摘要:目前真空技術越來越廣泛的應用在石油、化工、制藥、等行業的減壓蒸發、結晶、蒸餾、升華、干燥、負壓濃縮、脫水、化學反應吸收及真空輸送物料等工藝,各種加工過程應用真空技術后可以節能降耗、加快反應速度、提高產品質量、增加經濟效益也逐步形成共識,但真空技術是一門邊緣科學,我國的真空行業是在解放后消化吸收前蘇聯、美國、日本、德國產品的基礎上發展起來的,雖然近幾年我國的真空設備制造廠的數量如雨后春筍般壯大起來,但不少廠家對于其生產的真空泵在不同工藝如何應用選型卻并不清楚(更談不上根據用戶提供的工藝參數進行新產品設計),這給廣大用戶的選型帶來很大的不便,本文將根據我公司30多年的生產、研制和配套經驗,闡述在化工行業幾個典型工藝如何合理選用噴射真空泵的問題。一、關于真空泵的幾個概念在化工生產的加工過程中如何應用好真空泵,需要先明確以下幾個概念:1、“真空”的概念:“真空”是指在給定空間內低于一個大氣壓力的氣體狀態,也就是該空間內氣體分子密度低于該地區大氣壓的氣體分子密度。完全沒有氣體的空間狀態稱為絕對真空。2、真空泵:是用以產生、改善和維持真空的裝置。3、抽氣量:真空泵在工作壓強下單位時間內抽吸氣體的流量。單位:kg/h或m3/h;4、極限壓強(真空度):在抽汽量為零的情況下真空泵所能達到的絕對壓強。單位:pa、kpa、mpa或mmhg(極限絕壓減當地大氣壓為極限真空度);5、工作壓強(真空度):噴射泵在額定抽氣量時的絕對壓強。單位:pa、kpa、mpa或mmhg(工作絕壓減當地大氣壓為工作真空度);6、工作蒸汽壓力:蒸汽噴射真空泵的工作蒸汽壓力。單位:mpa或kgf/cm2;7、工作蒸汽耗量:蒸汽噴射真空泵單位時間蒸汽耗量。單位:kg/h;8、冷卻水溫:水噴射泵循環水溫度或蒸汽噴射真空泵的冷凝器循環水溫度。單位:oc;9、冷卻水循環量:單位時間通過水噴射器或蒸汽噴射泵冷凝器的循環水流量。單位:kg/h;二、化工行業常見的的幾種真空泵及其優缺點1、化工行業經常使用的幾種真空泵――化工行業上常見的真空泵可以簡單的分為變容積式真空泵和噴射真空泵,變容積式真空泵是利用泵腔容積的周期變化來完成吸氣和排氣的裝置,往復真空泵、旋片真空泵、滑閥真空泵、水環真空泵、羅茨真空泵就是屬于變容積式真空泵。噴射真空泵是利用文丘里效應的壓力降產生的高速射流把氣體輸送到出口的一種動量傳輸泵,水噴射真空泵、蒸汽噴射真空泵、汽水串聯噴射真空泵、汽水組合噴射真空泵同屬于噴射真空泵。2、變容積式真空泵的工作原理和優缺點(1)、往復真空泵、旋片真空泵、滑閥真空泵、羅茨真空泵是靠活塞往復運動或旋轉將氣體吸入、壓縮并排出。它們的優點是新投入使用的泵真空度相對比較高,但是活塞是運轉部件,因此活塞的磨損是避免不了的,隨著檢修次數的增加工作真空度將不斷下降,直至滿足不了生產的要求。此類泵工作噪音大,耗油量大,故障率高也是其致命的缺點,一般都需要開一臺備用一臺,這無形中增加了設備投資與運行費用。另外如果用此類泵抽吸水蒸汽等可凝性氣體,將使潤滑油乳化,因此只能應用在抽吸不凝性(空氣類)氣體,也不能抽吸帶有顆粒狀的介質,這也就限制了其適用范圍。(2)、水環真空泵是靠裝在泵殼內的帶有多葉片的偏心轉子旋轉,把水拋向泵殼形成與泵殼同心的水環,水環與轉子葉片形成了容積周期變化從而將氣體吸入、壓縮并排出。它的優點是低真空時抽氣量大、可以直接抽吸水蒸汽等可凝性氣體。它的缺點是真空度低;不能抽吸帶有顆粒狀的介質;轉子高速旋轉不易做防腐處理,因此不能抽吸具有腐蝕性的介質。3、噴射真空泵的工作原理和優缺點噴射真空泵是利用文丘里效應的壓力降產生的高速射流把氣體輸送到出口的一種動量傳輸泵。它分為水噴射真空泵、蒸汽噴射真空泵、汽水串聯噴射真空泵、汽水組合噴射真空泵。噴射真空泵以其真空度范圍廣,可以直接抽吸水蒸汽等可凝性氣體和帶有顆粒狀的介質,結構簡單,操作方便,無運轉部件維修量小,節能降耗等優點越來越廣泛的應用在化工操作的各工藝中,下面分別介紹各種噴射真空泵的工作原理。