芳烃抽提装置真空系统三级蒸汽喷射泵的应用优势

芳烃抽提装置真空系统三级蒸汽喷射泵的应用优势

由于蒸汽喷射泵是一种静设备，投资少，故障率低。它是芳烃泵真空系统中首选的真空设备。但蒸汽喷射泵是使用高压蒸汽作为驱动动力,蒸汽的消耗量大,被抽的芳烃气液混合物不能回收利用,且产生大量污水对环境造成污染。为此,芳烃装置生产厂家开始进行技改,改用其他形式的真空泵来代替三级蒸汽喷射泵,以达到减排节能的目的。本文介绍已成功应用于芳烃抽提装置真空系统的液环真空泵串联大气喷射器机组及其选型和真空系统的工程化设计。1芳烃泵真空系统的技术要求1.1过流部件保护工艺气体:水蒸气,芳烃类蒸气气体温度:40℃真空泵入口工作压力(A):2kPa抽气量:650m3/h排出压力(A):130kPa排出气体的温度要求:小于60℃环境要求:防爆冷却循环水的温度:32℃设备防腐要求:由于所抽的气体含微弱的酸性,要求泵的过流部件的材质为SS304不锈钢或采取过流部件表面防腐处理。1.2系统主要要求为了能够代替原来使用的蒸汽喷射泵,所选用的真空泵应满足下述要求:(1)节能降耗。(2)满足系统对真空度的要求。(4)有较强的抽除可凝性气体的能力,并能直接回收液相芳烃。(5)安装、调试、维护方便,占地面积较小。2罗茨液环真空机组、液环于大气喷射器机组、表环抽空机组等5.在入口压力(A)为2kPa时能够正常工作的真空泵,除了蒸汽喷射泵以外,还有罗茨液环真空机组、液环真空泵串联大气喷射器机组和爪型干式真空泵,这三种真空泵的优缺点如下。2.1式排气混凝土最佳生长配方(1)国内有几套芳烃抽提装置真空系统已改用进口品牌的爪型干式真空泵,并且正在运行。(2)由于爪型干式真空泵是干式真空泵,其所需的功率低,排出的液体可以收集、回收利用等特点。气体温度的控制(1)进口品牌的爪型干式真空泵价格昂贵。(2)转速高。(3)排气温度高,需要对排出的气体温度进行监测和控制。(4)爪型干式真空泵只有普材,如果需要抽有腐蚀性的气体,只能对泵的过流位置进行喷涂等防腐办法。(5)用户对爪型干式真空泵的使用、维护和检修不熟练。2.2罗茨液环真空机组罗茨液环真空机组与蒸汽喷射泵所需的运行能耗对比(1)用户对罗茨液环真空泵的使用、维护和检修非常熟练。(2)采购成本低。(3)罗茨液环真空机组所需的运行功耗比爪型干式真空泵所需的运行功耗稍高,但比蒸汽喷射泵所需的运行功耗低得多。(4)罗茨液环真空机组中的液环真空泵可以设计成工作液闭式循环机组,从而大大减少工作液的排放,起到减排的作用。气体涂膜保鲜(1)罗茨真空泵转速高、噪声大。(2)罗茨真空泵只有普材,如果需要抽有腐蚀性的气体,只能对泵的过流位置进行喷涂等防腐办法。(3)罗茨真空泵的排气温度虽然比爪型干式真空泵的排气温度低,但比液环真空泵的排气温度高得多,在抽易燃易爆气体时必须注意。2.3基于液环试空机组的真空设备(1)液环真空泵是用液体做工作液,其压缩气体过程是等温压缩过程,可抽吸水蒸气和易燃易爆气体。(2)液环真空泵和大气喷射器可以用各种不锈钢材质制造,适合于抽吸各种腐蚀性的气体。(3)液环真空泵可以设计成工作液闭式循环机组,从而大大减少工作液的排放,起到减排的作用。(4)大气喷射器是扩展液环真空泵应用压力范围而设计的,大气喷射器是静设备,故障率非常低。(5)国内对液环真空泵的使用、维护和检修非常熟练。(6)大气喷射器的排出压力(A)为10～12kPa,液环真空泵在此压力下工作不会出现汽蚀现象,能确保机组长期可靠运行。(7)采购成本低。