Bơm lệch tâm không có cánh cho Isocyanates
Vào những giờ đầu ngày 3 tháng 12 năm 1984, nước tràn vào một bể chứa 42 tấn metyl isocyanate (MIC). Phản ứng tỏa nhiệt kết quả đã làm tăng nhiệt độ bên trong bình lên hơn 200 C (392 F) và làm tăng đáng kể áp suất khí quyển.
Kết quả là, khoảng 30 tấn MIC đã thoát khỏi bể chứa vào khí quyển trong vòng chưa đầy một giờ. Các loại khí này bị gió đông nam thổi qua thành phố Bhopal của Ấn Độ, và sự hỗn loạn sau đó dẫn đến thảm họa công nghiệp lớn nhất trong lịch sử.
Thảm kịch khí đốt Bhopal, bắt nguồn từ nhà máy Union Carbide India Limited (UCIL) ở Bhopal, Madhya Pradesh, Ấn Độ, được cho là nguyên nhân khiến 3.000 người chết trong vòng vài tuần sau vụ rò rỉ. 8.000 người khác đã chết vì các bệnh liên quan đến khí đốt. Một bản tuyên thệ của chính phủ năm 2006 ước tính rằng chất độc hại đã gây ra hơn nửa triệu người bị thương.
Các lý thuyết khác nhau về cách nước vào bể ban đầu. Một số người tin rằng một công nhân bất bình đã đưa nước trực tiếp vào bể như một hành động phá hoại. Những người khác viện dẫn sơ suất quản lý. Một điều không thể phủ nhận - thảm kịch khí Bhopal đã chứng minh sức mạnh hủy diệt của isocyanates nếu chúng không được xử lý và chứa đựng đúng cách.
Isocyanates
Isocyanates là một họ hóa chất có phản ứng cao, trọng lượng phân tử thấp. Methyl isocyanate là một isocyanate đơn chức năng, trong khi các hợp chất được sử dụng rộng rãi nhất là diisocyanates và polyisocyanates. Diisocyanates chứa hai nhóm isocyanate trong khi polyisocyanates thường có nguồn gốc từ diisocyanates và có thể chứa một số nhóm isocyanate. Các chất diisocyanat được sử dụng phổ biến nhất bao gồm methylenebis (phenyl isocyanate), được gọi là MDI, và toluene diisocyanate (TDI).
Máy bơm đĩa lệch tâm bao gồm một xi lanh và phần tử bơm được gắn trên một trục lệch tâm. Khi trục lệch tâm quay, phần tử bơm tạo thành các khoang bên trong xi lanh, các khoang này sẽ tăng kích thước tại cửa nạp, hút chất lỏng vào khoang bơm. Chất lỏng được vận chuyển đến cổng xả ở đó kích thước buồng bơm được giảm xuống. Động tác này ép chất lỏng ra ngoài theo đường ống xả.
MDI và TDI thường được sử dụng trong ngành công nghiệp polyurethane, bao gồm sản xuất bọt, sợi, chất đàn hồi và chất phủ linh hoạt và cứng - chẳng hạn như sơn và vecni. Isocyanates đang được sử dụng thường xuyên hơn trong ngành công nghiệp ô tô, sửa chữa thân ô tô và vật liệu cách nhiệt xây dựng.
Các sản phẩm polyurethane dạng xịt có chứa isocyanat đã được phát triển cho nhiều mục đích sử dụng bán lẻ, thương mại và công nghiệp để bảo vệ xi măng, gỗ, sợi thủy tinh, thép và nhôm, bao gồm các lớp phủ bảo vệ cho giường xe tải, xe kéo, tàu thuyền, nền móng và sàn.
Isocyanates được sử dụng trong sơn vì chúng cung cấp cơ chế liên kết ngang (liên kết hóa học) khác với các chất phủ khác. Kết quả là, isocyanates giúp tạo ra các lớp phủ bền hơn với các đặc tính thẩm mỹ vượt trội. Các lớp phủ này cung cấp các màng đóng rắn nhanh chóng ở nhiệt độ thấp. Chúng cũng có các đặc tính ứng dụng tuyệt vời, tạo ra màng mịn và lớp phủ có độ bóng cao.
