当前位置:首页 >> 电力/水利 >>

化工生产装置中真空系统的工艺设计[1]


维普资讯 http://www.cqvip.com

设 计渡 求 

P 石 油 化 工 设 计   e t r o c h e m i c a l  D e s i g n  

2 0 0 4, 2 1 ( 2 )   l 4~ l 7  

匕 工 生产 装置 中   真 空 系统 的工 艺设

计 
孙 洪波  张丽 华  姜 罘 宇 
( 美盛 帕森斯( 北京) 工程技术有 限公司 )   ( 中 国石 油 集 团工 程 设 计 有 限 责 任 公 司东 北 分 公 司 )  

摘 要 :论 述 了4 t- T - 生 产 中真 空 系统的 工 艺设计 方 法及 真 空 系统 中关键 设备 真 空 泵的选择 方法 。   关 键词 :真 空 系统 工艺 设计 真 空泵 

化 工 生 产装 置 中, 真 空 系 统 的 应 用很 广 泛。   主要应用 于过 滤 、 干燥 、 气 力输 送 、 脱 水 等 工 艺 处  理 过 程 。 真 空装 置 系统 按 不 同 的 真 空 度 分 为 低 真  空、 中 真 空 和 高 真 空 3个 系 统 。 按 工 艺 设 计 要 求  使真 空系统达 到期 望 的 真空 度 时 , 关 键 是 选 择 合  适 的真空泵 系 统。影 响 真空 系统 真空 度 的 因素 ,   除了真空泵本 身外 , 还 有 系 统 的 泄 漏 率 及 系 统 的  压力 损 失 等 。 所 以 , 在 真 空 系 统 的 工 艺 设 计 过 程  中, 要充 分 考 虑 上 述 影 响 因素 , 做 到 系 统 设 计 完 

的, 通常分 为低 、 中、 高 真空 度 ; 国 内与国外 的划分 
有些 不 同, 详见表 1 。  
表 1 真 空 系统 的划 分方 法 

注: 1 )真 空度指绝 对压 力 。  
2 )1   T o r t =1 3 3 . 3 P a 。  

善、 可靠 。  

2 )真 空 度有 多 种 表 示 方 法 。   ① 以百 分 数 表 示 :  

1 真 空 系统 的组 成 

真 空 度 ( % ) = (  
压) ] 。  

) × 1 0 0 %  

真 空 系 统 通 常 由产 生 真 空 的 真 空 泵 系 统 及 真  空设备组成 ( 见图 1 )  

式 中 P 为 真 空 压 力/ T o r r [ / X   1 3 3 . 3 P a ( 表 

② 以绝对压力表示 :  
真 空 系 统  真 空 泵 系 统 

真空度 ( T o r r ) =7 6 0+P  

式 中 P 为 真 空 压 力/ T o r t [ /X   1 3 3 . 3 P a ( 表 
压) ] 。  

③ 以相 对压 力 ( 即表压 ) 表示 : 真空度 =7 6 0 一P,  

式 中 P 为 真 空 压 力/ T o r t [ / X   1 3 3 . 3 P a ( 绝 
压) ] 。  
图 1 真空 系统组 成 
收稿 E t 期: 2 0 0 3—0 4—0 9 。 修 回 日期 : 2 0 0 4—0 4—0 5 。  

2   真 空 系统 的分 类 

作者简介: 孙洪波



男, 工程 师 。1 9 8 9年 毕 业于 吉林 化 工学 院 

1 )真 空 系 统 是 按 其 真 空 度 的 范 围 进 行 分 类 

有机化工专业, 现从事化工装置的工艺设计 I = 作。  

维普资讯 http://www.cqvip.com

第2 l 卷 

孙洪波等 . 化工生产装置中真空系统的工艺设计 
表 2 空气 泄漏 量 估算 

?   l 5?  