所需的运行功耗比爪型干式真空泵和罗茨液环真空机组所需的运行功耗高。上述三种真空设备,都能达到芳烃抽提装置真空系统所要求的工作压力和抽气量,但各有各的优缺点。由于液环真空泵串联大气喷射器机组在抽易燃、易爆和带腐蚀性气体时的可靠性和安全性的地位是其他机械式真空泵无法相比的,从防爆性要求、防腐蚀性、设备运行的可靠性和安全性角度来看,液环真空泵串联大气喷射器机组比爪型干式真空泵和罗茨液环真空机组更适合于用来代替芳烃抽提装置真空系统所用的三级蒸汽喷射泵。3由单天开染器和液相环真空组成3.1驱动气体排放量根据上述工艺技术要求,选择广东省佛山水泵厂有限公司生产的大气喷射器,型号为P108,其性能参数为:真空极限压力:0.8kPa抽气量:2kPa压力时抽气量为720m3/h入口工作压力范围:1.5～7kPa所需的驱动气体:不少于1个大气压力的空气或工艺气体排出压力:10～12kPa排出气量:1000m3/h3.2液体环泵的选择3.2.1液环水泵设计要求由于液环真空泵的进气口串联接在大气喷射器的排出口,可以这样说,液环真空泵是大气喷射器的前级泵,因此液环真空泵必须满足以下几点:(1)液环真空泵在大气喷射器排气出口造成的真空压力应低于大气喷射器的最大排气压力。(2)液环真空泵应保证始终能够及时抽走大气喷射器所排出的气体流量。(3)液环真空泵排出的气体是输送到用户的排放系统,故其排出气体压力(A)要求为130kPa。3.2.2液环水泵设计选型(1)由上述综合可知,液环真空泵在10～12kPa吸入压力(A)和130kPa排出压力(A)时,抽气量要求大于1000m3/h,工作液为循环水(温度为32℃),所抽送的气体成分与工艺系统的气体相同。(2)由于液环真空泵样本上的性能曲线是在15℃工作水温、20℃气体温度和排气压力(A)为101.3kPa工况下的性能曲线。因此必须把上述的液环真空泵所需的抽气量进行换算,计算泵进气温度影响系数K1、泵工作液温度影响系数K2和泵排出口影响系数K3,综合考虑,从而计算出对应于液环真空泵样本条件下需要的抽气量V:进气温度(40℃)影响系数K1=1.043;工作液水温度(33℃)影响系数K2=0.872;泵排出压力(G)为0.03MPa,此压力下对泵的抽气量影响系数K3=0.95。以上参数代入式(1),计算得出,需要泵样本上的抽气量为1210m3/h。(3)功率计算根据液环真空泵入口压力、排气压力、泵的效率、抽气量等参数,计算出液环真空泵所需的轴功率和配用的电机功率。经过计算,设备正常运行时的轴功率为39kW。考虑到液环真空泵从大气压到10kPa压力范围内的最大轴功率为58kW,故选用电机功率N=75kW。(4)液环真空泵型号确定根据所计算出来要求液环真空泵样本上的抽气量,考虑到液环真空泵样本上的性能允差,在不增加配套功率的情况下,尽量选用大规格低转速的液环真空泵,以减少设备的故障率。根据这些要求,选用广东省佛山水泵厂有限公司生产的2BE1253型液环真空泵,转速740r/min,8极电机直联传动。其性能:在10kPa吸入压力(A)时抽气量1450m3/h,能够满足及时抽走大气喷射泵排出的气量,确保大气喷射器正常工作。4基于执行文件的图纸和设计特点4.1设立大气喷射器驱动气体入口(1)机组流程图如图1,大气喷射器的排出口串接在液环真空泵的吸气口;液环真空泵排出的气液混合物在气液分离器内分离,分离后的液体从气液分离器底部靠压力差经过热交换器冷却后,回到液环真空泵,作为工作液循环使用;为了避免采用空气作为大气喷射器驱动气体,分离后的气体其中一路流回到大气喷射器的驱动气体入口,用作大气喷射器的驱动气体,另一路排到废气集中处理系统。