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真空泵讲义


液环真空泵&压缩机在 炼油及乙烯行业应用

液环泵在炼油工业中的应用
石油加工
原油稳定化 原油真空分馏 尾气压缩 水汽回收/气体增压 火炬气回收 过滤/脱蜡 变压吸附制氢

液环泵/喷射器复合真空系统

石油的炼制
石油气
脱水 分馏

汽油

油 重柴油
分馏 减压

原油

可炼制 脱盐 的石油 常压

轻柴油
重油

润滑油

催化裂化

渣油

汽油

减压蒸馏生产流程
图示石油加 工工业中常、减压分 馏流程。把已经脱水 、脱盐的原油用油泵 压入常压加热炉(1 )中加热到360~ 370℃后,进入常压 蒸馏塔(2)。在常 压蒸馏塔从上到下分 馏出汽油、溶剂油、 煤油、柴油等。塔底 重油引入减压加热炉 (3),加热到400℃ 左右,进入减压蒸馏 塔(4),在减压蒸 馏塔从上到下分馏出 重柴油和各种不同规 格的润滑油馏分,塔 底出来的是渣油。

减压塔顶真空工艺优化
?

减压系统的抽真空系统,目前普遍采 用低效率的蒸汽喷射法抽真空系统, 其蒸汽消耗要占全装置能耗的10%,且 消耗大量冷却水。

?

国外早就开始尝试用效率高十多倍的 机械抽真空法。近年来国内大型的蒸 馏装置也开始采用机械抽真空技术并 取得良好效果。 鉴于目前蒸馏工艺中减压系统往往真 空度都很高,采用 混合式抽真空系统 比较适宜。

?

传统抽真空系统—多级蒸汽喷射器

一级蒸汽喷射 塔顶冷凝器

二级蒸汽喷射

三级蒸汽喷射

减 顶 罐 减 压 塔

尾气回收

优化抽真空系统—复合式真空系统

一级蒸汽喷射 塔顶冷凝器

二级蒸汽喷射

三级蒸汽喷射

减 顶 罐
减 压 塔

纳西姆液环真空泵

纳西姆压缩机

尾气回收

GEA Jet Pumps产品范围
真空系统
?喷射真空泵 ?真空-/喷射冷却装置
?真空脱气装置

喷射泵
?加热和冷却装置

喷射洗涤器

基伊埃工程技术(中国)有限公司

喷射泵和喷射设备

基伊埃工程技术(中国)有限公司

用于钢铁脱气的蒸汽喷射真空泵

基伊埃工程技术(中国)有限公司

真空概念
纯组分的冷凝作用 100%蒸汽

压力 温度

1013 mbar 100 °C

压力 温度

74 mbar 40 °C

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真空概念
蒸汽(82 kg)和空气(10 kg) 混合物的冷凝作用

压力 温度

1013 mbar 100 °C

压力 温度

133 mbar 40 °C

基伊埃工程技术(中国)有限公司

真空机械
真空泵机械 动力 气体结合

吸收

冷凝

低温泵

正位移

旋片泵

往复泵

基伊埃工程技术(中国)有限公司

真空泵机械
真空 [mbar]
0,01

传统真空泵的应用范围

处理量范围 m3/h
0,1

1

10

100

1000

1 – 100.000 m3/h

20 – 20.000 m3/h

20 – 15.000 m3/h

20 – 6.000 m3/h

20 – 3.000 m3/h

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喷射器作为真空泵装置

蒸汽喷嘴

喉口

扩散段

w

P

P1

腔体

P0

来自工艺

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喷射真空泵

为什么使用喷射真空泵?
? 无尺寸限制 (DN 8 - DN 3500) ? 设计上无限制

? 可以用各种动力蒸汽 ? 能处理吸入流中的污物
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基本原理
喷射真空泵的基本原理 ? ? ? 动力蒸汽在动力喷嘴中的膨胀 产生的蒸汽喷射与被抽吸介质的混合 混合物在喉口和出口扩张管中的压力转化
MSF= 动力蒸汽流 SF = 吸入流 MF = 混合流 p1 = 动力蒸汽压力 p0 = 吸入压力 p = 反向压力 ps = p1/1,73 ?pv= 压缩震荡