上 述 3种 方 法 中 以 第 2种 最 为 常 用 , 且 也 是  国际 上 通 用 的 表示 方法 。  

管件类 型  
2英 寸 以下 的螺纹 连接

窒   塑 塑  
k g / h   ( 1 b / h )  

0. 0 4 5   0. 0 9 1   0 . 2 2 7   0 . 3 6 3   0 . 2 2 7   0 . 4 5 4   0 . 0 4 5   0 . 0 9 1   0 . 4 5 4   0 . 9 0 7  

( 0 . 1 )   ( 0 . 2 )   ( 0 . 5 )   ( 0 . 8 )   ( O . 5 )   ( 1 . 0 )   ( 0 . 1 )   ( 0 . 2 )   ( 1 . 0 )   ( 2 . 0 )  

3 真 空 系统 的设 计 基 础 

2英 寸 以上 的螺纹 连接 6英 寸 以下 的法兰 连接 6—2 4英寸包括人孔在 内的法兰连接 2 4英 寸 以上的 法兰连 接 阀杆 直径在 1 / 2 英 寸 以下 的填 料 阀 阀杆直 径在 1 2 英 寸 以上 的填 料 阀 / 具有润 滑 的旋 塞 排 放旋 塞 玻 璃视 镜 玻 璃液 面计 包括 液面计旋 塞


真 空 系统 设 计 时 主 要 依 据 的 参 数 有 : 系 统 的 

体积 、 抽 气时间 、 泄漏率 、 真空泵 的能力 、 压 降。   3 . 1 体 积及抽气时 间  
1 )系统 的 体 积 是 指 真 空 系 统 的 所 有 贮 罐 、 管 

0. 4 9 9—0 . 9 o 7 ( 1 . 1  2 . 0 )  

道 歧中间设备 占有的空 问体积 。  
2 )抽 气 时 间 。 对 于 恒 定 速 率 的真 空 泵 真 空 系 

统, 其抽气 时间通 常按下列公式计算 :  
t:

泵等封 液填料 函, 以每 英  4 寸 轴直 径  0 . 1 3 6  
c 


( o


3 )

  l

普 通填 料 函 , 以每 英寸轴 直径 计

0 . 6 8 0  


( 1 . 5 )  
( 1 . 0 )  

(   ) ? n (  )  

阀 或破 坏 真 空 的 设施 , 以每 英  0

4 5 4  

式中, f —— 抽气时 间/ m i n ;  
I , _ S — 真 空 系 统 的体 积 / m   ( 或f t   ) ;   真 空 泵 的 能 力/ m 3?r ai n   ( 或/ f t  ?  
mi n 一   ) ;  

先 根 据 真空 系 统 需 要 的 真 空 度 , 考 虑 泵 进 口管 路 

的压降 , 确 定泵吸 人 口处 的真空 度 , 然后 按 照表 3   进 行计算 , 算 出真空系统 的抽气速 率 S e ; 然后再 换  算成泵 吸入条件下 的抽 气速率 &  :  
即 S e   :   & 

P — — 真空 度 / T o r r ( /×1 3 3 . 3 P a ) 。   对于多数 间歇 操作 的真 空 系统 , 其 系 统 需 要  的抽 气 时 间 通 常 为 2 0~3 0   mi n 。  
3 . 2 泄 漏 率 
— —

式 中 ,P —— 真 空 系 统 的 真 空 度 ( 绝 压 ) /×  
1 3 3. 3 Pa;  

在抽 真空过程 中 , 因管件 、 设备 密封性 能等 因 
素 的影响 , 不 能 保 证 整 个 系 统 完 全 密 闭 。所 以 , 精  确 估 计 出 系 统 的泄 漏 量 对 于 合 理 选 择 真 空 泵 至 关  卜
— —

泵 吸入 口处 的真空 度 ( 绝压) /×1 3 3 . 3 P a ;   真 空 系统 的 气 体 温 度 / K;   泵 吸 人 口处 的气 体 温 度/ K。  

