水环真空泵在浸出油厂的应用及其设计计算_易国阳

1、收稿日期:2003 01 10作者简介:易国阳(1975 , 男, 助理工程师; 主要从事大中型油厂油脂加工技术和生产管理工作。文章编号:1003 7969(2003 06 0063 04 中图分类号:TS22314 文献标识码:A水环真空泵在浸出油厂的应用及其设计计算易国阳, 王 丽, 李宏政(天津市红旗油厂, 300122天津市红桥区西青道49号摘要:通过理论计算, 得出了日处理800t 大豆坯的整个混合油负压蒸发系统总抽气量为361163m 3/h, 为真空系统设备选型提供了科学依据; 通过对水环真空泵和水蒸汽喷射泵运行成本的计算和比较分析, 得出使用水环真空泵比水蒸汽喷射泵更经济, 可

2、降低生产成本。关键词:水环真空泵; 浸出油厂; 应用; 设计计算水环真空泵是一种利用水环旋转变容的真空泵, 结构简单, 布局紧凑, 制造容易, 抽速快, 可等温压缩气体, 进气均匀, 工作可靠, 操作维护方便。但真空度低(单级水环泵的极限真空度最高只能达到-01092-01097MPa , 所以一般用在真空度不太高的场所。当然, 也可与水喷射泵、蒸汽喷射泵等合理组合, 应用于高真空的工作环境中。长期以来, 蒸汽喷射真空泵由于结构小巧, 安装便利, 自控灵活而在我国油脂工业中得到了广泛的应用。但也应该清醒地意识到, 蒸汽喷射泵的工作状况易受动力蒸汽的影响, 综合费用高, 在一定程度上增加了油脂加

3、工的生产成本。结合近几年的生产实践, 笔者就水环真空泵在油脂浸出过程中的应用及其设计计算作一介绍, 希望各位同行指正。1 一二蒸系统所用水环真空泵的计算在混合油负压蒸发工艺设计中, 德国Luagi 、印度Mecpro 公司都曾使用水环真空泵抽真空, 目前国内亦有设计生产单位进行了这一领域的多次尝试并取得了丰硕的成果。下面的计算以日处理800t 大豆坯的浸出车间为例, 混合油采用全负压蒸发工艺, 一二蒸工作真空度60kPa, 汽提工作真空度80kPa 。一二蒸系统共用一台水环真空泵, 汽提使用另一台水环真空泵。假设列管冷凝器的排汽温度为40e 。111 测算经测算, 一二蒸系统(含第一长管蒸发器

4、、第二长管蒸发器、列管式真空冷凝器 总容积为46m 3, 查资料1得漏入的空气量约1115kg/h, 实际计算时取此值的2倍。一蒸进油泵、二蒸进油泵漏入的空气量按每台泵1kg/h 考虑, 则总计空气漏入量G 0:G 0=11152+1+1=25(kg/h 112 不凝结的溶剂蒸气量G 1空气中饱和的溶剂蒸气密度Q 1(在40e 时, 溶剂蒸气压力为39kPa :Q 1=P 1M 1R T 1=81314(273+40=11394(kg/m 3残压40kPa 、温度40e 时空气的密度Q 2:Q 2=P 2M 2R T 2=81314(273+40=01446(kg/m 3所以, G 0=25k

5、g/h 的空气中饱和的不凝结溶剂蒸气为:G 1=G 0Q 1/Q 2=2511394/01446=78114(kg/h113 真空泵吸入的混合物量G 211311 漏入的空气量G 3按下式计算2G 3=1+R t s (273+t s 3148(101133-h -P t s G 0(1式中:t s 真空泵吸入气体的温度, e (冷凝器为列管式, 真空泵吸入的气体温度等于冷凝器排出气体温度, 即t s =40e ;R t s t s =40e 时饱和蒸气的密度, 即R t s =0105114kg/m 3;P t s t s =40e 时饱和蒸气的绝对压强, kPa, 即P t s =7138

6、kPa;h 真空泵吸入真空度, kPa, 蒸发器的残压为P =40kPa, 压力降$P =P 10%=4010%=P 1=P -$P =40632003年第28卷第6期 中 国 油 脂-4=36kPa, 吸入真空度h =101133-P 1=101133-36=65133kPa 。将数据代入(1 得:G 3=1+3148(101133-65133-7138 25=29(kg/h11312 饱和的不凝结溶剂蒸气G 4按下式计算1G 4=R t s (273+t s 1+2169R 1(101133-h -P t s G 1(2式中:R 1 不凝结溶剂蒸气在0e 、10113kPa 时的密度, 即