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基本原理
设计准则

压缩比

K? p p
E? p p
1 0

0

膨胀比

蒸汽消耗

b? m m

1 0

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基本原理

喷射泵的操作特性
抽吸曲线
m0 kg/ h

p1 = 常数
= 抽吸流量 kg/h = 反向压力 mbar = 抽吸压力 mbar = 动力压力 bar abs.

m 0 = f (p 0)

m0 p p0 p1

p0 mbar

在断开点上部,抽吸流量m0与抽吸压力p0成正比
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基本原理

反向压力曲线

喷射泵将恒定的吸入流 m0 从吸入压力p0 压缩至反向压力 p

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基本原理

喷射泵的操作图
m0 kg/h

? 可达到的反向压力由动力喷嘴 的尺寸或动力蒸汽的压力决定.

p0

p mbar

? 改变动力蒸汽的仅对反向压力有影响, 而抽吸曲线基本不变. ? 抽吸曲线的变化仅在改变扩张器和整个喷射泵时才有可能.

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基本原理
10.000 m3/h 2.000 m3/h

多级喷射器系统

300 m3/h

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多级喷射泵 :直接接触冷凝器

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多级喷射真空泵: 表面冷凝器

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减压蒸馏液环真空系统PID

液环真空泵&压缩机

减压蒸馏真空机组

最优化真空系统—经济分析1
国内某炼油厂(350万吨)减压塔顶抽真空系统
一级喷射器 二级喷射器 一级蒸汽喷射器参数: 负荷: 成份 不凝油气 水蒸汽 空气 减 压 塔 塔顶冷凝器 极间冷凝器 末端冷凝器 入口温度:23℃ 入口压力:28mmHg.A 排出压力:145mmHg.A 级间冷凝器参数: 进汽:3011Kg/h,60℃ 出汽:76Kg/h,36℃ 冷却水:进水温度30℃;出水温度:42℃;消耗量146T/h 冷却水泵功率消耗:18Kw 末端冷凝器参数: 二级蒸汽喷射器: 负荷: 成份 不凝油气 水蒸汽 分子量 44 18 质量流量Kg/h 219 76 蒸汽:0.9MPa.G;240℃;消耗量2569Kg/h 分子量 44 18 29 质量流量Kg/h 219 442 90

空气
进口压力:130mmHg.A 出口压力:840mmHg.A 入口温度:36℃

29

90

进汽:2196Kg/h,102℃
出汽:14Kg/h,38℃ 冷却水:进水温度30℃;出水温度:52℃;消耗量60T/h 冷却水泵功率消耗:11Kw

蒸汽:0.9MPa.G;240℃;消耗量2120Kg/h

最优化真空系统—经济分析1
改造后的减压塔顶抽真空系统
一级喷射器
一级蒸汽喷射器参数: 负荷: 成份 不凝油气 水蒸汽 分子量 44 18 质量流量Kg/h 219 442

空气
减 压 塔 塔顶冷凝器 极间冷凝器 液环真空机组 入口温度:23℃ 入口压力:28mmHg.A 排出压力:145mmHg.A

29

90

蒸汽:0.9MPa.G;240℃;消耗量2569Kg/h 级间冷凝器参数: 进汽:3011Kg/h,60℃ 出汽:76Kg/h,36℃ 冷却水:进水温度30℃;出水温度:42℃;消耗量146T/h 液环真空机组参数: 负荷: 成份 不凝油气 水蒸汽 分子量 44 18 质量流量Kg/h 219 76

冷却水泵功率消耗:18Kw

空气
进口压力:130mmHg.A 出口压力:840mmHg.A 入口温度:36℃

29

90

消耗功率:55KW;冷却水量:15m3/h

最优化真空系统—经济分析 1
全蒸汽喷射器真空系统消耗 消耗项目 消耗量 价格 费用 2 9Kgf/cm .G蒸汽 4.689吨/小时 88元/吨 412.632元/小时 30℃冷却水 206吨/小时 0.3元/吨 61.8元/小时 冷却水泵电能 29Kw/小时 0.5元/KWH 14.5元/小时 合计:488.932元/小时 复合真空系统消耗 9Kgf/cm2.G蒸汽 2.569吨/小时 88元/吨 226.072元/小时 30℃冷却水 146吨/小时 0.3元/吨 43.8元/小时 冷却水泵电能 73Kw/小时 0.5元/KWH 36.5元/小时 合计:306.372元/小时 运行费用节省 182.56元/小时 159.9万元/年(以年8760小时计) 投资回收期