重 要。空气泄漏量估算见 表 2 。  
3 . 3 真 空 泵 的 能 力 

按照产 品样本 最 终选 择 真 空 泵 的型 号 时 , 要  保 证 泵 的吸 入 条 件 应 满 足 : S>( 2 0 % ~3 0 %) & 
即可 。  
的计 算方 法 
说  明 

真 空 泵 的 能 力 是 以其 抽 气 速 率 来 衡 量 的 , 要 

表 3 真 空 系统 抽 气速 率 
计 算 步 骤  公 式 

① 真空 系统 的总泄 漏量 

Q? , 按表 2  

p —— 总抽 出气体 量/ k g ? h  ;   Q 真空 系统 的总泄漏 量/ k g ? h  ;  
. — —

Q 2 — — 真空 系统工 作过程 中产 生 的气体量 / k g ? h  ;  
连续 操作 系统  ② 总抽 } “ 气 体量 Q   Q=Ql +Q 2 +Q 3 ( k g / h )   Q   — — 真空 系统 的放气 量/ k g ? h  ;  

③ 5 e  

5 e =  

( m 3 / h )  

通 用气 体常 数/ × 8 . 3 l k J ? ( k m o l ? K )  ;   卜 抽 出气体 的温度 / K;   J p — —真 空 系统 的工作压 力/ k P a ( 绝压) ;   抽 出气 体 的平均 分子量 。  
— — — — — —

真 空系统 ( 设备 和管 线 ) 的容积 / m 3 ;  


间 歇 操 作 系 统  S e  

5 e = 1 3 8  ̄ 1 g   P p , l ( m 3 / h )   P £ — — 系 统 要 求 的 抽 气 时 间 / m i n ;   真空 系统的 初始 压力/ k P a ( 绝压) ;  
. —

P   — — 真空 系统抽 气终 了压力/ k P  ̄ ( 绝压) 。  

维普资讯 http://www.cqvip.com

?  

l 6?  

石 油 化 工 设 计 

第2 l 卷 

3. 4 压 降 

的 密 封 水 及 由 叶 片式 或 活 塞 式 真 空 泵 的 油 污 染 废 
水 的排 放 处 理 问题 。  

在 真空系统 中的气 体流 动也有 压 降。通常 在 
系统 工 程 化 的 配 管 过 程 中 要 控 制 其 系 统 的 阻 力 

由于 费用 低廉 及 操 作 故 障易 处理 等 因素 , 在 
中度 真 空 系统 的设 计 中 常选 用 液 环 型 真 空 泵 。 但  因蒸汽压力 的 问题 限制 了真 空度 的提 高 ; 因 而 限  制 了该 真 空 泵 的使 用 。 除 非 采 用 的 冷 却 剂 对 环 液  系统进行冷却后 , 方可使用 ; 但 是 冷 却 剂 进 入 液 环 
后, 会对液 环造成污染 ; 处 理起 来 很 困难 。  

降, 使其小 于系统 压力的 1 0 %; 这 样才 能保 证真 空 
系统 的 正 常运 行 。   这 就 意 味着 1 3 3 3 P a ( 1 0托 ) 的 真 空 系统 就 只允 

许有 1 3 3 . 3 P a ( 1 托) 的压力降损失 。随着真空度 的 
增加 , 实 际 的 气 体 流 率 呈 线 性 增 加 。 允 许 的 管 线 

中压力 降损 失 就成 比例地 减 少 , 这 样要 控 制 系统  的阻力降使其 小 于 系统 压力 的 1 0 %, 真空 管线 的 
尺 寸 就 要 随之 增 加 。如 果 系 统 管 线 和设 备 没 有 足 

如果采用 油润 滑 的 真空 泵 , 就 需 要 有 一 个 油  分 配 及 收 集 的 复 杂 系 统 。 这 种 泵 的 价 格 较 高 且 设 
计较 复杂 。  