7、R 1=M 溶2214=2214=4115(kg/m 3; R ts , ts, h , P ts 同公式(1 。将数据代入(2 得:G 4=1+21694115(101133-65133-713878114=82105(kg/h11313 真空泵吸入的混合物量G 2=G 3+G 4=29+82105=111105(kg/h 114 真空泵抽出的水蒸汽量G 5=G 2-(G 0+G 1 =111105-(25+78114 =7191(kg/h115 空气量的换算将混合物折算成相当于20e 时的空气量。混合物总量n =29+93+18=21142(kmol/h混合物的平均分子量M 混=G 2n

8、=21142=51184由资料3查得分子量修正系数K m =0180; 温度修正系数K t =1101。所以混合物折算成相当于20e 时的空气量为:G 6=G 2K m K t =11110501801101=89174(kg/h折算成相当于20e 时的空气体积量V:V =P =401000=130145(m 3/h参照有关产品说明书, 可选择抽气量165m 3/h 、功率4kW 、工作液(水 流量014m 3/h 的水环真空泵作为真空产生设备。116 使用水环真空泵与水蒸汽喷射泵的比较11611 使用水环真空泵 每小时耗电4kW #h 0150元/kW #h =2100元, 耗水014t 3

9、160元/t =11111612 使用水蒸汽喷射泵 使用016MPa(表压 的水蒸汽作为动力热源, 假设蒸汽成本为50元/t 。水蒸汽喷射泵的蒸汽消耗量W 利用下式计算:W =G 6式中:L 由B -D -L 关联表3查得B =P 3P 5=401000=15D =P 4P 5=401000=2153式中:P 3 工作蒸汽压强, Pa;P 4 扩散口混合蒸汽压强, Pa; P 5 吸入混合气压强, Pa 。由B -D -L 关联表查得L =0144W =G 6=0144=203195(kg/h =0120395(t/h 得每小时耗用蒸汽费用总计:0120395t 50元/t=10120元116

10、13 两者比较 由上述计算, 使用水环真空泵比使用水蒸汽喷射泵节约费用:(10120-3144 元/h=6176元/h=162124元/d; 年生产以300d 计, 则年均节约资金合计:162124元/d 300d=48672元。2 汽提系统所用水环真空泵的计算211 测算经测算, 汽提系统(含层碟式汽提塔、列管式真空冷凝器 总容积为14m 3, 查资料1得漏入的空气量约5kg/h, 实际计算时取此值的2倍。汽提抽出泵漏入的空气量按1kg/h 考虑, 则总计空气泄漏量G 0:G 0=52+1=11(kg/h 212 不凝结的溶剂蒸气量G 1空气中饱和的溶剂蒸气密度Q 1(在40e 时, 溶剂蒸

11、气压力为39kPa :Q 1=P 1M 1R T 1=81314(273+40 =11394(kg/m 3残压20kPa 、温度40e 时空气的密度Q 2:Q 2=P 2M 2R T 2=81314(273+40=01223(kg/m 3得:G 0=11kg/h 的空气中饱和的不凝结溶剂蒸气为:G 1=G 0Q 1/Q 2=1111394/01223=68176(kg/h213 真空泵吸入的混合物量G 221311 漏入的空气量G 3按下式计算:G 3=1+R t s (273+t s 3(1011h -P t G 0(364中 国 油 脂 2003年第28卷第6期式中:h 真空泵吸入真空度,

12、 kPa, 蒸发器的残压为P=20kPa, 压力降$P=P 10%=2010%=2kPa, 所以吸入压强P 1=P -$P =20-2=18kPa, 吸入真空度h =101133-P 1=101133-18=83133kPa; t s , R t s , P t s 同公式(1 。将数据代入(3 得:G 3=1+3148(101133-83133-7138 11=15175(kg/h21312 饱和的不凝结溶剂蒸气G 4按下式计算G 4=1+R t s (273+t s 2169R 1(101133-h -P t s G 1(4式中:t s 、R t s 同公式(1 ;R 1 同公式(2 ;

13、h 同公式(3 。将数据代入(4 得:G 4=1+21694115(101133-83133-713868176=78104(kg/h21313 真空泵吸入的混合物量G 2=G 3+G 4=15175+78104=93179(kg/h 214 真空泵抽出的水蒸汽量G 5=G 2-(G 0+G 1 =93179-(11+68176 =14103(kg/h215 空气量的换算将混合物折算成相当于20e 时的空气量。混合物总量n =29+93+18=11898(kmol/h混合物的平均分子量M =G 2n =11898=49142由资料2查得分子量修正系数K m =0181, 温度修正系数K t =

