水環(huán)式真空泵在苯胺生產(chǎn)中的應(yīng)用
1、前言
水環(huán)真空泵屬于等溫壓縮、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維修方便、適宜于抽除蒸汽、易燃易爆氣體以及帶有少量粉塵氣體的設(shè)備，因而應(yīng)用范圍愈來愈廣。近年來，由于化工、造紙、煤礦、電廠等行業(yè)的發(fā)展和改造，大型水（液）環(huán)式真空泵的需求量急速增加，水環(huán)泵向大型化和多樣化方面發(fā)展是一種必然趨勢(shì)。
南化公司苯化工部有機(jī)生產(chǎn)裝置生產(chǎn)的產(chǎn)品如硝基苯、苯胺、環(huán)己胺、環(huán)己酮等均是通過減壓蒸餾制得成品。減壓蒸餾是分離提純高沸點(diǎn)液態(tài)有機(jī)化合物的一種操作技術(shù)。對(duì)于有些有機(jī)化合物，特別是高沸點(diǎn)減壓蒸餾（200℃以上）的有機(jī)化合物，在常壓下蒸餾往往會(huì)發(fā)生分解或聚合，采用減壓蒸餾方法可以避免這種情況的發(fā)生。真空提供的能力大小與穩(wěn)定程度則直接決定了產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量，所以選擇合適的真空泵至關(guān)重要。本部2003 年以前所建的裝置均采用機(jī)械式真空泵，隨著改建、擴(kuò)建的不斷進(jìn)行，裝置的負(fù)荷和能力不斷提升，加之在質(zhì)量要求不斷提高的今天，機(jī)械式真空泵已很難滿足當(dāng)前生產(chǎn)的需要，不僅它所提供的真空度不夠穩(wěn)定，而且維修率極高，嚴(yán)重阻礙了裝置的連續(xù)性工業(yè)化生產(chǎn)。為此，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，經(jīng)過合理選型，有針對(duì)性地選擇了適用于本裝置的水環(huán)式真空泵。該泵不僅運(yùn)行穩(wěn)定，而且能夠提供充裕的真空，滿足了當(dāng)前生產(chǎn)的需要。
2、水環(huán)式真空泵的工作原理[1]
水環(huán)式真空泵由葉輪、泵體、吸排氣盤、水在泵體內(nèi)壁形成的水環(huán)、吸氣口、排氣口、輔助排氣閥等組成。葉輪被偏心的安裝在泵體中，當(dāng)葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，進(jìn)入水環(huán)泵泵體的水被葉輪拋向四周，由于離心力的作用，水形成了一個(gè)與泵腔形狀相似的等厚度的封閉的水環(huán)。水環(huán)的上部?jī)?nèi)表面恰好與葉輪輪轂相切，水環(huán)的下部?jī)?nèi)表面剛好與葉片頂端接觸（實(shí)際上，葉片在水環(huán)內(nèi)有一定的插入深度）。此時(shí)，葉輪輪轂與水環(huán)之間形成了一個(gè)月牙形空間，而這一空間又被葉輪分成與葉片數(shù)目相等的若干個(gè)小腔。如果以葉輪的上部0°為起點(diǎn)，那么葉輪在旋轉(zhuǎn)前180°時(shí)，小腔的容積逐漸由小變大，壓強(qiáng)不斷地降低，且與吸排氣盤上的吸氣口相通。當(dāng)小腔空間內(nèi)的壓強(qiáng)低于被抽容器內(nèi)的壓強(qiáng)，根據(jù)氣體壓強(qiáng)平衡的原理，被抽的氣體不斷地被抽進(jìn)小腔，此時(shí)正處于吸氣過程。當(dāng)吸氣完成時(shí)與吸氣口隔絕，小腔的容積逐漸減小，壓力不斷增大，此時(shí)正處于壓縮過程。當(dāng)壓縮的氣體提前達(dá)到排氣壓力時(shí)，從輔助排氣閥提前排氣。與排氣口相通的小腔的容積進(jìn)一步減小，壓強(qiáng)進(jìn)一步升高，當(dāng)氣體的壓強(qiáng)大于排氣壓強(qiáng)時(shí)，被壓縮的氣體從排氣口排出，在泵的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，不斷地進(jìn)行著吸氣、壓縮、排氣過程，從而達(dá)到連續(xù)抽氣的目的。