够低 的压力 降 , 不论 产 生 真 空设 备 的能力 有 多大 
也达 不 到 要 求 的 真 空 度 。 因此 , 设 计 时 对 于 配 管  要作特殊要求 。  

现在 , 新 装 置 中采 用 于 式 真 空 泵 的 设 计 较 多 ,   这 是 基 于 它有 操 作 容 易 、 高 真空度 、 能 力 高 及 比较  适 中 的价 格 。然 而 , 这 种 真 空 泵 运 行 时 相 对 比较  热, 因此该泵处理溶剂 类 的产 品时 , 一 定 要 考 虑 溶 

4 真 空 泵 的选 择 

剂 的闪 点 。 为 安 全 起 见 , 此 泵 上 要 含 有 阻 火 器 或  防爆 装 置 。 以 防 止 高 闪 点 溶 剂 在 真 空 总 管 内 与 空 

1 )对 于 低 真 空 度 的 情 况 , 可 以选 择 文 丘 里 用 

气或 蒸汽喷射 、 单级 水 环 真空 泵 及 风机 来制 造 真 
空 。选择 真空泵时 可以单 独按设计 考虑 。但要 考 
虑公 用 工 程 系 统 的 可 用 性 , 例 如 蒸 汽 喷 射 器 要 用 

气形成爆 炸性 气体混合 物。设 计时要 考虑 防止液  体进入 真空泵 。这 种特殊 工艺要 求应 在设备 定货 
时 明确 。  

到的蒸汽 , 文 丘 里用 的空 气及 水 环 真空 泵 水环 用 
的密 封 水 是 否 能 满 足 工 艺 设 计 要 求 。工 艺 方 面 要 

3 )高 度 真 空 。 高 度 真 空 度 应 用 于 真 空 蒸 馏 、   真空干燥 、 薄膜蒸发 、 冷 冻 干 燥 。 采 用 两 级 水 环 真  空 泵 可 以产 生 较 高 的 真 空 度 。 有 些 真 空 泵 可 以 配 

考虑 的问题 有 固体输 送 时对 风 机 的操 作 影 响 ; 液  体夹带 及腐 蚀 ; 这些 问题 直 接 影 响 工艺 的设 计 方 
案选 择 。喷 射 系 统 可 以 采 用 蒸 汽 、 水 或 空 气 为 介  质来 制 造 真 空 。 但 实 际 上 , 除 了 小 规 模 的 试 验 装  置外 , 工 业 上 主 要 采用 蒸 汽 喷 射 器 来 制 造 真 空 。   但选择喷射 方式 时 , 主 要 考 虑 操 作 时 的 能 耗 及 被  污 染 的蒸 汽 凝 液 排 放 问题 :   2 )中度 真 空 。 中度 真空 常应 用 于 中央 实 验 室  的真空系统 , 进行真空 过滤 、 真 空干燥 、 真空 蒸馏 、   脱气 、 挤 出 机 排 气 及 溶 剂 回 收 。 适 合 于 这 个 系统 

合喷射器一 起 使用 , 这样 可 使 真 空度 达 到 1 6 0 0 P a  
( 1 2托 ) , 旋 片式真 空泵 可使 真空度 达 6 6 6. 6 P a   ( 5托 ) , 干 式 多 级 旋 片 真 空 泵 可 使 真 空 度 达 到 
1 . 3 3 3 P a ( 0 . O 1 托) 。  

有些工艺 系 统要 求 在微 真 空 状 态下 操 作 , 这 
就需 要 设 计 时 采 用 多 级 的 真 空 泵 系 统 。 设 计 通 常  采用 : 4~5级 的 蒸 汽 喷 射 器 或 水 环 真 空 泵 与 蒸 汽  喷射器联合使用 。  

