透平式真空泵在精对苯二甲酸装置中的应用探讨.pdf

第5 4 卷第2 期 2 0 1 7 年4 月 化工设墨与一 P R O C E S SE Q U I P M E N T & P I P I N G V b l 5 4N o 2 A p r 2 0 1 7 透平式真空泵在精对苯二甲酸装置中的应用探讨 于胜栓 ( 中国昆仑工程有限公司，北京1 0 0 0 3 7 ) 摘 要：描述了精对苯二甲酸装置中液环真空泵的使用现状及优缺点，探讨了透平真空泵的工作原 理、特点及用于精对苯二甲酸装置中的可行性和存在的问题，并给出了相关建议。 关键词：液环真空泵；透平真空泵；精对苯二甲酸；节能 中图分类号：T Q0 5 1 2 ；T H3 6文献标识码：A文章编号：1 0 0 9 3 2 8 1 ( 2 0 1 7 ) 0 2 0 0 5 1 - 0 0 3 在精对苯二甲酸装置R V F 真空过滤系统中，为 了达到所需的真空度要求，一般采用液环真空泵系 统。由于抽气量较大，需要配置多台高功率液环真 空泵来满足要求。在目前国内外专利商R V F 真空过 滤系统中，采用液环真空泵达到所需真空是常规配 置，占据着主导地位2 3 1 。 1液环真空泵工作原理及优缺点 液环式真空泵属于容积式泵，如图1 所示为单 作用液环真空泵的工作原理示意图，叶轮偏心地装 在接近圆形的泵壳体内，当叶轮以一定的速度旋转 时，在离心力的作用下，进人泵体内的液体甩向圆 周周围，形成液环，在液环内表面与叶轮轮毂之间 形成一个月牙形的空间，叶轮从A 点转到B 点时， 两个叶片与轮毂、液环内表面包围成的腔室逐渐增 大，气体从被抽系统中吸入，当其从c 点转到A 点 时，相应的腔室容积从大变小，使吸人的气体逐渐 受到压缩，当压缩压力达到外界的压力时，气体即 会被排出，从而完成整个吸气排气的过程。液环真 空泵具有工作平稳可靠、振动和噪音小、结构简单、 操作简单，维护成本低等优点，但是又具有真空度 受工作液饱和蒸气压的限制、能耗高、效率低等缺 点 4 - 6 。 一般来说小型液环式真空泵的效率为3 0 3 5 ， 大型液环式真空泵效率可达5 0 或略高，这在当下 追求节能环保的大环境下，效率达到5 0 显然是不 够的，因此探讨更高效率且满足使用要求的真空设备 是具有重要意义的。透平式真空泵可能会是一种较为 可行的方案，一般来说透平式真空泵效率能够达到 7 5 以f ：n 档一川K 图1液环真空泵原理图 F i g 1T h ed i a g r a mo ft h el i q u i dr i n gv a c t l t l mp u m p 2透平式真空泵在精对苯二甲酸装置中的可行 性探讨 2 1透平式真空泵真空度范围 透平式真空泵一般适用于真空度为2 0 7 0k P a 的工况，在精对苯二甲酸装置中，要求的真空度为 4 5 5 5k P a ，理论上来说是完全满足要求的。 2 2 透平式真空泵工作原理及特点 透平式真空泵属于叶片式泵，其工作原理为利 用离心作用，借助叶轮高速旋转所产生的离心力对气 收稿日期：2 0 1 6 - 0 4 2 7 基金项目：中国石油天然气股份有限公司科学研究与技术开发项 目( 2 0 1 1 G J T C 0 2 ) 。 作者简介：于胜栓( 1 9 8 4 一) ，男，河北唐山人，工程师。主要从 事动设备设计选型及研发和压力容器设计及研发工作。 万方数据 工拳互与蕾 第5 4 卷第2 期 体作功，随着叶轮的高速旋转，空气进入到叶轮中| 1 ； J 的孑L 眼，沿径向外移过程中被加速与增压，从而严： 生真空，将电机的机械能转变为气体能量。工作时 从真空系统来的气液混合物进入气液分离器，液体从 气液分离器下部抽出，气体由顶部引出经过滤器后进 人透平式真空泵。气体在透平式真空泵内经高速旋转 的叶轮加速作用，通过扩压器、机壳降速升压后连线 不断地排出，维持系统内真空度要求。透平真空泵一 般分为单级和多级真空泵，图2 为多级透平真空泵原 理图。无论是单级还是多级透平真空泵，都具有节能、 效率高、抽气量大，真空度水平稳定等特点喁】。 2 3 透平式真空泵结构组成 透平真空泵主要由主机、增速箱、润滑油系统、 控制系统、底座及其他系统组成。