. Can pump liquids with or without solids if proper impeller type is chosen. | This pump type is the best type to achieve very high flow rate with very low head, a hydraulic requirement needed for certain applications such as flood dewatering. | 1,100 - 45,000 m3/h | 10 - 30 ft | 10 - 1,500 hp |
| Booster Pump | Booster pumps are used to further boost the pressure in a system. It may be an end suction, in-line circulator, horizontal split case, or vertical turbine in a can type of pump. | Booster pumps are almost always a multi-stage pump (has more than one impeller). All other features are quite specific to the application. | Potable water distribution, irrigation booster, cooling water booster, process booster service | Water and relatively thin liquids (won't pump thicker oils). Normally not used for liquids containing solids. Available in alloys for corrosive services. | Allows the building up of additional pressure that is required to move liquid a long distance or to use the high pressure for spraying or other services. | 1 - 2,200 m3/h | 200 - 7,500 ft | 1 - 5,000 hp |
| Canned Motor Pump | Canned Motor pumps are sealless centrifugal pumps. The impeller is directly attached to the motor rotor, with a can separating the wetted rotor from the motor stator. | Pump and motor are close coupled, so no mechanical seal. Pump rotor includes a circulating path of pumped liquid to lubricate sleeve bearings and thrust surfaces. These wear areas are made of ceramic, silicon carbide, or tungsten carbide. | Pumping chemicals, hydrocarbons, or other liquids that are difficult to seal, or where the consequences of leakage are serious. Pumping heat transfer fluids which are high temperature or which are prone to costly evaporative losses with traditional mechanical seals. | All types of thin (non-viscous liquids). | Eliminates the mechanical seal, one of the largest components of pump maintenance cost. Plus, the pump is assured to be leak-free. | 5 - 1,500 gpm | 25 - 400 ft | 0.5 - 300 hp |
| Chopper Pump | Chopper Pumps are a type of centrifugal pump that is designed to chop up solids and stringy material as it pumps. It is available in a vertical column and end suction configuration. | Pump impeller contains heavy duty grinding teeth, and many have replaceable wear plates in the casing, to allow chopping of solids as the pump operates. | Chopper pumps are used in applications that plug conventional solids handling wastewater pumps in industrial, chemical, and fool processing facilities. | Liquids containing solids and stringy material that would otherwise be difficult to pump. | Able to pump liquids containing long stringy materials or other solids that would plug up in other pump types. | 50 - 10,000 gpm | 15 - 200 ft | 1 - 500 hp |
| Circulator Pump | Circulator pumps is generally a pump with in-line suction and discharge flanges. | In-line suction and discharge piping connections. Pump may be equipped with a traditional motor and coupling, or may have a wetted rotor motor that eliminates the seal. | Circulator pumps are used in HVAC systems in buildings (chilled water circulation, hot water circulation, potable water circulation). Also circulation of cooling water in plants. | Water and relatively thin liquids. | In-line design saves on floor space. | 5 - 750 gpm | 20 - 180 ft | 1 - 50 hp |
| Cryogenic Pump | Cryogenic pumps are used to handle very low temperature liquids. | Special materials, seals, and clearances to tolerate very low temperatures. | Low temperature applications in process industries, LNG supply, and semiconductor manufacturing. | Ideal for very low temperature liquids. | Able to tolerate the low temperatures found in certain applications. | 5 - 1,000 gpm | 25 - 1,000 ft | 0.5 - 500 hp |
| Drum Pump | Drum pumps are used to pump small quantities of liquid out of drums and carboys. Pump is very slim to fit in drum opening. Normally supplied as centrifugal pump, but positive displacement pump types are available for thicker liquids and pastes. | Small diameter tube surrounding the shaft fits into the opening of a 55 gallon drum. Normally has a hand-trigger controlled motor. | Pumping small quantities of liquids out of 55 gallon drums and larger carboys. | Wide variety of thin and thick liquids, including corrosive liquids. | Very practical way to pump small amounts of various fluids that are stored in drums or carboys. | 0.5 - 70 gpm | 20 - 75 ft | 0.25 - 1 hp |
