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浅谈真空泵的技术问题

时间:2011年12月06日 ⁄ 分类: 制药工程 评论:0

  我们所使用的真空泵是水(液)环式真空泵,水环式真空泵(简称水环泵)是一种粗真空泵,它所能获得的极限压力,对于单级泵为2.66~9.31kPa;对于双级泵为0.133~0.665kPa。由于水环泵压缩气体的过程是等温的,故可抽除易燃、易爆的气体,此外还可抽除含尘,含水的气体。
  水环泵的工作原理示意图
  如图为水环泵的工作原理示意图,水环泵是由叶轮、泵体、吸排气盘、水在泵体内壁形成的水环、吸气口、排气口、辅助排气阀等组成的。图中中心线为Ⅰ-Ⅰ断面,吸气口中心线为Ⅱ-Ⅱ断面,排气口中心线为 Ⅲ-Ⅲ断面。
  叶轮被偏心的安装在泵体中,当叶轮按图示方向旋转时,进入水环泵泵体的水被叶轮抛向四周,由于离心力的作用,水形成了一个与泵腔形状相似的等厚度的封闭的水环。水环的上部内表面恰好与叶轮轮毂相切(如Ⅰ-Ⅰ断面),水环的下部内表面刚好与叶片顶端接触(实际上,叶片在水环内有一定的插入深度)。此时,叶轮轮毂与水环之间形成了一个月牙形空间,而这一空间又被叶轮分成与叶片数目相等的若干个小腔。如果以叶轮的上部0°为起点,那么叶轮在旋转前180°时,小腔的容积逐渐由小变大(即从断面Ⅰ-Ⅰ到Ⅱ-Ⅱ),压强不断的降低,且与吸排气盘上的吸气口相通,当小腔空间内的压强低于被抽容器内的压强,根据气体压强平衡的原理,被抽的气体不断地被抽进小腔,此时正处于吸气过程。当吸气完成时与吸气口隔绝,从Ⅱ-Ⅱ到Ⅲ-Ⅲ断面,小腔的容积正逐渐减小,压力不断地增大,此时正处于压缩过程,[separator]当压缩的气体提前达到排气压力时,从辅助排气阀提前排气。从断面Ⅲ-Ⅲ到Ⅰ-Ⅰ,而与排气口相通的小腔的容积进一步地减小压强进一步的升高,当气体的压强大于排气压强时,被压缩的气体从排气口被排出,在泵的连续运转过程中,不断地进行着吸气、压缩、排气过程,从而达到连续抽气的目的。
  我们已经了解了水环式真空泵的工作原理。接下来我要分析一下我们所用的真空泵在工作所出现的一些问题。目前主要的问题有两方面:一,再生塔真空度无法长时间保持。二,真空泵及附属设备(分离器液位调节阀及旁通)经常堵塞。
  对于问题一我分析可能有以下几方面原因。
  (一)真空泵或其连接管路泄露(主要指从再生塔到真空泵入口之间的管路)。
  解决方法:对管路及真空泵进行检漏,然后采用焊接或其他方法进行补漏。这个问题解决关键在于检漏。我分析最适合的方法便是充压减漏法。
  充压检漏法是指在被检件内部充入一定压力的示漏物质,如果被检件上有漏孔,示漏物质便从漏孔漏出,用一定的方法或仪器在被检件外部检测出从漏孔漏出的示漏物质,从而判定漏孔的存在、位置及漏率的大小。
较为实用的,而且符合我们现有状况的充压减漏法有气泡法和氨气检漏法。气泡法是将管道通入氮气要求2.0*105pa。然后对可能漏气的部位涂抹肥皂液。如果看到有皂泡吹起时便说明漏气。而氨气检漏法是将管路充入2.5*105pa。然后对可能漏气的部分贴上溴酚兰试纸,如果试纸变蓝色了,则说明漏气。
  对于检漏真空泵可让真空泵厂家采用氦质谱检漏仪来检测其漏点。
  (二)真空泵抽速不够或真空泵入口堵塞。
下面我想谈谈真空泵抽速的问题,至于真空泵堵塞我想在下个问题时进行阐述。那么影响真空泵抽速的原因除了漏气外,还可能是泵体结垢,因为我们所处理的气体为有毒,腐蚀性气体,而且含盐较多,一方面会腐蚀泵体,另一方面会沉积结垢。我们可以用15%的稀盐酸水,或硝酸,灌如容器内,半个小时-1个小时后放出,用清水冲洗,最好是有一定压力的5分钟,将渣子冲出,然后30%碱水浸泡20分钟,在用清水冲洗5分钟,完成。而对于泵体的腐蚀,我们无法避免,可以通过更换泵液来减缓腐蚀。
