芳烴抽提裝置真空系統(tǒng)三級蒸汽噴射泵的應(yīng)用優(yōu)勢

芳烴抽提裝置真空系統(tǒng)三級蒸汽噴射泵的應(yīng)用優(yōu)勢

由于蒸汽噴射泵是一種靜設(shè)備，投資少，故障率低。它是芳烴泵真空系統(tǒng)中首選的真空設(shè)備。但蒸汽噴射泵是使用高壓蒸汽作為驅(qū)動動力,蒸汽的消耗量大,被抽的芳烴氣液混合物不能回收利用,且產(chǎn)生大量污水對環(huán)境造成污染。為此,芳烴裝置生產(chǎn)廠家開始進(jìn)行技改,改用其他形式的真空泵來代替三級蒸汽噴射泵,以達(dá)到減排節(jié)能的目的。本文介紹已成功應(yīng)用于芳烴抽提裝置真空系統(tǒng)的液環(huán)真空泵串聯(lián)大氣噴射器機組及其選型和真空系統(tǒng)的工程化設(shè)計。1芳烴泵真空系統(tǒng)的技術(shù)要求1.1過流部件保護(hù)工藝氣體:水蒸氣,芳烴類蒸氣氣體溫度:40℃真空泵入口工作壓力(A):2kPa抽氣量:650m3/h排出壓力(A):130kPa排出氣體的溫度要求:小于60℃環(huán)境要求:防爆冷卻循環(huán)水的溫度:32℃設(shè)備防腐要求:由于所抽的氣體含微弱的酸性,要求泵的過流部件的材質(zhì)為SS304不銹鋼或采取過流部件表面防腐處理。1.2系統(tǒng)主要要求為了能夠代替原來使用的蒸汽噴射泵,所選用的真空泵應(yīng)滿足下述要求:(1)節(jié)能降耗。(2)滿足系統(tǒng)對真空度的要求。(4)有較強的抽除可凝性氣體的能力,并能直接回收液相芳烴。(5)安裝、調(diào)試、維護(hù)方便,占地面積較小。2羅茨液環(huán)真空機組、液環(huán)于大氣噴射器機組、表環(huán)抽空機組等5.在入口壓力(A)為2kPa時能夠正常工作的真空泵,除了蒸汽噴射泵以外,還有羅茨液環(huán)真空機組、液環(huán)真空泵串聯(lián)大氣噴射器機組和爪型干式真空泵,這三種真空泵的優(yōu)缺點如下。2.1式排氣混凝土最佳生長配方(1)國內(nèi)有幾套芳烴抽提裝置真空系統(tǒng)已改用進(jìn)口品牌的爪型干式真空泵,并且正在運行。(2)由于爪型干式真空泵是干式真空泵,其所需的功率低,排出的液體可以收集、回收利用等特點。氣體溫度的控制(1)進(jìn)口品牌的爪型干式真空泵價格昂貴。(2)轉(zhuǎn)速高。(3)排氣溫度高,需要對排出的氣體溫度進(jìn)行監(jiān)測和控制。(4)爪型干式真空泵只有普材,如果需要抽有腐蝕性的氣體,只能對泵的過流位置進(jìn)行噴涂等防腐辦法。(5)用戶對爪型干式真空泵的使用、維護(hù)和檢修不熟練。2.2羅茨液環(huán)真空機組羅茨液環(huán)真空機組與蒸汽噴射泵所需的運行能耗對比(1)用戶對羅茨液環(huán)真空泵的使用、維護(hù)和檢修非常熟練。(2)采購成本低。(3)羅茨液環(huán)真空機組所需的運行功耗比爪型干式真空泵所需的運行功耗稍高,但比蒸汽噴射泵所需的運行功耗低得多。(4)羅茨液環(huán)真空機組中的液環(huán)真空泵可以設(shè)計成工作液閉式循環(huán)機組,從而大大減少工作液的排放,起到減排的作用。氣體涂膜保鮮(1)羅茨真空泵轉(zhuǎn)速高、噪聲大。(2)羅茨真空泵只有普材,如果需要抽有腐蝕性的氣體,只能對泵的過流位置進(jìn)行噴涂等防腐辦法。