螺杆真空泵的工业应用

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)美国泰悉尔(中国)集团 作者:姜燮昌

(1)螺杆真空泵在制药行业溶媒回收中的应用

  采用溶媒结晶工艺的原料药,通常在结晶后进行过滤、洗涤和真空干燥。物料中含湿通常在20%~200%,湿物料所含溶媒通常是易燃、易爆、有毒、有害的介质,它们在干燥过程中被真空机组抽走。

  传统的湿式真空系统普遍选用罗茨-液环真空泵机组,液环泵的密封液在运行中会溶解或吸收部分有机溶媒,在汽液分离器中分离废气和高浓度的有机废液,这两部分都需要处理,这不仅不能充分回收这部分溶媒,而且使企业运行成本增加,更对健康安全和环保带来挑战;而应用干式真空冷凝系统,可以使干燥过程中的有机溶媒在排气侧冷凝,实现溶剂的回收,以及废水废液的零排放,由于螺杆泵泵腔内无任何其他工艺介质,内部表面均采取涂层的防腐措施,既节能又环保,无废液处理问题,溶媒还可以全部回收。所以螺杆真空泵已成为这一应用领域的最佳选择。溶媒回收螺杆泵真空机组如图15所示。

溶媒回收螺杆真空泵

图15 溶媒回收螺杆真空泵

(2)螺杆真空泵在石化行业汽油蒸汽回收方面的应用

  干式螺杆真空泵在汽油蒸汽回收装置中是一个关键性设备,所抽气体为容易挥发的汽油蒸汽,主要成份是C4、C5、C6 等汽油蒸汽,其装置原理如图16 所示。

汽油回收装置原理图

图16 汽油回收装置原理图

  通常要求泵的运行温度控制在80℃以下,然而仅仅依靠泵体夹套冷却无法使泵的运行降低到如此低的温度,另外在多数现场都不能提供冷却水,可以提供的冷却液就是汽油;为了降低泵的运行温度除了往泵体夹套内通入汽油外,最有效的方法就是向泵腔内(在温度最高点)注入适量的汽油,以此蒸发吸热来降低泵腔内温度,如图17 所示。

向泵内注入冷却液

图17 向泵内注入冷却液

  由于螺杆真空泵在油汽回收工艺过程中,被冷凝的汽油会堆集在泵的排气口处,这种积液现象会造成泵的异常振动和噪声,因此必须及时排出,为此可以采取下列三种改进措施。

  措施1:泵的排气管向下倾斜,排气管道位置低于泵的排气口位置(见图18)。

改进措施

图18 改进措施1

  措施2:在泵的排气口或消音器最低位处,安装一台循环泵以消除积液现象(见图19)。

改进措施

图19 改进措施2 图20 改进措施3

  措施3:在泵的排气口处安装单向阀,以防止泵在停止运行时由于虹吸现象造成冷凝液倒流入泵腔内(见图20)。

(3) 螺杆真空泵在空间模拟方面的应用

  由于空间模拟装置其被抽容器的容积从几千立方米到几万立方米,真空度变化从几万Pa 到几个Pa,而且被抽气体中含有大量的水蒸气或部分氮氧化物,所以这种真空系统首先遇到问题就是预抽真空问题,如果选用传统的滑阀泵作前级泵则存在下列问题:

  首先是滑阀泵在高入口压力下长时间运行,由于气流携带作用,其喷油现象十分严重,一是浪费大量昂贵的油,二是污染环境;

  由于被抽气体中含有大量的水蒸气或氮氧化物,这些气体一旦进入泵内会使真空泵油迅速乳化变质,油的密封性破坏,导致真空性能下降,甚至使泵毁坏;

  需要配置泵的数量多,而且滑阀泵的振动、噪声也大;

  螺杆真空泵由于具有清洁无油、抽速大、振动小、噪声低等优点,已成为当前大型空间模拟真空系统的首选产品。另外,为了提高真空机组的抽速和极限真空并相应的减小螺杆泵的尺寸,一般都是采用一台罗茨泵与螺杆真空泵串联构成的二级机组或二台罗茨泵与螺杆真空泵串联构成的三级机组。为防止颗粒杂质进入泵内,在真空机组入口均配置入口过滤器,其精度为50 μm。

  干式螺杆真空泵机组应用如图21、图22 所示。

罗茨螺杆两级真空泵机组和罗茨螺杆三级真空泵机组

图21 罗茨螺杆两级真空泵机组 图22 罗茨螺杆三级真空泵机组

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