?图为纳士公司2BE1 253-0液环真空泵的吸气量超出原二段蒸汽喷射器的设计
参数,所以设备运行后使整个系统的真空度提高,从而提高了减压塔的生产能 力和抽出率。

?与真空系统改造所带来的收益相比,液环真空机组的投资是微不足道的。

最优化真空系统—经济分析 2
被替级喷射器 液环真空泵 30℃冷却水 冷却水泵电能 8.7吨蒸汽/小时 100元/吨 238KW 0.5 元/ 度 没有考虑 870元/小时 119元/小时

使用液环泵替代末级喷射器一年节省的运行费用(仅考虑蒸汽)

24*360*(870-119)=6,505,920.00RBM

塔顶抽真空系统优化—利益 减压蒸馏真空系统的优化设计&改造将带给您:
?降低运行成本
?运行更灵活 ?降低污水处理成本 ?改善生产环境 ?提高产量 ?较少需要或不需要蒸汽 ?系统的自动化更为可行

专题讨论
0 在复合式塔顶抽空系统中液环泵所起的作用

◆ 在整个炼油工艺中,塔顶真空系统非常关键,塔 顶真空度的保证及运行的稳定程度直接影响着油 品的品质及产量. ◆液环泵复合真空系统有着高效、节能、环保、 安全、稳定的特点。但这些特点的取得源于所用 液环泵的质量、性能、整个液环泵系统设计的合 理性及行业应用的经验。

◆产品的质量、性能、先进行是保证减压真空系 统的基础。

? ◆液环泵的选型是关键:要把影响气量、真空度

等所有的因素都考虑进去:工作液的温度、吸气 介质的组成、排气压力、工作液物性等。才能从 理论上保证设备运行后使整个系统的真空度提高 ,从而提高了减压塔的生产能力和抽出率。
? ◆整个系统各部件的合理设计、布置是保证: ? 分离器的设计:保证气、体液体充分的分离,又

要保证工作液在里有足够常的停留时间及有足够 多的工作液,保证进液环泵工作液的需要。

? 换热器的设计:保证有充分的换热效果。 ? 管路的设计,阀门等布置、安装:保证在无循环

的情况下,工作液根据实际的需要自动的补排。
?■

液环泵系统的生产、系统的检测是保证塔顶 真空系统的实现。

专题讨论
1蒸汽喷射器+液环式真空系统的特点?
? ?
? ?

◆节能、高效
减少了蒸汽喷射器的级数,减少了蒸汽用量。 减少了冷却水的用量。 减少了污水的处理量。

? ? ? ?

◆环保
液环泵真空系统的工作液闭式循环,减少了对工作液的污染。 减少了与介质接触的蒸汽。 ◆安全、稳定

?
? ?

塔顶真空系统运行稳定性高,不受蒸汽压力博动的影响。
对入口气量的变化不敏感。 ◆ 一次性投资稍大(但增加的设备投入,很快能收回)

专题讨论
2 液环真空泵入口压力的确定,对整个减顶真空系统的 设备成本及运行费用的影响? ◆入口真空度高,系统的一次投入增大
前两级(一级)蒸汽喷射器的蒸汽用量减少,液环泵的能力 要求增大,所选择的液环泵及电机功率增大,

◆入口真空度低,系统的运行费用增大
前两级(一级)蒸汽喷射器的蒸汽用量增大,液环泵的能力要求减 小,所选择的液环泵及电机功率减小。

◆通常入口真空度在200mmHg时,较优。
一整套成熟、高效的替带喷射器的技术方案,在国内外蒸馏装置中 有着广泛的应用,取得了良好的效果。

专题讨论
3 液环泵可以替代几级蒸汽喷射器?
? ◆取决于塔顶真空度的要求。 ? ◆取决于单级喷射器能到达的压比。 ? ◆进液环泵工作液的温度。

? ◆通常有两级喷射器+液环泵
? ◆也有一级喷射器+液环泵

专题讨论
?4

液环泵真空系统操作维护费用?