   水环式真空泵是一种特殊的真空泵,因为他的工作介质是水,泵在运转中,若其过流部分的局部区域(通常是叶轮叶片进口稍后的某处)因为某种原因,抽送液体的绝对压力降低到当时温度下的液体汽化压力时,液体便在该处开始汽化,产生大量蒸汽,形成气泡,当含有大量气泡的液体向前经叶轮内的高压区时,气泡周围的高压液体致使气泡急剧地缩小以至破裂。在气泡凝结破裂的同时,液体质点以很高的速度填充空穴,在此瞬间产生很强烈的水击作用,并以很高的冲击频率打击金属表面,冲击应力可达几百至几千个大气压,冲击频率可达每秒几万次,严重时会将壁厚击穿。所以我们应注意泵的气蚀现象,它也是影响泵抽速的重要原因。
    接下来我要谈谈问题二,泵的堵塞问题。目前这个问题一直困扰着我们,很难解决。我分析了造成堵塞的可能原因。
 (一)开工初期,各个设备管路都会含有杂质,铁屑,因而在真空泵入口安装了滤网,滤网堵塞势必影响抽速,但现在开工已3个月,滤网已经拆除,所以泵口滤网堵塞可以排除。但由于设备本身问题及操作等原因,洗萘效果不理想,导致煤气中的萘转移到后续工序。部分萘随煤气进入脱硫工序,萘与其他杂质等沉积在设备与管道内,堵塞真空泵和冷却器。同时洗苯塔后煤气夹带的洗油较多,造成脱硫循环液因含有洗油而使其颜色变黑,不仅直接影响脱硫效率,而且使再生塔顶逸出的酸性气体中也带有洗油,对真空泵和克劳斯硫回收装置正常运行造成严重影响。克劳斯炉的不完全燃烧,洗油及苯族烃在催化剂的作用下产生高温裂解,易使催化剂表面积碳而导致催化剂失活;其次是因进入硫反应器的过程气中含有短链烃,在硫反应催化剂的作用下易聚合并积聚在催化剂表面,使催化剂失活,还会在硫冷凝器内冷凝成多孔状黑色物堵塞硫冷凝器管束。以上可以看出,为了保证真空泵的正常运行我们必须加强脱硫前各道工序的操作,同时这也为我们硫回收工序打好了基础。
 (二)应避免最终脱硫用的NaOH溶液进入K2CO3溶液中,否则,在设计操作压力下将大大影响含有钠离子的K2CO3富液的再生,从而影响脱硫效果,同时会使KOH的消耗量将明显增大。在开工初期,设备和管道内的铁锈比较多,易与K2CO3生成K4Fe(CN)6。通过增加外排废液量、补充KOH和软水进行调整,将贫液中的K2CO3和副盐含量控制在正常范围内。(每升应小于15-20克)副盐的产生也会引起真空泵的堵塞。
    上述问题解决起来需要漫长的过程。因而我想对真空泵的气液分离器自调阀旁通的堵塞进行改造来解决现状问题。
  改造方案:将分离器自调阀拆卸,其管路改为带有手动阀的20mm管路。将软水管路接上自调阀及流量计。将软水自调阀与真空泵分离器液位连锁。打开分离器外排手动阀,让其自动排液,采用软水自调阀来控制液位,而分离器液体浓度便会降低。同时外排管路全天候有液体排放,而杂质和副盐便不会在管路沉积,这样便可避免排液管路堵塞现象。如图1是改造后的流程图,图2是改造前的流程图。
  
  图1
                                     图1


  图2
                                                   图2
  以上便是我对真空泵技术问题的一些分析和总结。

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