1、螺桿真空泵在制藥行業(yè)溶媒回收中的應(yīng)用
采用溶媒結(jié)晶工藝的原料藥,在結(jié)晶后要進(jìn) 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(nèi)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(xiǎn)化學(xué)品,它們?cè)诟稍镞^程中被真空機(jī) 組所抽走。傳統(tǒng)的濕式真空系統(tǒng)普遍選用羅茨液環(huán)真空泵系統(tǒng),液環(huán)泵的密封液在運(yùn)行中會(huì)溶解 或吸收部分有機(jī)溶媒,在汽液分離罐中分離成廢 氣和高濃度的有機(jī)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(yè)運(yùn)行成本增加,更對(duì)健康、安全和環(huán)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(tǒng),可以使干燥過程中的有機(jī)溶媒在排氣側(cè)冷 凝,實(shí)現(xiàn)溶劑的回收,由于螺桿泵泵腔內(nèi)無任何 其他工藝介質(zhì),既節(jié)能又環(huán)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(yīng)用領(lǐng)域的最佳選擇。其干式真空泵系統(tǒng)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(qū)動(dòng)端的前蓋 / 非驅(qū)動(dòng)端的后蓋與泵腔之間,用氮?dú)饣驓鍤獾榷栊詺怏w吹洗的方法來產(chǎn)生一個(gè)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(yè)應(yīng)用中,密封吹洗是不可缺少的一項(xiàng)重要措施。其驅(qū)動(dòng)端和非驅(qū)動(dòng)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(qū)動(dòng)端處進(jìn)行密封吹洗,因?yàn)樵诜球?qū)動(dòng)端密封處吹洗會(huì)降低泵的有效抽速,影響泵的極限真空。
開機(jī) / 停機(jī)(清洗)吹洗
開機(jī) / 停機(jī)(清洗)吹洗:其目的是為了在泵運(yùn)行前使泵腔內(nèi)溫度升高,防止工藝氣體在泵內(nèi)凝結(jié)以及在泵運(yùn)行后通過吹洗來清除泵內(nèi)的殘留工藝氣體,這種吹洗是在主閥關(guān)閉情況下,從泵口通入氬氣、氮?dú)獾榷栊詺怏w,并使泵連續(xù)運(yùn)行20~30 分鐘,這種開機(jī) / 停機(jī)(清洗)吹洗在抽除腐蝕性氣體、有毒氣體或聚合物時(shí)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(jī) / 停機(jī)(清洗)吹洗,泵內(nèi)的殘余物質(zhì)仍然無法清除掉,而且都堆積在泵內(nèi),那么就會(huì)導(dǎo)致泵在重新啟動(dòng)時(shí)電機(jī)過載或損壞螺桿和泵體。蒸汽沖洗就是去除泵內(nèi)殘余工藝物質(zhì)的方法之一。
★蒸汽壓力:1kg/cm 2 g;
★系統(tǒng)隔離:蒸汽沖洗時(shí),要切斷泵的電源和所有控制電路,關(guān)閉入口閥門,打開消音器的放水閥門;
★泵的進(jìn)氣口注入蒸汽 10~20 分鐘;
★用手旋轉(zhuǎn)泵軸來檢查泵的轉(zhuǎn)動(dòng)是否順暢;
★如果泵的轉(zhuǎn)動(dòng)順暢,停止注入蒸汽;
★開啟電機(jī)并檢查泵的運(yùn)行是否正常;
2、 螺桿真空泵在石化行業(yè)汽油蒸汽回收方面的應(yīng)用
隨著我國對(duì)環(huán)境保護(hù)的日益重視,國家或行業(yè)制定各種法律、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定來嚴(yán)格約束汽油蒸汽排放,要求對(duì)儲(chǔ)油庫、加油站等必須增設(shè)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(biāo)準(zhǔn)。