Isocyanates phải được xử lý đúng cách trong toàn bộ chuỗi cung ứng vì nguy cơ phơi nhiễm quá mức có thể dẫn đến nhiều vấn đề sức khỏe ngắn hạn và dài hạn.
Rủi ro và Kết quả Phơi nhiễm
Isocyanates là chất gây kích ứng mạnh đối với màng nhầy của mắt và đường tiêu hóa. Tiếp xúc trực tiếp với da cũng có thể gây ra viêm nhiễm đáng chú ý. Isocyanates có thể gây nhạy cảm cho người lao động, khiến họ lên cơn hen suyễn nghiêm trọng nếu họ tiếp xúc trở lại.
Phơi nhiễm nghề nghiệp phổ biến nhất với isocyanates là hít phải hơi hoặc sol khí, mặc dù sự phơi nhiễm có thể xảy ra khi tiếp xúc với da trong quá trình xử lý isocyanates ở dạng lỏng. Phơi nhiễm thường xảy ra trong quá trình sản xuất và sử dụng isocyanat, đặc biệt là trong quá trình sản xuất trong ngành công nghiệp bọt polyurethane. Điều này bao gồm việc bơm isocyanates.
Isocyanates là chất độc và chất gây ô nhiễm, nhưng chúng cũng có thể dễ cháy. Trong khi khả năng bắt lửa của chúng thấp, nồng độ cụ thể, sự hiện diện của hơi nổ hoặc chất lỏng dễ cháy khác trên cùng một địa điểm có thể tạo ra một môi trường nguy hiểm cho người lao động và cộng đồng, như trong thảm kịch Bhopal.
Để chuyển và chứa isocyanates một cách an toàn, người vận hành phải chọn đúng giải pháp bơm.
Với các đặc tính độc đáo của chúng, isocyanates yêu cầu một máy bơm xử lý sản phẩm nhẹ nhàng (ít cắt), có khả năng hút mạnh và cung cấp thiết kế bù mòn, bảo dưỡng thấp. Các công nghệ khác nhau có thể được sử dụng để chuyển isocyanates, nhưng giải pháp an toàn và hiệu quả nhất đáp ứng tất cả các tiêu chí này là máy bơm đĩa lệch tâm.
Ưu điểm của máy bơm đĩa lệch tâm
Công nghệ đĩa lệch tâm mang lại ít rủi ro hơn và hiệu quả hơn so với các loại máy bơm khác, bao gồm cả máy bơm bánh răng dẫn động mag, thường được sử dụng để xử lý MDI. Ưu điểm của việc sử dụng đĩa lệch tâm so với bánh răng là thiết kế của nó, lực hút mạnh, cắt và bù mòn thấp.
Thiết kế
Máy bơm đĩa lệch tâm bao gồm một xi lanh đứng yên và một đĩa di động. Đĩa được di chuyển nhờ một trục lệch tâm được đặt bên trong một đầu ống thổi, có nhiệm vụ giữ đĩa. Khi trục lệch tâm quay, đĩa tạo thành các khoang trong hình trụ, tăng ở cửa hút và giảm ở cửa xả. Trong quá trình hoạt động, áp suất xả tác dụng lên đĩa lệch tâm, giúp đĩa không bị trượt. Độ trượt thấp giữa đĩa và xi lanh cho phép máy bơm đĩa lệch tâm có khả năng tách hoặc xóa các dòng sản phẩm — một lợi thế chính so với máy bơm bánh răng.