| End Suction Pump | End suction pumps are the common type of centrifugal pump. Has horizontal shaft with overhung impeller. Flow goes in the end of the casing, and out the top. | Horizontal shaft, single impeller (see multi-stage category for pumps with more impellers). Various impeller types for clean and dirty services, many material options | Any transfer or circulation of liquid. Handles clean or dirty liquids, and liquids with low viscosity. Liquid should not contain air or vapors. | Water and relatively thin liquids (won't pump thicker oils). Can pump liquids with or without solids if proper impeller type is chosen. Available in alloys for corrosive services. | Lowest first cost option for most applications. Stocked by most distributors in common sizes. | 5 - 7,000 gpm | 10 - 750 ft | 0.125 - 250 hp |
| Fire Pump | Centrifugal pump used for fire fighting in buildings, plants, and other locations. May meet UL/NFPA standards for fire pumps. Normally this is a horizontal split case or vertical turbine pump for UL/FM services. Non listed pumps may be end suction type. | Listed pumps meet the requirements of UL/FM for firefighting services. | Fire fighting services of all types, both UL/FM listed and unlisted. | Water | Meets requirements of UL/FM for fire fighting pumps. Suppliers often include complete system, including engine and controls. | 20 - 5,000 gpm | 100 - 1,200 ft | 10 - 800 hp |
| Grinder Pump | Grinder pumps are a type of submersible sewage pump that has cutting teeth incorporated onto the impeller, to grind the sewage for pressure sewer applications. Also available in progressing cavity pump positive displacement type. | Grinding teeth on the inlet of the impeller, submersible motor. | Residential pressure sewer systems. | Sewage and other wastewater. | This type of sewage pump allows smaller diameter sewage lines than typical gravity drain sewers. Also, the sewer lines can follow the contour of the land since they don’t have to continuously drain to the collection point. | 5 - 50 gpm | 50 - 150 ft | 0.5 - 5 hp |
| Horizontal Split Case Pump | Horizontal Split Case pumps are a types of centrifugal pump type has a single double suction impeller supported between bearings. Casing is split horizontally for maintenance. Suction and discharge flanges are opposed to each other. | Double suction impeller gives better NPSH and lower axial thrust. Casing is normally double volute, to reduce radial bearing loads. Pump has two seals, both sealing suction pressure. | Usually higher flow rate applications than end suction pumps. Used for cooling water, plant make-up water, potable water distribution, fire pumps, pipelines, and other main process flows. | Water and relatively thin liquids (won't pump thicker oils). Normally not used for liquids containing solids. Available in alloys for corrosive services. | This pump type permits much higher flow rates than end suction pumps. The double suction impeller has no axial thrust loads, and is less likely to cavitate. | 100 - 100,000 gpm | 50 - 1,500 ft | 3 - 5,000 hp |
| Jet Pump | Jet pumps are a type of home water well pump that is used for lower flow rates than vertical turbine types. It is a horizontal end suction pump, put makes use of an ejector to assist the flow. | Horizontal end suction pump with ejector either mounted on the pump (for shallow well services), or located down in the well. | Domestic water wells | Water | Lower cost domestic well pump than submersible. | 1 - 70 gpm | 20 - 200 ft | 0.5 - 5 hp |
| Magnetic Drive Pump | Magnetic drive pumps are a type of sealless centrifugal pump. It transmits the torque from the motor to the impeller by means of a rotating outer magnet which transmits the magnetic flux through a can to an inner magnet that is attached to the impeller. The inside of the can is thus isolated, with no shaft penetration, and the seal is eliminated. | Magnets are typically made of ceramic, samarium cobalt, or neodymium. Bushings and thrust surfaces inside the can are made of silicon carbide or tungsten carbide, or ceramic, to handle the potentially abrasive liquid that circulates inside the can. Most must be protected against loss of flow, which could seriously damage the pump due to temperature build-up due to the magnetic flux. | Pumping chemicals, hydrocarbons, or other liquids that are difficult to seal, or where the consequences of leakage are serious. Pumping heat transfer fluids which are high temperature or which are prone to costly evaporative losses with traditional mechanical seals. | All types of thin (non-viscous liquids). | Eliminates the mechanical seal, one of the largest components of pump maintenance cost. Plus, the pump is assured to be leak-free. | 5 - 4,000 gpm | 25 - 1,000 ft | 0.5 - 300 hp |