油氣回收裝置是采用活性吸附來實(shí)現(xiàn)油氣中烴類成分和空氣的分離,以達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn),活性碳的再生是采用真空解吸的方法來實(shí)現(xiàn),以達(dá)到循環(huán)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(zhuǎn)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(gè)關(guān)鍵性設(shè)備,所抽氣體為容易揮發(fā)的汽油蒸汽,主要成份是 C4、C5、C6 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(yùn)行溫度控制在 80℃以下,另外在多數(shù)現(xiàn)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(yùn)行溫度,對(duì)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(nèi)(在溫度最高點(diǎn))注入適量的汽油,通過汽油蒸發(fā)吸熱來降低泵腔內(nèi)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(huì)堆集在泵的排氣口處,如不及時(shí)排出會(huì)造成泵的異常振動(dòng)和噪聲,為此可以采取下列二種改進(jìn)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(tái)循環(huán)泵,以消除排氣口的積液現(xiàn)象。(見圖15)
3、螺桿真空泵在航空、航天空間模擬方面的應(yīng)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(gè) 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(tǒng)首先遇到問題就是預(yù)抽真空問題,如果選用傳統(tǒng)的滑閥真空泵作前級(jí)泵則存在下列問題:
★首先是滑閥泵在高入口壓力下長時(shí)間運(yùn)行,由于氣流攜帶作用,其噴油現(xiàn)象十分嚴(yán)重,一是浪費(fèi)大量昂貴的油,二是污染環(huán)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(jìn)入泵內(nèi)會(huì)使真空泵油迅速乳化變質(zhì),油的密封性破壞,導(dǎo)致真空性能下降,甚至使泵毀壞;
★需要配置泵的數(shù)量多,而且滑閥泵的振動(dòng)、噪聲也大;
螺桿真空泵由于具有清潔無油、抽速大、振動(dòng)小、噪聲低等優(yōu)點(diǎn),已成為當(dāng)前大型空間模擬真空系統(tǒng)的首選產(chǎn)品。另外,為了提高真空機(jī)組的抽速和極限真空,同時(shí)亦可相應(yīng)地減小螺桿泵的尺寸,一般都是采用一臺(tái)羅茨泵與螺桿真空泵串聯(lián)構(gòu)成的二級(jí)機(jī)組或二臺(tái)羅茨泵與螺桿真空泵串聯(lián)構(gòu)成的三級(jí)機(jī)組。為防止顆粒雜質(zhì)進(jìn)入泵內(nèi),在真空機(jī)組入口均配置入口過濾器,其精度為 50um。
圖 16 為某空間模擬裝置真空系統(tǒng)單套真空泵機(jī)組照片。主泵為 ZJB- 1200 帶旁通閥羅茨泵(抽速 1200L/S),前級(jí)泵為 SP1500 螺桿真空泵(抽 速 1300m 3 /h (50Hz)), 單 套 機(jī) 組 抽 速 為1200L/s,極限壓力 10 -1 Pa。
圖 17 為某空間模擬裝置真空系統(tǒng)單套真空泵機(jī)組照片。主泵為 RP3600 羅茨泵(五點(diǎn)機(jī)械密封,抽速 5500m 3 /h),中間泵為 RP2000 羅茨泵(五點(diǎn)機(jī)械密封,抽速 2400m 3 /h),前級(jí)泵為 SP1500 螺桿真空泵(抽速 1300m 3 /h(50Hz)),單套機(jī)組抽速為 1500L/s,極限壓力 10 -2 Pa。
真空泵系統(tǒng)是當(dāng)前真空行業(yè)的熱點(diǎn),但是目前在我國尚處于起步階段,所以在設(shè)計(jì)、制造和操作使用方面都存在一些問題。作者認(rèn)為要使螺桿真空泵進(jìn)一步推廣應(yīng)用,還必須做到下列幾點(diǎn):
(1)首先是螺桿真空泵系統(tǒng)必須是性能穩(wěn)定、運(yùn)行可靠。
(2)制造廠商要根據(jù)用戶的不同工藝,提出不同的解決方案。
(3)做好售前培訓(xùn)和售后服務(wù)。
(4)操作者要根據(jù)使用手冊(cè)規(guī)定的要求,做好日常維護(hù)和保養(yǎng)。