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螺桿真空泵系統的典型應用及其解決方案
信息來源:大路通官網 日期:2019-11-05

1、螺桿真空泵在制藥行業溶媒回收中的應用

采用溶媒結晶工藝的原料藥,在結晶后要進 行過濾、洗滌、真空干燥。物料含濕量一般在 20%左右,加熱溫度不能超過 80℃,干燥后原料 藥含濕量要低于 0.5%,為了抽除物料中溶媒,干 燥罐內的壓力要低于干燥溫度下溶媒的飽和蒸 汽壓,通常要求在中真空壓力 0.1Pa- 50Pa 條件下 干燥。濕物料所帶溶媒通常是易燃、易爆、有毒、 有害的危險化學品,它們在干燥過程中被真空機 組所抽走。傳統的濕式真空系統普遍選用羅茨液環真空泵系統,液環泵的密封液在運行中會溶解 或吸收部分有機溶媒,在汽液分離罐中分離成廢 氣和高濃度的有機廢液,但這兩部分都需要處 理,這不僅不能充分回收這部分溶媒,而且使企 業運行成本增加,更對健康、安全和環保帶來危 害;而采用羅茨泵與螺桿真空泵組成的干式真空 系統,可以使干燥過程中的有機溶媒在排氣側冷 凝,實現溶劑的回收,由于螺桿泵泵腔內無任何 其他工藝介質,既節能又環保,無廢液處理問題, 溶媒又可以全部回收。所以螺桿真空泵已成為這 一應用領域的最佳選擇。其干式真空泵系統如圖 9 所示。

 


解決方案如下:

密封處吹洗(氣障)

密封處吹洗:其目的是在驅動端的前蓋 / 非驅動端的后蓋與泵腔之間,用氮氣或氬氣等惰性氣體吹洗的方法來產生一個壓力差即所謂氣障,從而確保前蓋處的潤滑油和后蓋處的潤滑脂不受工藝氣體的污染,所以在化工、制藥這一類行業應用中,密封吹洗是不可缺少的一項重要措施。其驅動端和非驅動端密封吹洗部位分別如圖10、圖 11 所示。

 

 

★密封吹洗壓力:最大值 0.5kg/cm 2 g

★流量:立升 / 分;

在一般情況下,不建議在非驅動端處進行密封吹洗,因為在非驅動端密封處吹洗會降低泵的有效抽速,影響泵的極限真空。

開機 / 停機(清洗)吹洗

開機 / 停機(清洗)吹洗:其目的是為了在泵運行前使泵腔內溫度升高,防止工藝氣體在泵內凝結以及在泵運行后通過吹洗來清除泵內的殘留工藝氣體,這種吹洗是在主閥關閉情況下,從泵口通入氬氣、氮氣等惰性氣體,并使泵連續運行20~30 分鐘,這種開機 / 停機(清洗)吹洗在抽除腐蝕性氣體、有毒氣體或聚合物時顯得特別重要。

★吹洗氣體壓力:最大值 1.5kg/cm 2 g

★流量:立升 / 分;

 

蒸汽沖洗

如果螺桿真空泵通過上述開機 / 停機(清洗)吹洗,泵內的殘余物質仍然無法清除掉,而且都堆積在泵內,那么就會導致泵在重新啟動時電機過載或損壞螺桿和泵體。蒸汽沖洗就是去除泵內殘余工藝物質的方法之一。

★蒸汽壓力:1kg/cm 2 g

★系統隔離:蒸汽沖洗時,要切斷泵的電源和所有控制電路,關閉入口閥門,打開消音器的放水閥門;

★泵的進氣口注入蒸汽 1020 分鐘;

★用手旋轉泵軸來檢查泵的轉動是否順暢;

★如果泵的轉動順暢,停止注入蒸汽;

★開啟電機并檢查泵的運行是否正常;

 

2、 螺桿真空泵在石化行業汽油蒸汽回收方面的應用

隨著我國對環境保護的日益重視,國家或行業制定各種法律、標準和規定來嚴格約束汽油蒸汽排放,要求對儲油庫、加油站等必須增設油氣回收裝置,并符合排放濃度﹤25g/m 3 ,油氣處理效率﹥95%的標準。