在具體生產(chǎn)運(yùn)用中，真空泵是以機(jī)組的形式使用的，主要由水環(huán)真空泵、電動(dòng)機(jī)、熱交換器、氣液分離器及氣、水管路和控制儀表元件等組成，有的還包括減速機(jī)。其流程簡(jiǎn)圖如圖1。
3、水環(huán)式真空泵使用情況
我單位根據(jù)需要選取了不同型號(hào)的水環(huán)式真空泵應(yīng)用于不同場(chǎng)合給粗品蒸餾設(shè)備提供真空，以型號(hào)為TC- 11 的GD Nash 水環(huán)式真空泵為例，其性能參數(shù)如表1 所示。（試驗(yàn)條件：轉(zhuǎn)速590/min，大氣壓力989hPa（abs.），空氣溫度17.5℃，空氣濕度35.6%）
該型號(hào)的水環(huán)式真空泵給硝基苯精餾塔帶真空，不僅真空度高，而且運(yùn)行穩(wěn)定，即使在高負(fù)荷情況下，也完全能夠滿足生產(chǎn)的需要，更重要的是可實(shí)現(xiàn)連續(xù)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)而無需切換備機(jī)。
表2 和表3 數(shù)據(jù)分別為使用機(jī)械真空泵和SK 型水環(huán)真空泵給苯胺精制塔帶真空所蒸餾出的苯胺成品數(shù)據(jù)對(duì)比。從表2、表3 不難看出，使用水環(huán)真空泵開出苯胺成品不僅水份低，而且低沸物和高沸物含量均有不同程度的下降，這滿足了高端客戶的需求，也為競(jìng)爭(zhēng)激烈的市場(chǎng)贏取了更為廣闊的生存和發(fā)展空間。
水環(huán)式真空泵和機(jī)械真空泵相比具有如下優(yōu)點(diǎn)：
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�、诮Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，泵的轉(zhuǎn)數(shù)較高，一般可直接與電動(dòng)機(jī)相連（根據(jù)需要亦有增加減速裝置）。
所以使用較小的結(jié)構(gòu)尺寸，可以獲得大的排氣量，占地面積也小。壓縮氣體基本上是等溫的，即壓縮氣體過程溫度變化很小。由于泵腔內(nèi)沒有金屬摩擦表面，無須對(duì)泵內(nèi)進(jìn)行潤(rùn)滑，而且磨損很小。轉(zhuǎn)動(dòng)件和固定件之間的密封可直接由水封來完成。吸氣均勻，工作平穩(wěn)可靠，操作簡(jiǎn)單，維修方便。
由于水環(huán)式真空泵中氣體壓縮是等溫的，故可以抽除易燃易爆氣體。由于沒有排氣閥及摩擦表面，故可以抽除帶塵埃的氣體、可凝性氣體和氣水混合物。有了這些突出的特點(diǎn)，所以在石油、化工、機(jī)械、礦山、輕工、造紙、動(dòng)力、冶金、醫(yī)藥和食品等工業(yè)及市政與農(nóng)業(yè)等部門的許多工藝過程中得到了廣泛的應(yīng)用。
4、結(jié)論
�。�1） 通過在新裝置上選用水環(huán)式真空泵用于粗品精制系統(tǒng)是非常成功的，在老裝置上進(jìn)行改造使用亦取得了良好的效果。
�。�2） 水環(huán)式真空泵是一種性能優(yōu)良的抽真空設(shè)備，具有很強(qiáng)的抽氣、抽干空氣能力和防止汽蝕特性，同時(shí)具有使用安全、工作可靠、自動(dòng)化程度高、檢修工作量小等特點(diǎn)。
（3） 由機(jī)械真空泵改為水環(huán)真空泵后，大大地改善了真空系統(tǒng)的運(yùn)行工況，提高了產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量，也降低了電耗。
參考文獻(xiàn)：
[1] 李琳，于會(huì)泳.液環(huán)真空泵在常減壓蒸餾裝置中的應(yīng)用 [J].石化技術(shù)，2008，15（1）：36-37.