14、1101。所以混合物折算成相当于20e 时的空气量为:G 6=G 2K m K t =9317901811101=76173(kg/h折算成相当于20e 时的空气体积量V:V =P =201000=231118(m 3/h参照有关产品说明书, 可选择抽气量230m 3/h 、功率515kW 、工作液(水 流量015m 3/h 的水环真空泵作为真空产生设备。216 使用水环真空泵与水蒸汽喷射泵的比较21 0150元/kW #h=2175元, 耗水015t 3160元/t=1180元, 总费用2175元+1180元=4155元21612 使用水蒸汽喷射泵 使用016MPa(表压 的水蒸汽作为动力热

15、源, 假设蒸汽成本为50元/t 。水蒸汽喷射泵的蒸汽消耗量W 利用下式计算:W =G 6式中:L 由B -D -L 关联表3查得B =201000=30D =201000=5106由B -D -L 关联表查得L =0116W =G 6=0116=479156(kg/h =0147956(t/h 得每小时耗用蒸汽费用总计:0147956t 50元/t=23198元。21613 两者比较 由上述计算, 使用水环真空泵比使用水蒸汽喷射泵节约费用:(23198-4155 元/h=19143元/h=466132元/d, 年生产以300d 计, 则年均节约资金合计:466132元/d 300d=13989

16、6元。3 结 论(1 由上述计算分析可知, 一二蒸系统真空泵的抽气量为130145m 3/h, 汽提系统真空泵的抽气量为231118m 3/h, 整个混合油负压蒸发系统总抽气量为130145m 3/h+231118m 3/h=361163m 3/h 。参照水环真空泵的产品样本, 可考虑选用一台真空泵、通过进气口阀门控制不同系统的真空度, 从而达到减少设备投资、节能降耗、保证工艺的目的。(2 基于水环真空泵自身的结构和6号浸出溶剂的特点, 吸气温度和工作液温度以不超过40e 为宜。水环真空泵在工作液出口温度t e 时的抽气量Q s 与工作液出口温度15e 时的抽气量Q s(15 满足如下公式:Q

17、 s =K Q s (15 K =1v (tP 1-P v (15式中:P 1 真空泵吸入绝对压力, MPa;P v (t , P v (15 工作液出口温度t e 和15e 的饱和蒸汽压, MPa 。(3 水环真空泵排出的含溶废水一定要进入分水箱、蒸煮罐内回收溶剂, 最大限度地降低溶剂损耗, 所以采用水环真空泵的浸出车间要适当地加大分水箱的有效分水容积。(4 水环真空泵也可作为浸出器微负压的产生装置。参考文献1 基础化学工程编写组1基础化学工程M .上海:上海, 1982. 101652003年第28卷第6期 中 国 油 脂2 窦龙源1日处理100吨大豆油厂计算书J.油脂科技,1980, 5

18、(2 :48-7413 机械工程手册电机工程手册编辑委员会1机械工程手册1通用设备卷M.北京:机械工业出版社, 19971Application and Design of Water -ring Vacuum Pumps in Extraction PlantsYI Guo -yang, WANG Li, LI Hong -zheng(TianjinRedflag Edible Oil Factory, 300122Tianjin, ChinaAbstract:In a 800t/d soybean flan extraction, the total air exhaust capacit

19、y of miscella vacuum evaporation system is 361. 63m 3/h by calculation, which provide the evidence for the equipment selection of vacuum syste m. The running cost of water -ring vacuum pump and steam jet ejector vacuum pump is compared. The result shows that using water -ring vacuum pump is ec onomi

20、cal.Key words:water -ring vacuum pump; extraction plant; application; design and compute收稿日期:2002 11 18作者简介:苑翠柳(1973 , 女, 经济师; 主要从事农业及食品有关经济技术问题的研究。文章编号:1003 7969(2003 06 0066 01 中图分类号:TS22511+9 文献标识码:C玉米油市场前景广阔诱人苑翠柳(保定宝硕农业公司, 071000河北省保定市玉米油又称玉米胚芽油。精制的玉米油含有86%的不饱和脂肪酸, 其中58%是人体必需的亚油酸, 吸收率可达97%以上。此外,

21、 玉米油中还含有丰富的天然维生素A 、D 、E 以及辅酶、植物甾醇、磷脂等有益物质, 长期食用可防止老年动脉硬化和冠心病, 有极高的营养价值, 在欧美发达国家享有/健康油0、/放心油0、/长寿油0等诸多美誉。业内人士认为, 随着人们自身保健意识的增强, 玉米油前景看好, 市场份额逐年增加, 将会成为各大食用油厂家争夺的目标。全世界玉米油的生产与销售主要在欧美, 1992年美国玉米油产量占全世界玉米油总产量的5212%, 欧共体占1018%。特别是在美国, 玉米油的生产有较长的历史, 从1992年开始, 玉米油产量就仅次于大豆油。据了解, 我国玉米油的生产和消费长期以来基本上处于空白状态, 近年来, 人们开始认识了这种营养价值较高的食用油。玉米油成为食