主机由叶轮、机壳、 隔板、扩压器、主轴、轴封等部件组成：增速箱根 据需要采用多级增速齿轮箱来完成；润滑油系统由油 箱、主副油泵、油冷却器、油过滤器等组成：控制系 统是为了保证高速旋转的机组的可靠运行而设置的， 包括油液位检测、报警、联锁，轴承温度检测、报警、 联锁，电机电流报警、联锁等，可实现与D C S 通讯 和交互操作；底座是主机、增速箱及电机等系统的支 撑系统：其他系统还包括气液分离器、进n 过滤器、 Tt上 图2多级透平真空泵原理图 F i g2T h ed i a g r a mo ft h em u l t i s t a g et t l l 。b i n c | a C L I U I I p l m a p 消音器等 9 】。 2 4 节能对比 由于一般透平真空泵的效率较液环真空泵效率 高2 0 3 0 ，节能效果是比较明显的 1 0 1 。以百万吨 精对苯二甲酸装置为例，装置中一般需要配置4 台 电机功率为6 3 0k W 的液环真空泵( 轴功率为5 0 0 k w ) ，而如果采用透平真空泵只需4 台电机功率为 4 5 0k W ( 轴功率为3 7 8k w ) 即可满足要求。另外， 如果采用液环真空泵系统，还需配置环液循环及冷 却系统，环液循环泵电机轴功率为2 5k w ，环液循 环冷却用水量为1 0 0t h ，以年运行84 0 0h ，电费0 7 元( k W h ) ，循环水费用0 2 元，t 进行计算如表1j 表1液环真空泵和透平真空泵年运行总电费对比表 T a b l e1T h eo p e r a t i n ge l e c t r i ce x p e n s e sc o n t r a s tb e t w e e nt h el i q u i dr i n gp u m pa n dt h et u r b i n ev a c u u mp u m p 没备类犁电机轴功率台，k w年耗电台( k Wh )电费万元循环水费用万元年运行总费用X - 元 液环真奈泵5 0 0 + 2 5 44 1 0 0 0 0 3 0 9173 2 6 透平真审泵 3 7 837 52 0 02 2 20 2 2 2 每台透平真空泵较液环真空泵年节约运行费用 为1 0 4 万元，四台设备共节约4 1 6 万元，是相当可观 的。随着精对苯二甲酸规模的增大，透平真空泵机组 的节能效果将更加显著。 2 5 使用业绩 目前已经有多套透平真空泵机组在造纸等行业 取代液环泵机组，并取得了良好成熟的使用业绩。其 他石油、化工等行业也在该方面进行调研、考察，以 便设计出成熟可靠的透平真空泵机组方案1 7 1 。 3 存在的问题 虽然透平真空泵机组代替液环真空泵机组在效率 方面有一定的优势，但是仍存在以下几方面的问题： L 1 ) 液环真空系统成熟町靠，易于维护，但是 配套系统较为复杂，如环液循环系统及冷却系统等， 而透平真空系统结构简单，不需要其他较复杂的配套 系统； ( 2 ) 液环真空泵制造简单，而透平真空泵属于 较精密的旋转机械，加工精度要求较高，安装、制 造难度较高，需要由专用的机床力H T - ，并进行高速动 平衡试验，同时操作维护要求较高，需要较高素质操 作人员进行操作维护，才能保证设备安全平稳运行； ( 3 ) 目前国内能够设计、生产制造成熟可靠的 液环泵的厂家较多，价格较便宜，而设计、生产透平 真空泵的厂家很少，主要依赖于进I Z l ，一次性投资费 用较高。 万方数据 2 0 1 7 年4 月 于胜栓透平式真空泵在精对苯二甲酸装置中的应用探讨5 3 4 展望 虽然目前透平式真空泵应用于精对苯二甲酸等 行业还需要更加深入地探讨与研究，但相信随着节能 减排要求的提高及国内研发实力的增强和技术的进 步，高效的透平真空设备一定会广泛地应用于我国 石油化工等行业，为国家的节能减排目标做出贡献。 同时也希望国内的科研单位及企业投入更多的精力 投入到透平式真空泵的开发中去，为提升中国装备技 术含量贡献力量。 