(3)羅茨真空泵的排氣溫度雖然比爪型干式真空泵的排氣溫度低,但比液環(huán)真空泵的排氣溫度高得多,在抽易燃易爆氣體時必須注意。2.3基于液環(huán)試空機組的真空設(shè)備(1)液環(huán)真空泵是用液體做工作液,其壓縮氣體過程是等溫壓縮過程,可抽吸水蒸氣和易燃易爆氣體。(2)液環(huán)真空泵和大氣噴射器可以用各種不銹鋼材質(zhì)制造,適合于抽吸各種腐蝕性的氣體。(3)液環(huán)真空泵可以設(shè)計成工作液閉式循環(huán)機組,從而大大減少工作液的排放,起到減排的作用。(4)大氣噴射器是擴展液環(huán)真空泵應(yīng)用壓力范圍而設(shè)計的,大氣噴射器是靜設(shè)備,故障率非常低。(5)國內(nèi)對液環(huán)真空泵的使用、維護(hù)和檢修非常熟練。(6)大氣噴射器的排出壓力(A)為10～12kPa,液環(huán)真空泵在此壓力下工作不會出現(xiàn)汽蝕現(xiàn)象,能確保機組長期可靠運行。(7)采購成本低。所需的運行功耗比爪型干式真空泵和羅茨液環(huán)真空機組所需的運行功耗高。上述三種真空設(shè)備,都能達(dá)到芳烴抽提裝置真空系統(tǒng)所要求的工作壓力和抽氣量,但各有各的優(yōu)缺點。由于液環(huán)真空泵串聯(lián)大氣噴射器機組在抽易燃、易爆和帶腐蝕性氣體時的可靠性和安全性的地位是其他機械式真空泵無法相比的,從防爆性要求、防腐蝕性、設(shè)備運行的可靠性和安全性角度來看,液環(huán)真空泵串聯(lián)大氣噴射器機組比爪型干式真空泵和羅茨液環(huán)真空機組更適合于用來代替芳烴抽提裝置真空系統(tǒng)所用的三級蒸汽噴射泵。3由單天開染器和液相環(huán)真空組成3.1驅(qū)動氣體排放量根據(jù)上述工藝技術(shù)要求,選擇廣東省佛山水泵廠有限公司生產(chǎn)的大氣噴射器,型號為P108,其性能參數(shù)為:真空極限壓力:0.8kPa抽氣量:2kPa壓力時抽氣量為720m3/h入口工作壓力范圍:1.5～7kPa所需的驅(qū)動氣體:不少于1個大氣壓力的空氣或工藝氣體排出壓力:10～12kPa排出氣量:1000m3/h3.2液體環(huán)泵的選擇3.2.1液環(huán)水泵設(shè)計要求由于液環(huán)真空泵的進(jìn)氣口串聯(lián)接在大氣噴射器的排出口,可以這樣說,液環(huán)真空泵是大氣噴射器的前級泵,因此液環(huán)真空泵必須滿足以下幾點:(1)液環(huán)真空泵在大氣噴射器排氣出口造成的真空壓力應(yīng)低于大氣噴射器的最大排氣壓力。(2)液環(huán)真空泵應(yīng)保證始終能夠及時抽走大氣噴射器所排出的氣體流量。(3)液環(huán)真空泵排出的氣體是輸送到用戶的排放系統(tǒng),故其排出氣體壓力(A)要求為130kPa。3.2.2液環(huán)水泵設(shè)計選型(1)由上述綜合可知,液環(huán)真空泵在10～12kPa吸入壓力(A)和130kPa排出壓力(A)時,抽氣量要求大于1000m3/h,工作液為循環(huán)水(溫度為32℃),所抽送的氣體成分與工藝系統(tǒng)的氣體相同。(2)由于液環(huán)真空泵樣本上的性能曲線是在15℃工作水溫、20℃氣體溫度和排氣壓力(A)為101.3kPa工況下的性能曲線。