油氣回收裝置是采用活性吸附來實現油氣中烴類成分和空氣的分離,以達到排放標準,活性碳的再生是采用真空解吸的方法來實現,以達到循環使用的目的。真空解吸的油氣則通過汽油噴淋吸收的方法,將油氣轉化為汽油并回收。

干式螺桿真空泵在汽油蒸汽回收裝置中的是一個關鍵性設備,所抽氣體為容易揮發的汽油蒸汽,主要成份是 C4C5C6 等汽油蒸汽,其裝置原理如圖 12 所示。

考慮到安全,通常汽油回收要求泵的運行溫度控制在 80℃以下,另外在多數現場都不能提供冷卻水,可以提供的冷卻液就是汽油;為了降低泵的運行溫度,對于抽速為 800m 3 /h 以上的大型泵,除了泵體夾套通入汽油外,最有效的方法就是向泵腔內(在溫度最高點)注入適量的汽油,通過汽油蒸發吸熱來降低泵腔內溫度,如圖 13 所示。其汽油注入量如下:

 

 

由于螺桿真空泵在油汽回收工藝過程中,被冷凝的汽油會堆集在泵的排氣口處,如不及時排出會造成泵的異常振動和噪聲,為此可以采取下列二種改進措施。

措施 1:泵的排氣管向下傾斜,排氣管道位置要低于泵的排氣口位置(見圖 14

措施 2:在泵的排氣口或消音器最低位處安裝一臺循環泵,以消除排氣口的積液現象。(見圖15

 

3、螺桿真空泵在航空、航天空間模擬方面的應用

由于空間模擬裝置其被抽容器的容積從幾千立方米到幾萬立方米,壓力變化從幾萬 Pa 到幾個 Pa,而且被抽氣體中含有大量的水蒸氣或部分氮氧化物,所以這種真空系統首先遇到問題就是預抽真空問題,如果選用傳統的滑閥真空泵作前級泵則存在下列問題:

★首先是滑閥泵在高入口壓力下長時間運行,由于氣流攜帶作用,其噴油現象十分嚴重,一是浪費大量昂貴的油,二是污染環境;

★由于被抽氣體中含有大量的水蒸氣或氮氧化物,這些氣體一旦進入泵內會使真空泵油迅速乳化變質,油的密封性破壞,導致真空性能下降,甚至使泵毀壞;

★需要配置泵的數量多,而且滑閥泵的振動、噪聲也大;

螺桿真空泵由于具有清潔無油、抽速大、振動小、噪聲低等優點,已成為當前大型空間模擬真空系統的首選產品。另外,為了提高真空機組的抽速和極限真空,同時亦可相應地減小螺桿泵的尺寸,一般都是采用一臺羅茨泵與螺桿真空泵串聯構成的二級機組或二臺羅茨泵與螺桿真空泵串聯構成的三級機組。為防止顆粒雜質進入泵內,在真空機組入口均配置入口過濾器,其精度為 50um

16 為某空間模擬裝置真空系統單套真空泵機組照片。主泵為 ZJB- 1200 帶旁通閥羅茨泵(抽速 1200L/S),前級泵為 SP1500 螺桿真空泵(抽 速 1300m 3 /h 50Hz)), 單 套 機 組 抽 速 為1200L/s,極限壓力 10 -1 Pa

 模擬裝置真空系統單套真空泵機組模擬裝置真空系統單套真空泵機組


17 為某空間模擬裝置真空系統單套真空泵機組照片。主泵為 RP3600 羅茨泵(五點機械密封,抽速 5500m 3 /h),中間泵為 RP2000 羅茨泵(五點機械密封,抽速 2400m 3 /h),前級泵為 SP1500 螺桿真空泵(抽速 1300m 3 /h50Hz)),單套機組抽速為 1500L/s,極限壓力 10 -2 Pa

 

真空泵系統是當前真空行業的熱點,但是目前在我國尚處于起步階段,所以在設計、制造和操作使用方面都存在一些問題。作者認為要使螺桿真空泵進一步推廣應用,還必須做到下列幾點:

1)首先是螺桿真空泵系統必須是性能穩定、運行可靠。

2)制造廠商要根據用戶的不同工藝,提出不同的解決方案。

3)做好售前培訓和售后服務。

4)操作者要根據使用手冊規定的要求,做好日常維護和保養。

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