参考文献 【1 】 李利军聚酯生产过程中的真空设备 J 】聚酯工业，2 0 0 1 ， 1 4 ( 2 ) ：4 1 6 【2 】孙泓浩精对苯二甲酸装置国产化真空过滤工艺 J 】上海化 工，2 0 0 7 ，3 2 ( 1 0 ) ：3 7 4 0 朱文珍国产液环真空泵机组在P T A 项目中的应用 J 通用 机械，2 0 0 6 ( 6 ) ：2 3 2 4 罗姣娥液环真空压缩机在酮苯脱蜡装置真空过滤系统中的 应用 J 】化工设备与管道，2 0 1 5 ，5 2 ( 2 ) ：6 5 6 8 黄飞P T A 装置液环真空泵的故障分析及对策 J 聚酯工业， 2 0 0 8 ，2 l ( 5 ) ：5 6 5 8 全国化工设备设计技术中心站机泵技术委员会工业泵选用 手册 M 北京：化学工业出版社，2 0 1 0 刘斌透平式真空泵在现代纸机上的应用 J 】中国造纸， 2 0 1 2 ，3 l ( 1 ) ：5 2 5 5 陈首挺造纸真空系统中两种常见的真空发生设备【J 湖南 造纸，2 0 1 3 ( 4 ) ：3 3 3 5 李月仙，陈杰，温建新T B J 型透平真空泵在纸机真空系统 的应用 J 】中华纸业，2 0 1 0 ，3 l ( 4 ) ：7 2 7 4 J u h aK a r v i n e n 杨凤辉制浆造纸行业节能型真空系统一 E c o p u m p 节能透平机 J 中华纸业，2 0 1 4 ，3 5 ( 1 2 ) ：6 7 7 0 D i s c u s s i o no f A p p l i c a t i o no fT u r b i n eV a c u u mP u m p i nP u r i f i e dT e r e p h t h a l i c A c i dC o n s t r u c t i o n Y US h e n g s h u a n ( C h i n a K u n l u nC o n t r a c t i n g E n g i n e e r i n gC o ，L t d B e i j i n g1 0 0 0 3 7 ，C h i n a ) A b s t r a c t ：T h ec u r r e n ts i t u a t i o no fa p p l i c a t i o no fl i q u i dr i n gv a c u u mp u m pi nt e r e p h t h a l i ca c i dc o n s t r u c t i o na n dt h ep r o sa n dc o n s o ft h i sk i n do fp u m pw e r ed e p i c t e di nt h i sa r t i c l e ，t h ew o r k i n gp r i n c i p l e ，c h a r a c t e r i s t i c s ，f e a s i b i l i t ya n de x i s t e dp r o b l e m so ft u r b i n e v a c u u mp u m pw e r ed i s c u s s e d T h e ns o m ep r o p o s a l sw e r ep r e s e n t e d K e y w o r d s ：l i q u i dr i n gv a c u u m p u m p ；t u r b i n ev a c u u mp u m p ；t e r e p h t h a l i ca c i d ；e n e r g ys a v i n g 简讯 神户制钢所为大流量压缩机开启4 0M W 试验设备 4 月1 1 日，无锡压缩机股份有限公司的合资公司株式会社神户制钢所机械事业部在日本西部的高砂工厂 举行了大流量非通用压缩机4 0M w 试验设备竣工仪式。该8 0 亿日元的设备建造始于2 0 1 5 年2 月。 非通用压缩机广泛用于压缩工艺气体、炼油、化工、电力、钢铁和其他领域中，压缩机对于工厂正常运行 起着非常重要的作用。最近几年，由于工厂不断壮大，产能和效率提升，电机输出功率在3 0 4 0M w 的大流量 压缩机需求也随之提升，主要是离心机。另外，对于大流量压缩机，客户正寻求日本和亚洲市场。 神户制钢所已完成4 0M w 级别的大流量离心式压缩机的产品研发，但