| Multistage Pump | Multistage pumps use multiple impellers with either diffusers or volutes generate more head than single stage (single impeller) pumps. Available in horizontal and vertical orientations. | Casing may be split radially or axially. Axial thrust may or may not be balanced out, depending on design. Impellers are enclosed design with diffuser or volute casing. | Higher pressure services such as boiler feed water, condensate, pipelines, reverse osmosis, and decaling. | Water and relatively thin liquids (won't pump thicker oils). Normally not used for liquids containing solids. Available in alloys for corrosive services. | Best ways to get high pressure with a centrifugal pump. Thrust loads may be lower than single stage designs. | 5 - 10,000 gpm | 200 - 7,500 ft | 1 - 5,000 hp |
| Regenerative Turbine Pump | Regererative turbine pumps are not considered a true centrifugal, but works on the same kinetic principal as a centrifugal pump.Instead of an impeller with vanes, the turbine impeller has blades similar to turbines, which generate the head. Normally it is end suction, single stage, though multi-stage versions are available. | Normally single stage, though multi-sage is available. Pump has very tight internal clearances, so liquid pumped must be quite clean. Pump has very steep head-capacity curve, so pump must be protected against possibly operating against closed valve. | Small boiler feed pumps for dry cleaners, bakeries, and similar small commercial boilers. Also used in OEM applications such as chiller and laser cooling. | Thin, clear liquids. | Very compact pump for low flow, high head applications. This may result in space savings and reduced cost for small boiler feed pumps. This pump type handles vapor and air mixed in with the liquid better than traditional centrifugal pumps. | 1 - 200 gpm | 50 - 1,200 ft | 0.5 - 75 hp |
| Slurry Pump | Slurry pump is a general term for a pump that handles an abrasive slurry. They may be considered an end suction pump, vertical column pump, or submersible pump. | Pumps are constructed either of high nickel cast iron (white iron) to withstand the abrasive wear of slurries, or the pump is lined with rubber for more round-edged slurries. Pumps often have replaceable wear plates on one or both sides of the impeller. | Mining, minerals processing, transportation of slurries for processing, and dredging. Also pumps used in slurry applications in coal fired power plants, steel mills, cement mills, etc. | Very abrasive liquids of all types. | Ordinary pumps wouldn't withstand the abrasive wear that slurries cause on pump parts. Slurry pumps are designed to handle abrasive slurries and give pumps the longest life possible. | 10 - 30,000 gpm | 30 - 250 ft | 1 - 2000 hp |
| Self-Priming Pump | Self-Priming pumps are a type of centrifugal that can be located above the suction reservoir without an external priming system. End suction configuration, but enlarged case to support priming. | No need for external priming or foot valves. | Sump pumps and dewatering applications. Transfer services where pump must be located above the suction vessel. | Water and relatively thin liquids (won't pump thicker oils). Can pump liquids with or without solids if proper impeller type is chosen. Available in alloys for corrosive services. | No need for external priming | 5 - 7,000 gpm | 10 - 350 ft | 1 - 150 hp |
| Submersible Pump | Submersible pumps involve a submersible motor with a close coupled to single stage pump that allows the entire assembly to operated submerged. | Submerged motor, either air-filled or oil-filled. Different impellers are designed to accommodate solids of various sizes. | Sump pump services, effluent and sewage services ranging in size from products for homes to main sewage treatment plants. | Water and relatively thin liquids (won't pump thicker oils). Can pump liquids with or without solids if proper impeller type is chosen. | Eliminates column shaft and bearings found in column sump pump. More compact, reduced sump installation cost. May be located in areas prone to flooding. | 5 - 7,500 gpm | 10 - 200 ft | 0.25 - 250 hp |
| Trash Pump | Trash pumps are a type of self-priming centrifugal or submersible centrifugal pump designed to handle rocks and other solids while dewatering. | Open or non-clog enclosed impellers, designed to pass rocks and other debris. Pumps may be self-priming. Seals usually have hardened faces. | Dewatering construction sites, mines, and utility pits. | Dirty water containing mud, rocks, stone, and other debris. | Designed to pump the solids and abrasives found in many dewatering applications. | 5 - 1,000 gpm | 25 - 150 ft | 0.25 - 50 hp |