? ◆仅有电耗
?
? ? ?

◆易损件少、维护量小。
设备结构简单,仅有一个运动部件。 无金属部件的接触。 低转速度。

专题讨论
?5

真空压缩复合系统

? ◆塔顶真空的获得:蒸汽喷射器+液环真空系统
? ◆减顶气的输送:液环压缩机

? ◆常顶气的输送
? ◆火炬气的输送

?◆

减 压 塔

液环真空机组

液环压缩机组

液环式真空泵及压缩机在炼油行业的应用

液环式真空泵及压缩机在炼油行业的应用
?常压、减压、催化、裂化、焦化尾气输送:液环式压缩机 NAM/NAB,2BE1/2BE3系列)(代替711螺杆压缩机) ?来自各工段的火炬气回收,液环式压缩机NAM/NAB, 2BE1/2BE3系列(代替711螺杆压缩机) ?减压蒸馏:蒸汽喷射器+液环式真空泵2BE3(代替多级蒸 汽喷射器) ?变压吸附制氢:2BE3/XL ?溶剂脱蜡,液环式真空泵(代替北京易通公司真空压缩往 复机)

炼油行业尾气的特点
?气量的变化较大,同时摩尔质量变化很大(通常从

10 到

50).
?气体中夹带大量的固体(同时含有各种杂质、粉尘、焦

粉)及液体杂质。
?通常含有大量的H2S和其他腐蚀性气体。
?要求设备有很高的可靠性和有效性。 ?维护成本低,以带来更好的经济效益。 ?要求有很高的操作灵活性,因为抽气量的变化非常不稳

定。

在火炬气回收工艺中,曾使用过的压缩机有
?往复活塞式压缩机、螺杆式压缩机、液环式压缩机 ?

~80年前,往复活塞式压缩机。

?81~2000年,螺杆式压缩机。 ?2000~今后,液环式压缩机。

往复活塞式压缩机的特点及使用情况
?是靠活塞的往复运动加压。活塞式压缩机要求进气洁净、

单一,对分子量变化适应性强。

?其出口温度就很高(一般出口温度为110℃左右),火炬

气中的某些组份在压缩过程中易聚合结焦,这些聚合物和 焦碳堵塞进、排气阀,损坏汽缸和活塞,使压缩机不能正 常工作,需要经常维修。火炬气中如含有丁二烯组份,聚 合结焦的问题就可能更为突出。

?另外活塞式压缩机配有前、后及中间分离罐、中冷器、后

冷器等较多附属设备,占地大,管理维修工作量大。

往复活塞式压缩机的特点及使用情况
?活塞式压缩机特点决定了它仅适于回收: ?小流量、高压比、成份洁净的火炬气,对分子量变化无

要求。
?早在80年代,在火炬气回收系统中,活塞式压缩机有所

应用。目前在新上项目中,很少使用。

螺杆式压缩机特点及使用情况
?是通过阴阳两个转子的形线捏合,在由冷却液喷淋进行密

封及冷却的情况下,实现气体的输送。
?内部螺杆间与壳体间隙很小,对进气洁净度要求高。不允

许有大量的固体及液体夹带。
?允许入口压力波动范围有限(-5KPa.G~40KPa.G)。且

流量调节范围也有限(<50%)。采用回流调节时会带来 出口排气温度升高的问题和风险。需要气柜作为缓冲装置 以稳定进口压力和流量。
?进出口温差较大。对出口温度要求严格,温度过高时有螺

杆抱死的危险。

螺杆式压缩机特点及使用情况
?出口温度常达到60℃以上,对于高含硫气体不能解决腐

蚀问题。如果改成喷油冷却,腐蚀问题会缓解但是油消 耗量会很大。
?轴密封方式复杂,制造水平差,无法很好地解决密封问

题。维修量大,折装复杂困难。
?压缩机部件多、结构复杂、拆卸困难,维护麻烦。机组

复杂。包括压力润滑系统(油泵、冷却器、过滤器等) 和冷却水系统(分离器、冷却器)。润滑油密封差,损 失大。维护成本高。

液环压缩机特点及使用情况
?允许气体中夹带固体颗粒和液体 ?抽气量的变化不会对泵带来任何影响 ?介质摩尔质量的变化对泵运行没有任何影响

?入口压力的波动对泵的影响也很小
?通过气体回流装置可以很方便的控制抽气量 ?抽气量分配非常容易

液环压缩机特点及使用情况
?几乎等温的压缩过程

(max. 10°C)