因此必須把上述的液環(huán)真空泵所需的抽氣量進(jìn)行換算,計算泵進(jìn)氣溫度影響系數(shù)K1、泵工作液溫度影響系數(shù)K2和泵排出口影響系數(shù)K3,綜合考慮,從而計算出對應(yīng)于液環(huán)真空泵樣本條件下需要的抽氣量V:進(jìn)氣溫度(40℃)影響系數(shù)K1=1.043;工作液水溫度(33℃)影響系數(shù)K2=0.872;泵排出壓力(G)為0.03MPa,此壓力下對泵的抽氣量影響系數(shù)K3=0.95。以上參數(shù)代入式(1),計算得出,需要泵樣本上的抽氣量為1210m3/h。(3)功率計算根據(jù)液環(huán)真空泵入口壓力、排氣壓力、泵的效率、抽氣量等參數(shù),計算出液環(huán)真空泵所需的軸功率和配用的電機功率。經(jīng)過計算,設(shè)備正常運行時的軸功率為39kW?？紤]到液環(huán)真空泵從大氣壓到10kPa壓力范圍內(nèi)的最大軸功率為58kW,故選用電機功率N=75kW。(4)液環(huán)真空泵型號確定根據(jù)所計算出來要求液環(huán)真空泵樣本上的抽氣量,考慮到液環(huán)真空泵樣本上的性能允差,在不增加配套功率的情況下,盡量選用大規(guī)格低轉(zhuǎn)速的液環(huán)真空泵,以減少設(shè)備的故障率。根據(jù)這些要求,選用廣東省佛山水泵廠有限公司生產(chǎn)的2BE1253型液環(huán)真空泵,轉(zhuǎn)速740r/min,8極電機直聯(lián)傳動。其性能:在10kPa吸入壓力(A)時抽氣量1450m3/h,能夠滿足及時抽走大氣噴射泵排出的氣量,確保大氣噴射器正常工作。4基于執(zhí)行文件的圖紙和設(shè)計特點4.1設(shè)立大氣噴射器驅(qū)動氣體入口(1)機組流程圖如圖1,大氣噴射器的排出口串接在液環(huán)真空泵的吸氣口;液環(huán)真空泵排出的氣液混合物在氣液分離器內(nèi)分離,分離后的液體從氣液分離器底部靠壓力差經(jīng)過熱交換器冷卻后,回到液環(huán)真空泵,作為工作液循環(huán)使用;為了避免采用空氣作為大氣噴射器驅(qū)動氣體,分離后的氣體其中一路流回到大氣噴射器的驅(qū)動氣體入口,用作大氣噴射器的驅(qū)動氣體,另一路排到廢氣集中處理系統(tǒng)。(2)工作開始時,由液環(huán)真空泵先對真空系統(tǒng)開始抽氣,液環(huán)真空泵排出的氣液混合物在氣液分離器內(nèi)分離,分離后的液體從氣液分離器底部靠壓力差經(jīng)過熱交換器冷卻后,回流到液環(huán)真空泵,作為工作液循環(huán)使用,分離后的氣體從氣液分離器的頂部排出,排到廢氣集中處理系統(tǒng)。待抽到壓力(G)-0.09MPa時,吸入氣體管路上的壓力變送器發(fā)出信號給DCS控制系統(tǒng),由DCS系統(tǒng)控制大氣噴射器驅(qū)動氣體管路上的氣動開關(guān)閥動作,氣液分離器排出的氣體,有一部分回流到大氣噴射器驅(qū)動氣體入口,大氣噴射器開始工作,由大氣噴射器對真空系統(tǒng)開始抽氣,液環(huán)真空泵則作為前級泵抽大氣噴射器排出的氣體。(3)主要配置:液環(huán)真空泵和大氣噴射器、防爆電機、氣液分離器、工作液換熱器、公共底座、閥門及連接管路、進(jìn)氣管路上的壓力變送器和大氣噴射器驅(qū)動氣體管路上的氣動開關(guān)閥等。