的真空泵有 : 单级液 环真 空泵 、 单级 叶 片真空 泵 、 2  


5 结 语 

3级 蒸 汽 喷 射 泵 、 多级 风 机 及 螺 杆 干 燥 泵 。真 空 

通常在装 置实 际开 车过 程 中发 现 , 真 空 度 达  不 到 要求 的 主 要 原 因 是 系 统 的 密 封 性 能 问 题 , 特 

泵 的 选 择 要 根 据 整 个 工 艺 系 统 的 设 计 及 费 用 综 合 

考 虑 。近 年 来 , 对 环 境 保 护 的 要 求 日益 严 格 , 选 择  真 空 泵 要 考 虑 液 环 真空 泵 或 蒸 汽 喷 射 器 排 人 地 下 

别是 法兰密封 达 不到 要求 ; 故 在设 计 过程 中对 于 
阀门的密封填 料 、 转 动 设 备 的 填 料 函及 法 兰 密 封 

维普资讯 http://www.cqvip.com

第2 1 卷 

孙洪波等 . 化工生产装置中真空系统的工艺设计 

.1 7.  

?

石 能寝 线 ?  
亚洲 仍 将 面 临严 重 丙 烯供 应 缺 口 
由于 中东地 区的乙 烯 生产 以乙 烷为 原料 , 丙烯 产量 较小 , 2 0 1 0年 前 的几 年 内亚洲仍 将 面 临严重 的丙 烯 供应 缺 口。   业 内人士预 测 , 全球 丙烯 需求 将从 2 0 0 3年 5 7 6 0万 吨 的水平 以每 年 5 % 一6 %的 速度增 长 , 而全球 丙烯 产 量 的 6 7 %作 为 

乙烯 的副产 品来 自蒸汽 裂解 装置 , 这远 远跟 不 上需 求增 长 的步 伐。 因此 , 他 们呼 吁 生产 商 研 究几 个 其它 的途 径 , 改 变 丙烯  是副 产 品的现 状 。其 中最 主要 的途 径是 炼 油厂 的流 化催 化 裂化 ( F C C ) 和丙烷 脱 氢工 艺 。全球 丙烯 产量 的 3 0 %来 自 F C C装  置, 而仅 有 2 %来 自丙 烷 脱 氢 装置  这 种局 面 将 在 2 0 1 0年 得 以改 观 , 蒸 汽 裂解 装 置 的丙 烯 生 产份 额将 减少 到 5 9 %, R F C C   提 高到 3 3 %, 丙 烷脱 氢 将达 到 3 %, 剩余 5 %的丙 烯产 量将 来 自专 门生 产丙烯 的技术 。   未来 全 球丙 烯 市场 的供 应将 与 过去 有很 大 的不 同 , 中东地 区大 规 模 乙烷 一乙 烯 项 目所带 来 的 间 接 冲击 、 亚 洲 势 不可 
挡 的增 长 势头 和丙 烯需 求 高 于乙烯 和 汽油 的快速 增 长将 给丙 烯市 场 的供应 动 态带 来新 的变 化 。  
( 2 1 3 0 4 —0 4—2 1消息 )  

亚 洲 乙烯 生产 利润 大 增 
最 近几 周 亚洲 乙烯 利 润 大增 , 同时聚 乙烯 生 产利 润下 滑 。但 是 尽 管 聚 乙烯 生 产 利 润恶 化 , 亚 洲 生 产 商还 没 有 决 定减  少 产量 。受 日本 、 韩国、 中国 台湾 一 些计 划 和非计 划 裂解 装置停 产 的支撑 , 乙烯 单 体价 格一 直 坚挺 , 按照 石 脑 油价 格 为 3 4 5  
美元/ 吨( C F R 日本 ) 和 1 3 5美 元/ 吨 的生 产成 本计 算 , 乙烯 的 生产 利润 接近 3 0 0美 元/ 吨 。相 反 , 聚乙 烯 利润 下 滑 大约 7 5美 

元/ 吨 。同时 , 随着 亚洲 地 区最大 的 聚乙烯 树 脂进 口国 中 国将 进 入 为 期 1 周 的“ 五一” 假 日, 需 求 可 能进 一 步 减 少 , 使得 聚 
乙烯 的利 润预 计将 进一 步 下 滑。  