| Vertical Sump Pump | Vertical sump pumps involve a vertical shaft supported in a center column. Single impeller, open or enclosed, pumps through a volute casing and then out a discharge column pipe. | Various impeller types for clean and dirty services. Sleeve bearings in the column pipe need to be lubricated by the sump water, or externally with water or grease. | Sump pump services. | Water and relatively thin liquids (won't pump thicker oils). Can pump liquids with or without solids if proper impeller type is chosen. Available in alloys for corrosive services. | Relatively low cost sump pump. Most designs need no shaft seal, since shaft column not pressurized. | 5 - 7,500 gpm | 15 - 150 ft | 0.5 - 250 hp |
| Vertical Turbine Pump | Vertical turbine pumps are a vertical shaft pump that is designed to fit in a bore-hole well. Can also pump out of open reservoir, river, intake structure, or tank, or can be mounted in barrel for booster pump applications. Pump can have one or more impellers and diffuser bowls, depending on total head requirement. | Available with open and enclosed impellers. Sleeve bearings in pump diffuser bowls are lubricated by liquid pumped. Vertical high thrust motor mounted on top for product lubricated lineshaft bearings, or submersible motor mounted below pump to eliminate lineshaft and lineshaft bearings. | Irrigation, potable water supply, plant make-up water, cooling water, fire pumps, potable water distribution, booster pumps, process pumps. | Water and relatively thin liquids (won't pump thicker oils). Can pump liquids with or without solids if proper impeller type is chosen. Available in alloys for corrosive services. | Only practical way to pump from a deep well. Wide flow and head ranges. Low floor space usage. Immersed pump eliminates priming. Canned pump version excellent for low NPSH services | 50 - 150,000 gpm | 15 - 2,000 ft | 1 - 5,000 hp |
| Well Pump | A type of vertical turbine pump designed especially for use in a drilled bore-hole well. Also, for lower flow rates refer to jet pump type above. | Available with open and enclosed impellers. Sleeve bearings in pump diffuser bowls are lubricated by liquid pumped. Vertical high thrust motor mounted on top for product lubricated lineshaft bearings, or submersible motor mounted below pump to eliminate lineshaft and lineshaft bearings. | Irrigation, potable water supply, plant make-up water, cooling water, fire pumps, potable water distribution | Water and relatively thin liquids. Can pump liquids with or without solids if proper impeller type is chosen. | Only practical way to pump from a deep well. Wide flow and head ranges. Low floor space usage. Immersed pump eliminates priming. | 50 - 20,000 gpm | 20 - 1,000 ft | 1 - 3,000 hp |
| Positive Displacement Pumps | A positive displacement (PD) pump is a general name for a pump type that does not have impellers, but rather relies on rotating or reciprocating parts to directly push the liquid in an enclosed volume, until enough pressure is built up to move the liquid into the discharge system. This includes many specific types for specific applications, as described below. | Pump works on positive displacement principal, either rotary or reciprocating type. See below for features of specific types. | All types of services in many industries where positive displacement pumps are favored over centrifugal pumps due to high viscosity, presence of fragile or shear sensitive solids, or need for low flow and high pressure. | High viscosity fluids, some thinner fluids, fluids containing solids, especially fragile solids, and shear sensitive liquids. | Best choice for higher viscosity services, and to move liquids gently. May also be needed for low flow, high pressure combination, or other application niches. Some types are inherently self-priming, and several types are sealless. | 0.1 - 15,000 gpm | 10 - 100,000 psi | 0.5 - 5,000 hp |
| Air Operated Double Diaphragm Pump (AODD) | Air operated double diaphragm pumps are any type of reciprocating diaphragm pump containing two diaphragms and driven by air instead of by electric motor. | Air section with shuttle valve applies air alternately to the two diaphragms. Each diaphragm has a set of check valves. | Many applications in general plant service where electricity isn't available, or where the liquid being pumped has high solids content or high viscosity. | Wide range of liquids, including liquids containing solids, and corrosive liquids. | Can be used where no electricity is available, if compressed air is available. Available in a variety of metal and non-metallic materials depending on the fluid pumped. Able to pump liquids containing large solids. Pump is sealless and can run dry with | 0.25 - 300 gpm | 10 - 125 psi | 0.25 - 30 hp |