?结构简单,维护成本低廉 ?可以满足API标准 ?无油压缩:不会污染介质 ?可以非常安全的压缩各种易燃,易爆,及各种对

温度敏感的危险气体
?有多种的材质选择来满足不同的气体。

FLARE GAS RECOVERY: AN ENVIRONMENTAL & ECONOMICAL BENEFIT

TOP OF EVOLUTION IN FLARE GAS RECOVERY SYSTEMS: THE LEONARDO CONCEPT

FLARE GAS RECOVERY: AN ENVIRONMENTAL & ECONOMICAL BENEFIT

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FLARE GAS RECOVERY: AN ENVIRONMENTAL & ECONOMICAL BENEFIT

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液环真空泵&压缩机
? ? ? ? ? ? ? ? ? 等温压缩-热量被液环吸收 处理爆炸性、有毒与腐蚀性气体 结构简单,易与维护,维修量少。 低转速,低振动,寿命长,高可靠性。 工作液作为活塞,能冷却气体,可使可凝性气体冷凝,无需后置 冷凝器。 对气量的变化不敏感,允许有大量汽液夹带。 允许吸气介质中存在微小粒子 通常无需前置冷凝器,允许有高的吸气温度。 泵内部无金属部件的接触,无阀、链条、齿轮等调速部件。

液环真空泵及液环压缩 机的应用介绍

应用于PVC行业的最先进技术 悬臂锥体液环压缩机

性能范围 - ISO
7000 6000

5000

.

NAM 5000

吸气能力 - Nm? /h

4000

HP-9 NAM 1500& 2500

3000

2000 NAB 850 - 2500 1000 NAM 4001100 NAB 600 NAB 150 0 2 4 6 8 NAB 250 10 12 14 16

0

排气压力- bar abs.

应用于PVC行业的最先进技术 悬臂锥体液环压缩机

双级平圆盘

悬臂锥体

NAM/NAB系列压缩机结构特点
平衡径向力的结构设计(运行可靠、噪声低)

?

前端拆装 (维修维护方便、简单)

?

叶轮与锥体的间隙小
(高效)
?

一个动密封点 (可靠、维修维护简单)

?

叶轮轴向调整 (零部件使用寿命长、高效)

锥体VS平圆盘:效率高,排出压力高
? ?

性能曲线平滑,排出压力可达到10bar以上 效率高,轴功耗低

锥体

平圆盘

锥体VS平圆盘:平衡力设计,使用寿命长

平圆盘

锥体
?专利的平衡径向作用力设计 ?低噪音:

82 - 85 dB(A)

?振动小:轴承使用寿命长 ?密封点少:只需一套机械密封

锥体VS平圆盘:锥体分配,效率高
平圆盘 4

?

锥体分配
? ? ?

锥体

低功率消耗 高效 调整到最佳的压缩性能

?

锥体与叶轮轴向调整
? ?

不用打开压缩机即可轻松调整内部间隙 没有金属与金属的直接接触

锥体VS平圆盘:密封面少,安全可靠,调整方便
平圆盘
?

四个密封间隙

调整螺丝

?

只有一个密封间隙

悬臂锥体

锥体VS平圆盘:结构简单,组件少,安全可靠

? ?

两个个动密封 十一个静密封

平圆盘
悬臂锥体
? ?

只有一个动密封 只有四个静密封

锥体VS平圆盘:水平拆装,方便快捷
平圆盘

锥体 前端拆卸,不需要将设备处于垂 直位置,维修方便。

一个叶轮,双级功能
? ?

独特的设计 先进的技术

?

安装简单、维修维护方便

NAB 850 双级 (爆炸图)

多种材料可选
? ? ? ? ? ?

碳钢

球墨铸铁
316 不锈钢 钛 哈氏合金 复合不锈钢 ?

完全满足腐蚀性气体要求

? 1. ? 2. ? 3.

钛泵 离子泵


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