4.2該設(shè)備的設(shè)計特點4.2.1氣液分離器工作原理液環(huán)真空泵排出的氣體和液體混合物在氣液分離器內(nèi)進(jìn)行分離,如果分離得不徹底,就有部分液體隨氣體跑出,造成氣液分離器的液位降低,需要不斷地補充工作液,從而浪費了水資源。為了更徹底分離氣液混合物,氣液分離器采用了廣東省佛山水泵廠有限公司的高效液環(huán)泵氣液分離器專利技術(shù)。氣液分離器的液位跟液環(huán)真空泵運行性能有直接的關(guān)系,液位高則液環(huán)真空泵的供水量增加,所需的軸功率增大;液位低則液環(huán)真空泵的供水量不足,造成液環(huán)真空泵的性能下降,故氣液分離器內(nèi)的液位需要確保在允許范圍內(nèi)。為了保證氣液分離器內(nèi)的液位在允許范圍內(nèi),在氣液分離器上設(shè)計有液位變送器和自動補液、排液的氣動開關(guān)閥,組成氣液分離器的液位控制元件,由DCS系統(tǒng)控制氣液分離器液位的動態(tài)平衡。4.2.2液壓機的選擇和設(shè)計工作液的換熱器采用列管式換熱器,工作液走殼程,以減少工作液在列管式換熱器的壓降。為了便于日后的清洗,采用了可抽芯結(jié)構(gòu)列管式換熱器。4.2.3大氣噴射器啟動和停止問題由于大氣噴射器的工作壓力為1.5～7kPa,為了控制大氣噴射器自動啟動和停止,機組的進(jìn)氣管路上配置有壓力變送器,在大氣噴射器的驅(qū)動氣體管路上配置有氣動開關(guān)閥,這些元件與DCS系統(tǒng)一起自動控制大氣噴射器的啟動和停止。4.3環(huán)試試件材料和過流部件材質(zhì)考慮到機組所抽的氣體含有弱腐蝕性,為了避免液環(huán)真空泵和大氣噴射器受腐蝕后出現(xiàn)性能降低的現(xiàn)象,液環(huán)真空泵和大氣噴射器的過流部件采用SS304不銹鋼材質(zhì),管路采用碳鋼材質(zhì),節(jié)約了成本。5液環(huán)基于大氣噴射器的等溫工作原理(1)液環(huán)真空泵結(jié)構(gòu)簡單,轉(zhuǎn)速低,易損件少和備件少,維修方便;大氣噴射器是靜設(shè)備,不會出現(xiàn)設(shè)備故障。(2)液環(huán)真空泵串聯(lián)大氣噴射器機組運行所需的監(jiān)控元件少,設(shè)備運行維護(hù)容易。(3)液環(huán)真空泵的工作過程是等溫工作過程,對抽易燃易爆氣體更安全,液環(huán)真空泵串聯(lián)大氣噴射器機組也可以抽除易燃、易爆和含水的氣體。(4)液環(huán)真空泵和大氣噴射器可以用各種不銹鋼制造,確保設(shè)備不會被腐蝕。(5)液環(huán)真空泵串聯(lián)大氣噴射器機組系統(tǒng)設(shè)計成工作液閉式循環(huán)機組,實現(xiàn)工作液閉式循環(huán)利用,節(jié)約資源,用戶也可以對氣液分離器中的液體進(jìn)行回收利用,減少對環(huán)境的污染。(6)液環(huán)真空泵串聯(lián)大氣噴射器機組運行所需的軸功率比爪型干式真空泵和羅茨液環(huán)真空泵運行所需的軸功率稍高,但由于故障少、易損件少、總的運行成本低。(7)液環(huán)真空泵串聯(lián)大氣噴射器機組運行時,可通過DCS遠(yuǎn)程控制和監(jiān)控,以及與就地控制相結(jié)合,確保設(shè)備安全運行。6二烷基苯磺酸鈉sd湛江某石化公司在2009年11