| Concrete Pump | Concrete pumps are a type of reciprocating positive displacement pump that is specially designed to pump concrete and other mixed aggregate solutions. | High pressure discharge for pumping concrete long distances or up high elevations. Materials of construction that can handle the abrasive aggregate. | Concrete pouring, construction projects. | Concrete and other aggregate solutions. | Best way to move concrete long distances and up heights during pour. | 10 - 1,000 gpm | 25 - 1,000 psi | 10 - 500 hp |
| Diaphragm Pump | Diaphragm pumps are a type of reciprocating positive displacement pump in which liquid is pumped by a reciprocating diaphragm, which is driven by a solenoid, a mechanical drive, or a fluid drive. Other versions are air operated (see AODD type below). Pump has inlet and outlet check valves. | Pump contains reciprocating diaphragm and inlet and outlet check valves. | Many applications in general plant service where the liquid being pumped has high solids content or high viscosity. | Wide range of liquids, including liquids containing solids, and corrosive liquids. | Handles a wide range of liquids, including liquids containing solids. Pump is sealless, and can run dry without damaging the pump. | 1 - 1,800 gpm | 25 - 15,000 psi | 0.5 - 2,000 hp |
| Flexible Impeller Pump | Flexible impeller pumps are a type of rotary positive displacement pump that has a rotating rubber impeller with vanes that bend and then straighten as the impeller rotates to conform to the internal cam in the pump casing. | Various rubber materials available for correct compatibility with the fluid pumped. | Used as bilge and ballast pumps in small and medium marine services. Also found in other applications in plants where fluids contain some solids. | Water, seawater, and other thin liquids, including liquids containing some solids. | Relatively low cost way to move liquids containing some amounts of solids. | 5 - 150 gpm | 10 - 60 psi | 0.25 - 10 hp |
| Gear Pump | Gear pumps are a type of rotary positive displacement pump in which liquid is pumped by passing between two meshing gears and the surrounding casing. There are internal and external gear types. | Internal and external gear types. Typically doesn't handle solids or abrasive liquids. | Most common pump for clean oils and other viscous liquids. | Oils and other high viscosity liquids. Usually only suited for clean liquids (no solids). | Most widely used for clean oil services. Few moving parts, simple construction. | 1 - 1,500 gpm | 10 - 2,500 psi | 0.5 - 2,000 hp |
| Lobe Pump | Lobe pumps involve two shafts drive lobes which mesh with each other, but do not touch due to the use of timing gears. This allows gentle pumping of liquids containing soft or fragile solids, or viscous liquids. | Pump has timing gears so that lobes don't contact each other while pumping. Available in sanitary options for food, pharmaceutical, and biotech services. | Available in sanitary options for food, beverage, pharmaceutical, and biotech applications. | Liquids which are viscous or which contain fragile solids or are shear sensitive. | This is the normal pump of choice for sanitary applications pumping viscous liquids or liquids containing fragile solids. No metal to metal contact inside the pump. | 25 - 3,000 gpm | 50 - 450 psi | 1 - 500 hp |
| Metering Pump | Metering pumps are a type of reciprocating positive displacement diaphragm pump that has a very low flow rate (typically measured in gallons per hour or per day, rather than per minute). Flow rate is adjustable. | Pump is typically a diaphragm style, though older designs are plunger type. Diaphragm is driven by solenoid, mechanical actuation, or hydraulic actuation. Pump includes inlet and outlet check valves. Normally contains stroke length adjustment to vary flow rate, and some pumps can also control flow rate with speed control. | Used to meter or dose very low flow rates with high accuracy. Most common application is chemical treatment of water in boilers, cooling towers, potable water, etc. | Wide variety of thin and thick liquids, including corrosive liquids. | Accurate, repeatable volumetric flow measurement. Ability to easily adjust the flow rate by adjusting stroke length or speed. | .01 - 20 gpm | 10 - 200 psi | 0.125 - 5 hp |
