罗茨水环真空机组在米糠油物理精炼中的应用

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)国家粮食储备局西安油脂科学研究设计院 作者:李晓龙

  罗茨水环真空机组用于米糠油物理精炼,运转功率小,维护费用低,安装灵活方便,降低了生产成本,取得了良好的经济效益。生产出的成品油,达到国标四级精炼米糠油要求。此机组适合在小规模物理精炼生产线中应用。

  物理精炼要求真空绝压小于等于200 Pa,因此在油脂生产中,水环式真空泵、汽水串联真空泵都不能满足要求,一般选用水蒸汽喷射真空泵。但水蒸汽喷射真空泵运行成本高,需配套大中型的蒸汽锅炉,不适用于一些小型油厂。罗茨式真空泵广泛地应用于化工行业的真空蒸馏、真空蒸发、脱水结晶中,在油脂行业应用较少。我们配备罗茨水环真空机组于江苏某公司15 t/d米糠油物理精炼脱酸生产线中,降低了生产成本,生产出了合格的新国标四级精炼米糠油。此机组适合在小规模物理精炼生产线中应用。

1、罗茨水环真空机组的类型、结构与工作原理

  罗茨式真空泵(简称罗茨泵)是一种无内压缩的旋转变容式真空泵。它是利用两个8字形转子在泵壳中旋转而产生吸气和排气作用。它不能单独地把气体直接排到大气中去,需要和前级真空泵串联使用。被抽气体是通过前级真空泵被排到大气中。工作时,被抽气体由进气口进入转子与泵体之间,这时一个转子和泵体把气体与进气口隔开,被隔开的气体(如图1上影线部分所示) ,在转子连续不断地旋转过程中,被送到排气口。

罗茨式真空泵的工作顺序位置

图1 罗茨式真空泵的工作顺序位置

1.1、罗茨水环真空机组类型

  (1)罗茨泵- 水环泵。机组中水环泵的作用是造成罗茨泵所需的预备真空,一般情况,单级水环泵极限真空度不高,而目前我国生产的罗茨泵要求的预真空又较高,故实际上一般不用单级水环泵作为罗茨泵的前级泵,而用极限压力较低的双级水环泵作为前级泵使用,还可以降低机组的极限压力。1台罗茨泵与1台水环泵的极限压力是400 Pa,可满足一般的真空需求,但在物理精炼工艺中受到一定限制,若用两台罗茨泵串联再与水环泵组合(见图2 ) , 就能大大提高机组的极限压力(可达25 Pa) 。

罗茨泵- 水环泵并联机械真空泵真空机组罗茨泵- 罗茨泵- 水环泵真空机组

图2 罗茨泵- 罗茨泵- 水环泵真空机组  图3 罗茨泵- 水环泵并联机械真空泵真空机组

  (2)如果三级罗茨水环机组还不能满足极限压力时,可采用罗茨泵- 水环泵并联机械真空泵(见图3) 。此机组主要用于需要处理大量水蒸汽,时间长且极限真空度要求非常高的抽真空系统,例如在真空干燥方面。

  罗茨水环真空机组由于采用水环泵作为前级泵,因而特别适用于抽除含有大量水蒸汽和带有一定腐蚀性、可凝性的脂肪酸气体的物理精炼工艺过程中。根据物理精炼的技术要求及罗茨水环真空机组的性能参数,实际生产中我们选用两台罗茨泵串联后再用双级泵作前级泵组成机组(见图4)应用于米糠油物理精炼脱酸工艺。

1.2、罗茨水环真空机组工作原理

  以罗茨泵为主泵,以水环泵为前级泵串联而成。罗茨水环真空机组选用水环泵作为前级泵比其他真空泵更为有利,它克服了单台水环泵使用时极限压力差(机组的极限压力比水环泵有很大提高) ,在一定压力下抽气速率低的缺点,同时保留了罗茨泵能迅速工作,有较大抽气速率的优点,尤其适应于抽除大量可凝性混合脂肪酸蒸汽。

罗茨水环真空机组

图4 罗茨水环真空机组

罗茨水环真空机组的特点:

  ①机组中罗茨泵转子与泵腔、转子与转子之间有一定的间隙,互不接触,不需要用油润滑;

  ②罗茨泵转子具有良好的几何对称性,可以提高转速,从而能够制造出结构紧凑的大抽速泵来;

  ③机组工作时振动小,容积大;

  ④在罗茨泵腔内不发生像机械真空泵那样的压缩现象,因此它不需要排气阀。也正因如此,可抽除可凝性的脂肪酸蒸汽;

  ⑤启动快,能够在短时间内达到极限真空,功率小,运转维护费用低;

  ⑥罗茨泵在很宽的压力范围内(1~1 000 Pa)有很大的抽速,能迅速排出被蒸馏的气体。

2、主要工艺参数

  米糠脱色油进入脱酸塔,在残压为666.6 Pa的真空下通过盘管中的260~270 ℃导热油进行保温,同时通入直接蒸汽(压力0.1 MPa、用量为油重的2%左右) ,进行水蒸汽蒸馏操作。整个脱酸系统的真空由罗茨水环真空机组产生。成品油及脂肪酸的质量指标检测结果见表1。成品油质量均已达到国标四级精炼米糠油要求,脂肪酸酸值高,纯度好,精炼损耗低。

表1 成品油及脂肪酸的质量指标检测结果

成品油及脂肪酸的质量指标检测结果

  在实际生产中,脱酸系统的真空度保持在75 Pa左右。在调试过程中发现,直接蒸汽对系统真空影响较大,直接蒸汽压力忽高忽低使混合脂肪酸蒸汽的量起伏不定,对罗茨水环真空机组影响较大,此过程切勿将直接蒸汽开得过大,产生冲油现象,否则将暂时影响脱酸塔的真空度。

3、罗茨水环真空机组的性能

  虽然罗茨水环真空机组仅适合于小规模油厂,但与水蒸汽喷射真空泵相比,罗茨水环真空机组工作时不需蒸汽,因而不用为其另配蒸汽锅炉,适用于电能廉价但煤价较高的地区。

  在安装方面,一般水蒸汽喷射真空泵都采用高架泵,要求安装高度为11 m,而罗茨水环真空机组安装方便,可以根据工艺及厂房情况灵活定位,占地少。与15 t/d米糠油物理精炼生产线配备的真空机组,规格为1 350 ×900 ×2 110 mm,其结构简单,工作可靠。另外,水蒸汽喷射真空泵噪音较大,布置在车间内影响生产及周围环境,罗茨水环真空机组相对安静,在车间的环保方面也优于水蒸汽喷射真空泵。罗茨水环真空机组的首次投资较水蒸汽喷射真空泵高,但在日后的生产中,其运转功率小,维护费用低。

4、结束语

  罗茨水环真空机组可用于小规模米糠油物理精炼脱酸。它安装灵活,运转功率小,维护费用低,生产出的成品油可达到国标四级精炼米糠油的要求,适用于小规模物理精炼生产线。

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