截止 2 0 0 4年 4月 2 3日( 周五) , 亚洲 H D P E膜 和 L L D P E价 格大 约在 8 4 5美元/ 吨( C F R中国 ) 。乙烯船 货 价在 7 8 0美 元/  

吨( F O B 韩国) 。从 历史 上 看 , 当单 体 利 润上涨 是 以损 害 聚 合物 利 润 为 基 础 的情 况 下 , 综合 生 产 商 就 会 削 减 聚合 物 产 量 以   推动单 体 销售 达到 利润 最 大化 。在 目前 的环 境下 , 生产 商还 没有作 出这 种举 动 , 但 是如 果 目前的 利 润仍 稳 定 的话 , 业 内人 
士预计 近 期将 看 到类 似 的生 产举 动 。  
( 2 0 0 4 —0 4 —2 6消息 )  


相关文章:
真空系统的工艺设计[1]pdf
真空系统的工艺设计[1]pdf真空系统的工艺设计[1]pdf隐藏>> 本文由 WDD20542 ...< 10 - 5 Pa 在化工 、石油化工装置中 , 通常遇到的是低 真空和中真空 ...
化工设计复习题一
化工设计的内容与程序 1、概念设计是以过程研究...第二章 工艺流程设计 8、在工艺流程草图中,流程线...真空泵等,应尽可能布置 在厂房 底层 ,以减少厂房...
化工设计复习题(2)
化工设计复习题(2)_工学_高等教育_教育专区。1....(2)水蒸气 化工生产中使用最广的热源,其优点是...31. 工艺管道及仪表流程图可以车间(装置)或工段(...
化工设计复习题(2)
化工设计复习题(2)_工学_高等教育_教育专区。1....(2)水蒸气 化工生产中使用最广的热源,其优点是...31. 工艺管道及仪表流程图可以车间(装置)或工段(...
化工工艺设计基本要素
电力装置设计规范 ④一定的工作经验 1.2 化工建设...供工艺系统、配管等专业使用) 2.1.2 图纸 1)PFD...真空(热敏性物料)、物料性质、投资情况、腐蚀情况、...
化工设计复习题(2)
化工设计复习题(2)_工学_高等教育_教育专区。1....(2)水蒸气 化工生产中使用最广的热源, 其优点是...31. 工艺管道及仪表流程图可以车间(装置)或工段(...
化工生产实训讲义[1]
化工生产实训讲义[1] 隐藏>> 湄洲湾职业技术学院化学...真空泵生产工艺等操作规程 五、不饱和聚酯深藏若...n- + nH2O 顺酐在线性聚酯分子中,提供不饱和键,...
化工工艺设计必备知识
概述 1.1 要建设化工厂,必须具有一批化工工艺...设计防火规范 GB50058-92 爆炸和危险性环境电力装置...真空(热敏性物料)、物 料性质、投资情况、腐蚀情况...
化工设计第4章 设备的工艺设计及化工设备图.ppt (1)
1 化工设备选用及工艺设计的一般原则 化工设备类型:...选型中考虑的问题: 耐腐蚀问题 一直以来,腐蚀就...叶轮中心线的垂直距离,它与允许吸上真空高度不能混...
催化裂化装置反应-再生及分馏系统工艺设计[1]
催化裂化装置反应-再生及分馏系统工艺设计[1]_能源/化工_工程科技_专业资料。第...催化裂化过程在炼油工业,以至国民经济中只有重要的地位。在我国,由 于多数原油...
更多相关标签:
化工工艺系统设计 | 化工装置实用工艺设计 | 化工装置工艺设计 | 化工装置工艺设计 下 | 化工装置的工艺设计 | 化工装置工艺设计 pdf | 化工工艺实训装置定制 | 化工装置串级控制系统 |