(2)工作开始时,由液环真空泵先对真空系统开始抽气,液环真空泵排出的气液混合物在气液分离器内分离,分离后的液体从气液分离器底部靠压力差经过热交换器冷却后,回流到液环真空泵,作为工作液循环使用,分离后的气体从气液分离器的顶部排出,排到废气集中处理系统。待抽到压力(G)-0.09MPa时,吸入气体管路上的压力变送器发出信号给DCS控制系统,由DCS系统控制大气喷射器驱动气体管路上的气动开关阀动作,气液分离器排出的气体,有一部分回流到大气喷射器驱动气体入口,大气喷射器开始工作,由大气喷射器对真空系统开始抽气,液环真空泵则作为前级泵抽大气喷射器排出的气体。(3)主要配置:液环真空泵和大气喷射器、防爆电机、气液分离器、工作液换热器、公共底座、阀门及连接管路、进气管路上的压力变送器和大气喷射器驱动气体管路上的气动开关阀等。4.2该设备的设计特点4.2.1气液分离器工作原理液环真空泵排出的气体和液体混合物在气液分离器内进行分离,如果分离得不彻底,就有部分液体随气体跑出,造成气液分离器的液位降低,需要不断地补充工作液,从而浪费了水资源。为了更彻底分离气液混合物,气液分离器采用了广东省佛山水泵厂有限公司的高效液环泵气液分离器专利技术。气液分离器的液位跟液环真空泵运行性能有直接的关系,液位高则液环真空泵的供水量增加,所需的轴功率增大;液位低则液环真空泵的供水量不足,造成液环真空泵的性能下降,故气液分离器内的液位需要确保在允许范围内。为了保证气液分离器内的液位在允许范围内,在气液分离器上设计有液位变送器和自动补液、排液的气动开关阀,组成气液分离器的液位控制元件,由DCS系统控制气液分离器液位的动态平衡。4.2.2液压机的选择和设计工作液的换热器采用列管式换热器,工作液走壳程,以减少工作液在列管式换热器的压降。为了便于日后的清洗,采用了可抽芯结构列管式换热器。4.2.3大气喷射器启动和停止问题由于大气喷射器的工作压力为1.5～7kPa,为了控制大气喷射器自动启动和停止,机组的进气管路上配置有压力变送器,在大气喷射器的驱动气体管路上配置有气动开关阀,这些元件与DCS系统一起自动控制大气喷射器的启动和停止。4.3环试试件材料和过流部件材质考虑到机组所抽的气体含有弱腐蚀性,为了避免液环真空泵和大气喷射器受腐蚀后出现性能降低的现象,液环真空泵和大气喷射器的过流部件采用SS304不锈钢材质,管路采用碳钢材质,节约了成本。5液环基于大气喷射器的等温工作原理(1)液环真空泵结构简单,转速低,易损件少和备件少,维修方便;大气喷射器是静设备,不会出现设备故障。(2)液环真空泵串联大气喷射器机组运行所需的监控元件少,设备运行维护容易。(3)液环真空泵的工作过程是等温工作过程,对抽易燃易爆气体更安全,液环真空泵串联大气喷射器机组也可以抽除易燃、易爆和含水的气体。(4)液环真空泵和大气喷射器可以用各种不锈钢制造,确保设备不会被腐蚀。(5)液环真空泵串联大气喷射器机组系统设计成工作液闭式循环机组,实现工作液闭式循环利用,节约资源,用户也可以对气液分离器中的液体进行回收利用,减少对环境的污染。(6)液环真空泵串联大气喷射器机组运行所需的轴功率比爪型干式真空泵和罗茨液环真空泵运行所需的轴功率稍高,但由于故障少、易损件少、总的运行成本低。(7)液环真空泵串联大气喷射器机组运行时,可通过DCS远程控制和监控,以及与就地控制相结合,确保设备安全运行。6二烷基苯磺酸钠sd湛江某石化公司在2009年11