液环泵机组在常减压蒸馏真空系统中的应用

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液环泵以液体作为压缩载体，可抽吸、压缩含有易燃、易爆、有毒的气体。由于接近等温压缩过程，效率较高，因而应用广泛。液环泵操作费用比采用蒸汽喷射器低得多，目前国内许多常减压蒸馏真空系统已进行了改造，用液环泵取代蒸汽喷射器。改造后不到-年即可收回改造费用[1-2]。本文以某石化公司常减压蒸馏真空系统改造项目为例进行分析，提出两种液环泵设计方案，通过分析该两种方案的优缺点，最终选择液环泵机组串联方案为改造方案 [3-5]。

液环泵机组串联的应用，使两台液环泵分别运行在高效区，性能稳定，运行可靠，节能效果显著，更有利于提高企业经济效益。

1 常减压真空系统的技术参数某石化公司常减压蒸馏真空系统改造项 目的工艺技术参数如下：常减压蒸馏装置年产量：3.0 Mt/a；液环泵人口压力 (A)：0.013 MPa入口介质温度：40℃排出压力 (A)：0.187 MPa减顶可凝油气：354 kg/h，分子量为 175减顶不凝油气：223 kgm，分子量为30水蒸气：50kg/h空气 ：42kg/h液环泵的作用就是将从真空系统出来的不凝气体、可凝气体及时抽送至焦化脱硫装置，并保持系统的真空度 。

2 技术参数分析及机组流程设计2.1 技术参数分析分析上述技术参数及常减压项目的特性，此类油气腐蚀性不大，液环泵及机组材质选用 304不锈钢即可满足要求；机械密封动静环0型圈材质选用氟橡胶；电机选用防爆电机。这些技术方案的确定都与以往常减压项 目-致。

但与以往不同的是，此次人口真空度、排出绝压都要求较高，气体的压缩比较大。以往即使入口真空度要求较高，但排出压力-般较低 ，只需满足后面输送压力的要求即可，因而常选用真空泵2BEI系列或真空压缩机CBW1系列。但此次因压缩比较大，液环泵的工作效率较低，将会增加能耗。因此，必须寻找另外-种方案解决能耗大的问题，同时又能满足其他使用要求。

2.2 机组流程设计2.2.1 方案---真空压缩液环泵机组方案-作为对比方案，按常规选用真空压缩机CBW1系列。只需-套机组，所抽气体直接由0.013MPa(A)增压到0.187 MPa(A)。在整个机组设计中，工作液的补充、溢流，气、水的分离，气体的回流控制 ，全都为自动控制。该方案的流程见图 1。

收稿日期：2012-09-07作者简介：刘三华 (1983-)，女，湖南邵阳人，硕士。主要从事液环真空泵的开发及应用工作。

化 工 设 置 与 管 道 第 50卷第 2期自动补液l f排出气体图1 真空压缩机组流程Fig.1 The flow diagram ofvacuum compressor unit该机组的特点：(1)既可抽真空，同时又可将被抽气体以-定压缩比压缩～负压抽吸与正压输送合为-体。

(2)工作过程为等温压缩，特别适用于煤矿瓦斯处理及化工流程中有毒、易燃易爆气体的抽送。

(3)机组为闭式循环，可有效地防止工作液对环境的污染。整个机组的控制元件都为自动控制设计。

(4)高效气水分离器 p 设有两个腔 (回液腔与排污腔)，能自动分离冷凝油与水，两个腔侧都设有液位变送器，能随时监控气水分离器中液位变化情况 。

(5)机组结构紧凑，占用空间少，维修故障点少，相对设备成本较低。

2.2.2 方案二--真空液环泵机组与压缩液环泵机组串联将真空压缩过程分解成抽真空与压缩两个过程，分别由真空泵2BE1与压缩机 CBA2完成。先由真空泵将真空系统分离出来的不凝气体从0.013 MPa(A)压缩到0.101 3 MPa(A)，然后再由压缩机将气体从0.101 3 MPa(A)增压到 0.187 MPa(A)。这样 ，由于压缩比减蝎近-半，真空泵与压缩机都能在高效区运行。并且经过真空泵压缩后，到达压缩机时的气量减小，因而后级压缩机只需小型号液环泵。此方案的流程见图2。

--补液口-·总排液口图2 真空液环泵机组与压缩液环泵机组串联流程Fig.2 The flow diagram of the serial connection for vacuum pump unit and compressor unit此机组的特点：(1)将真空压缩分解为抽真空与压缩两个过程，分别由真空液环泵机组、压缩液环泵机组完成。机组中控制元件全为自动控制设计。

(2)整个机组结构较复杂，所有设备元件都增加-倍，控制也增加-倍。这不仅增加了设备费用，而且增加了设备故障点，维修与服务工作量。

(3)该机组的设计需严格考虑好两个机组的匹配问题，匹配得不好，则会影响液环泵性能，最终达不到客户要求。

3 液环泵的选型3.1 气量参数换算由于客户所给参数为质量流量，而液环泵样本曲线都是按体积流量给出的，并且对应标准工况，因此，必须在选型前，进行气量换算和温度修正。现简单介绍换算方法。

首先将质量流量换算成体积流量： m ×22.4式中 m--气体质量，g； 摩尔质量，kg/mol；标况下的气体体积，L。

根据混合气体的体积等于各项气体体积之和，即 (式中 ， ， 分别为混合气体中各项气体的体积，L。)根据理想气体状态方程：VP VIP丁 -化 工 设 备 与 管 道 第 50卷第 2期4 结论图5 实验装置Fig.5 Test equirlment本文以某核电现场使用的机械密封为例，根据现场使用情况，对此型号机械密封应用 Reynolds方程、有限差分法，利用 MATLAB语言编程进行了稳态特性分析，并进行了结构改进。最后通过实验，证明了结构改进的有效性，为进-步对 SHF1/185El(E21型机械密封改进打下了基矗[1][2][3][4]5][6][7][8]9]