Isocyanates là chất độc về bản chất, vì vậy chúng cần có máy bơm không cánh để loại bỏ rò rỉ và cung cấp khả năng ngăn chặn tối đa sản phẩm. Máy bơm đĩa lệch tâm và máy bơm dẫn động mag không có trục vít. Bơm bánh răng dẫn động từ tính sử dụng một khớp nối từ tính để tạo ra một con dấu trục tĩnh chứ không phải là con dấu đóng gói hoặc con dấu cơ khí. Máy bơm đĩa lệch tâm không có khớp nối từ tính, bao bì hoặc phớt cơ khí, giúp loại bỏ điểm rò rỉ tiềm ẩn có thể dẫn đến hỏng hóc.
Hút mạnh
Khi nạp hoặc dỡ MDI, việc trang bị một máy bơm có khả năng làm sạch các dòng là rất quan trọng. Lực hút mạnh của máy bơm đĩa lệch tâm giúp việc bốc dỡ hàng hóa an toàn và sạch sẽ hơn nhiều vì các ống mềm và đường ống được làm trống trước khi ngắt kết nối ống vào cuối quá trình chuyển. Máy bơm đĩa lệch tâm cũng có tính năng hút vượt trội ở tốc độ thấp, đảm bảo rằng tối thiểu sản phẩm còn lại trong đường ống trước khi bảo dưỡng.
Cắt thấp
Isocyanates là chất lỏng loãng, có nghĩa là khi chúng chịu lực cắt và kích động cao, độ nhớt của chúng có xu hướng tăng lên. Bản thân máy bơm bánh răng cắt nhiều chất lỏng hơn máy bơm đĩa lệch tâm, điều này có thể dẫn đến quá nhiệt và tắc nghẽn. Kết quả cuối cùng là hỏng máy bơm và thời gian ngừng hoạt động. Vấn đề này phổ biến hơn với máy bơm bánh răng, nhưng không thể xảy ra với máy bơm đĩa lệch tâm vì tốc độ cắt thấp và tiêu thụ nhiều năng lượng hơn.
Bù đắp
Hầu hết các máy bơm dịch chuyển tích cực không có hệ thống bù mòn, có nghĩa là sự mài mòn của máy bơm bình thường sẽ dẫn đến tổn thất tốc độ dòng chảy lũy tiến. Người vận hành có thể cố gắng bù mòn bằng cách tăng tốc máy bơm, nhưng điều đó sẽ bắt đầu một chu kỳ nguy hiểm là chạy máy bơm nhanh hơn, dẫn đến máy bơm bị mòn nhanh hơn và tiêu tốn nhiều năng lượng hơn.
Thiết kế độc đáo của máy bơm đĩa lệch tâm cho phép chúng tự bù mòn cơ học, mang lại cho máy bơm khả năng duy trì tốc độ dòng chảy ổn định theo thời gian. Bơm đĩa lệch tâm không bị mòn nhanh như bơm bánh răng. Từ lần đầu tiên bật máy bơm bánh răng, các bánh răng bắt đầu mòn, tạo ra khe hở rộng hơn trong đường dẫn chất lỏng và tốc độ dòng chảy cũng như khả năng chứa sản phẩm kém nhất quán hơn. Máy bơm đĩa lệch tâm có hệ thống bù mòn toàn bộ giúp tiếp tục chạy bất chấp mài mòn và không cần tăng tốc độ.
Sự kết luận
Thảm họa Bhopal cho thấy những nguy cơ liên quan đến việc xử lý isocyanates. Trong môi trường sản xuất ngày nay, đặc biệt là trong ngành công nghiệp polyurethane, isocyanates là một trong những hợp chất quan trọng nhất trong quá trình sản xuất. Nhiều rủi ro ngắn hạn và dài hạn liên quan đến việc xử lý isocyanates. Do đó, người vận hành cần yên tâm mà chỉ có máy bơm đĩa lệch tâm mới có thể cung cấp được. Bơm đĩa lệch tâm có khả năng bảo dưỡng thấp và cung cấp khả năng bù mòn vượt trội, lực hút mạnh và lực cắt thấp là điều bắt buộc khi xử lý hóa chất nguy hiểm này.