| Peristaltic / Hose Pump | Peristaltic pumps or hose pumps are a type of rotary positive displacement pump that has a roller or shoe that squeezes a tube or hose as it rotates. The squeezing action moves the liquid along the tube. | Includes replaceable hose that must be compatible with the pumped liquid. This hose is typically able to be replaced when worn. | This pump type is used to handle chlorine and other disinfectants in commercial swimming pools, in wineries, in sewage treatment plants, and in many OEM applications where sealless pumping is a plus. | Wide range of liquids, including liquids containing solids, and corrosive liquids. | This pump type requires no seal, and keeps the liquid inside the tube, so zero leakage. | 0.2 - 200 gpm | 10 - 250 psi | 0.125 - 40 hp |
| Piston Pump | Piston pumps are a type of reciprocating positive displacement pump that has, double acting reciprocating pistons. | Pump includes one or more double acting pistons, sealed with o-rings against cylinder walls. Pump has an inlet and outlet check valve for each piston. | Used in oil production, in wash down services, pressure washing, car washes, reverse osmosis, and other applications where high pressure is needed. | Water and other thin liquids, including liquids containing abrasives. | May be better alternative than plunger pump in certain applications, such as abrasive liquids. Slower speeds may mean less maintenance. | 5 - 700 gpm | 50 - 5,000 psi | 1 - 500 hp |
| Plunger Pump | Plunger pumps are a type of reciprocating positive displacement pump that has, typically, three or five single acting reciprocating plungers. | Pump includes one or more single acting plungers, sealed with packing against cylinder walls. Pump has an inlet and outlet check valve for each plunger. | Used in oil production, in wash down services, pressure washing, car washes, reverse osmosis, and other applications where high pressure is needed. | Water and other thin liquids, crude oils. | Best way to achieve very high pressures when pumping. | 5 - 1,200 gpm | 50 - 100,000 psi | 1 - 5,000 hp |
| Progressive Cavity Pump | Progressive cavity pumps are a type of rotary positive displament pump that has a single-threaded helically shaped rotor turning inside of a double-threaded helically shaped rubber stator. This produces a progressing cavity that moves the liquid through the pump and pressurizes it. | Rotor is an interference fit inside the electrometric stator to minimize leakage (slip). Starting torque may be higher than running torque because of this. | Used to pump polymers and dewatered sludge in sewage treatment applications, and in pumping liquids which are viscous or contain solids in industrial plants such as pulp mills, petrochemical, and chemical plants. | Wide variety of thin and thick liquids, including corrosive liquids and liquids containing solids. | Sometimes considered the pump of last resort, as it will handle difficult liquids which are viscous or contain solids and which other pump types cannot accommodate. | 10 - 2,400 gpm | 50 - 2,000 psi | 1 - 500 hp |
| Screw Pump | Screw pumps use two intermeshing screws, driven by timing gears, move oils and other viscous liquids. Also available with three screws, one driving the other. | Two screw pumps make use of timing gears so that meshing screws don't drive each other. Triple screw types have one screw driving the other two and don't include timing gears. | Fuel transfer, elevators, and other applications requiring relatively high flow rates of viscous liquids. | Oils, fuels, and other high viscosity liquids. Also handles two-phase liquid/gas mixtures. | Highest flow rate of positive displacement pumps. | 50 - 15,000 gpm | 50 - 4,500 psi | 5 - 5,000 hp |
| Vane Pump | Vane pumps use a rotor with vanes located in slots, rotating inside an eccentrically shaped casing. As the rotor turns, the vanes move in and out of the slots. | Sliding vanes are often made of carbon. | An alternative to a gear pump for transferring oils and other viscous liquids. Also good for thinner liquids. | Oils and other high viscosity liquids. Usually only suited for clean liquids (no solids). Also good for thin liquids like gasoline and water. | Good for both thick and thin liquids, so often chosen for terminals and truck unloading where many types of liquids are handled. | 5 - 2,500 gpm | 20 - 200 psi | 1 - 300 hp |
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