(1)水噴射真空泵的工作原理及結構簡圖水噴射真空泵的設備組成見其結構簡圖,其工作原理是:循環水箱中的水經循環水泵做功后產生一定的壓力、流速,具有一定壓力、流速的水進入水噴射器的集水室,經孔板上的多個拉瓦爾噴嘴噴射,形成的高速射流使噴射器的混合室產生真空,被抽介質在真空作用下進入噴射器混合室,在混合室中與高速水流充分混合和經文丘里管降速、增壓后排出到循環水箱中,不凝性氣體析出,可凝性汽體從水箱溢流口溢出,如此反復做功。它的優點是低位整機型式,比水環真空泵的真空度高,代替w式往復真空泵可以取消前置冷凝器,節省一次性設備投資和運行費用。(2)、汽水串聯噴射真空泵的工作原理及結構簡圖在水噴射真空泵的噴射器前面串聯一級或多級蒸汽噴射真空泵即汽水串聯噴射真空泵,其結構見汽水串聯噴射真空泵。其工作原理是:一定壓力的飽和或過熱蒸氣通過拉瓦爾噴嘴減壓增速后進入蒸汽噴射器的混合室,使混合室產生真空,被抽介質被抽吸進混合室與工作蒸汽混合,混合后的流體通過擴散管,速度下降,壓力升高,直至達到下一級吸入口壓力后排入下一級蒸汽噴射泵或水噴射泵。它是低位整機型式,真空度相對較高,可以取代水環―羅茨機組、旋片―羅茨機組直接抽吸可凝性汽體,但它在高真空的抽不凝性氣體量有限。(3)、新型高效蒸汽噴射真空泵的工作原理及工藝流程圖新型高效蒸汽噴射真空泵是由一級或多級蒸汽噴射泵與高效冷凝器組成的,一定壓力的飽和或過熱蒸氣通過拉瓦爾噴嘴減壓增速后進入蒸汽噴射器的混合室,使混合室產生真空,被抽介質被抽吸進混合室與工作蒸汽混合,混合后的流體通過擴散管,速度下降,壓力升高,直至達到下一級吸入口壓力后排入下一級蒸汽噴射器。冷凝器前面的蒸汽噴射器排出的混合流體進入高效冷凝器后,可凝性汽體被冷卻成液體與不凝性氣體一起隨冷卻水排出冷凝器外(見新型高效蒸汽噴射真空泵工藝流程圖)。它可以實現任意高度安裝,適合于抽吸的介質中不凝性氣體量相對較小,大部分為可凝性汽體的工藝,代替傳統的多級蒸汽噴射真空泵可以節約工作蒸汽60%以上。(4)、汽水組合噴射真空泵的工作原理及工藝流程圖它是在傳統的蒸汽噴射泵的第一級冷凝器后面串聯一級汽水串聯噴射真空泵而組成的,其工作原理見汽水組合噴射真空泵的工藝流程圖。它克服了蒸汽噴射真空泵和水噴射真空泵各自的缺點,發揮了它們的優點,既可以達到較高的工作真空度,又可以有較大的抽氣量,比傳統的多級蒸汽噴射真空泵節約工作蒸汽50%以上,節約冷卻水30%以上,無需配備啟動泵,抽空塔時間短。(5)、多級蒸汽噴射真空泵的優點是結構簡單、使用方便、工作穩定可靠,缺點是蒸汽耗量大(運行費用高),必須安裝在11米高度以上,檢修不便。三、結合工藝選用合理的真空泵在化工生產過程中,可根據具體工藝所要求的工作壓強高低和抽吸氣體的性質合理選擇真空泵,一般先確定具體工藝所要求的工作壓強,負壓蒸餾、精餾、升華等工藝要求的真空度高(工作壓強低),負壓蒸發、干燥、濃縮、結晶、脫水、脫色、化學反應吸收及真空輸送物料等工藝要求的真空度低(工作壓強高)。工作壓強確定后,可根據抽氣量大小和抽吸氣體的性質合理選擇真空泵。1、根據幾種真空泵所能達到的工作壓強列出各種真空泵的適用范圍。2、抽吸不同氣體選擇不同噴射真空泵(1)、水噴射真空泵泵適用于工作壓強大于25mmhg(3.3kpa),抽吸各種氣體的場合,尤其在抽吸可凝性汽體(即凝結于水或遇冷凝結的氣體)、帶有粉塵、顆粒狀介質時其優點更為突出。當工作壓強要求相對較小,抽不凝性氣體量較大時,應選擇蒸汽噴射泵和汽水串聯、汽水組合噴射真空泵。(2)、汽水串聯噴射真空泵工作壓強可達到2mmhg(267pa),但其比新型高效蒸汽噴射真空泵、汽水組合噴射真空泵、多級蒸汽噴射真空泵抽氣量小,適合于中小企業間歇式生產。(3)、新型高效蒸汽噴射真空泵的工作壓強可達到0.5mmhg(65pa),適合于抽吸的氣體中大部分為可凝性汽體,不凝性氣體量占有的比例相對較小的工藝。(4)、汽水組合噴射真空泵和多級蒸汽噴射真空泵的工作壓強可達到10pa以內,可以抽吸各種氣體,它們的區別在于汽水組合噴射真空泵比多級蒸汽噴射真空泵節約工作蒸汽耗量,節省運行費用。四、結論隨著商品經濟的不斷發展和能源問題的不斷突出,各企業節能降耗、提高生產效率、提升產品質量越來越成為增加核心競爭力的重要手段,在各種加工過程中選擇合適的噴射真空泵,降低運行成本,將是企業增加核心競爭力的有力措施,希望本文對企業合理選用真空泵起到一定的參考作用。