一种节能的高真空制取系统 |
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| 申请号 | CN202311716640.8 | 申请日 | 2023-12-13 | 公开(公告)号 | CN117869387A | 公开(公告)日 | 2024-04-12 |
| 申请人 | 四川天华富邦化工有限责任公司; | 发明人 | 刘昌明; 黄峰; 乔光好; 刘斌; 周文权; 羊德军; 何建; 李兵; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供了一种节能的高 真空 制取系统，包括第一真空环境系统、第二真空环境系统以及 能量 平衡系统；第一真空环境系统包括按级数由高到低依次 串联 的多个 蒸汽 喷射真空 泵 ，且高级数的蒸汽喷射 真空泵 与待抽真空外环境连通，多个蒸汽喷射真空泵的外侧均设置有夹套；第二真空环境系统与第一真空环境系统连通，用于将第一真空环境系统产生的气液混合物进行冷凝并排出液体及不凝气体；能量平衡系统包括载冷剂储罐、与载冷剂储罐进料口连通的进料管，以及与载冷剂储罐出料口连通的送料管；进料管与多个蒸汽喷射真空泵的夹套的出口连通，送料管与多个蒸汽喷射真空泵的夹套的进口连通；其在高效制取真空的同时，能达到高效节能的目的。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种节能的高真空制取系统，其特征在于：包括第一真空环境系统、第二真空环境系统以及能量平衡系统； |
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| 说明书全文 | 一种节能的高真空制取系统技术领域[0001] 本发明涉及真空制取技术领域，具体而言，涉及一种节能的高真空制取系统。 背景技术[0002] 真空环境的使用遍及各行各业，高真空环境的使用一般应用于化工、核工业等较为精密的领域，而需要制取高真空环境并非易事，通常在1mbarA以下，可视为高真空环境。随着国家能源管理体系的逐步完善，节能成为诸多企业必须要面临的任务。因此，一种既要满足工艺条件又要满足节能要求的方法尤为必要。 [0003] 在一些化工装置上往往会使用各种不同压力的真空系统，这些真空系统主要由螺杆真空泵、罗茨真空泵、蒸汽喷射泵和水环真空泵提供。将这些真空泵按照带电机和不带电机分类。带电机的螺杆真空泵、罗茨真空泵和水环真空泵通常在泵体上设计了夹套，用于泵体降温；不带电机的蒸汽喷射泵由于蒸汽的焦汤效应，在喷嘴处往往会产生一定的降压和降温，降压形成的负压用于抽真空，降温则需要额外能量进行补偿，因此在喷嘴外壁通常会设置蒸汽夹套。 [0004] 而现有技术中，对于带夹套冷却的泵：螺杆泵、罗茨泵和水环真空泵，目前使用循环水进行冷却，由专门的冷却系统提供，换热后则返回到循环水冷却系统重新被冷却；使用循环水冷却的带夹套的泵，由于长期使用循环水，会导致夹套结垢，轻则影响换热效果，重则造成夹套堵塞，导致泵体高温运行损坏泵体。对于蒸汽喷射泵，喷嘴处的蒸汽夹套使用一定量的蒸汽进行加热，加热后的蒸汽凝液，通过疏水器排放到凝液收集罐，再次回收。因此，系统中冷却介质和加热蒸汽均需要额外的能源单独提供，能耗较高。 发明内容[0005] 本发明的目的在于提供一种节能的高真空制取系统，其在高效制取真空的同时，能达到高效节能的目的。 [0006] 本发明的实施例通过以下技术方案实现： [0007] 一种节能的高真空制取系统，包括第一真空环境系统、第二真空环境系统以及能量平衡系统； [0008] 所述第一真空环境系统包括依次串联的多个蒸汽喷射真空泵，多个所述蒸汽喷射真空泵按级数由高到低依次串联设置，且高级数的蒸汽喷射真空泵与待抽真空外环境连通，多个所述蒸汽喷射真空泵的外侧均设置有夹套； [0009] 所述第二真空环境系统与第一真空环境系统连通，用于将第一真空环境系统产生的气液混合物进行冷凝并排出液体及不凝气体； [0010] 所述能量平衡系统包括载冷剂储罐、与载冷剂储罐进料口连通的进料管，以及与载冷剂储罐出料口连通的送料管；所述进料管与多个所述蒸汽喷射真空泵的夹套的出口连通，所述送料管与多个所述蒸汽喷射真空泵的夹套的进口连通。 [0011] 本发明实施例的技术方案至少具有如下优点和有益效果： [0012] 1、本发明在使用时，载冷剂流入蒸汽真空泵的夹套内，将载冷剂自身的温度传递至蒸汽真空泵内；载冷剂在流出蒸汽真空泵的夹套后，载冷剂进行了热量交换，载冷剂温度降低；然后返回至带有保温措施的载冷剂储罐内，再经带有旁路的输送泵将载冷剂送至各带夹套泵体对泵体进行降温冷却，而此时的载冷剂经热量交换后，载冷剂温度升高再次返回至蒸汽喷射泵夹套内进行热量交换，如此反复循环，即实现了载冷剂对蒸汽喷射真空泵传输能量的同时，还能对企业其他生产线的泵体降温的效果，即把不同生产线上制冷与产生的废热，这两部分热中和掉，实现了能量平衡，达到节能的目的。 [0014] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。 [0015] 图1为本发明实施例1提供的节能的高真空制取系统的流程图； 具体实施方式[0016] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。 [0017] 下面对本发明实施例提供的一种节能的高真空制取系统进行具体说明。 [0018] 一种节能的高真空制取系统，包括第一真空环境系统、第二真空环境系统以及能量平衡系统； [0019] 所述第一真空环境系统包括依次串联的多个蒸汽喷射真空泵，多个所述蒸汽喷射真空泵按级数由高到低依次串联设置，且高级数的蒸汽喷射真空泵与待抽真空外环境连通，多个所述蒸汽喷射真空泵的外侧均设置有夹套；此部分蒸汽喷射泵利用串联形式抽取真空，大约能提供0.4～1mbarA的真空环境。蒸汽喷射泵利用大约8～10barG的饱和蒸气作为喷射蒸汽。喷嘴附近设计有夹套，利用载冷剂输送热量至喷嘴附近进行热量补偿，以维持喷射泵良好的运行工况，保持真空稳定； [0020] 所述第二真空环境系统与第一真空环境系统连通，用于将第一真空环境系统产生的气液混合物进行冷凝并排出液体及不凝气体；具体地，冷凝后经循环泵送至冷却器冷却，然后将不凝气体利用水环泵送出，该部分大约能提供40～60mbarA的真空环境； [0021] 所述能量平衡系统包括载冷剂储罐、与载冷剂储罐进料口连通的进料管、与载冷剂储罐出料口连通的送料管，以及多个带夹套泵体；所述进料管与多个所述蒸汽喷射真空泵的夹套的出口连通，所述送料管与多个所述蒸汽喷射真空泵的夹套的进口连通，所述载冷剂储罐的出料口与送料管之间设置有带有旁路通道的输送泵，所述旁路通道上设置有旁路阀，所述带夹套泵体设置于所述输送泵的输出端与送料管之间。 [0022] 在使用时，载冷剂流入蒸汽喷射真空泵的夹套内，将载冷剂自身的热量传递至蒸汽喷射真空泵；载冷剂在流出蒸汽真空泵的夹套后，载冷剂进行了热量交换，载冷剂温度降低；然后返回至带有保冷措施的载冷剂储罐内，再经带有旁路的输送泵将载冷剂送至各带夹套泵体对泵体进行降温，而此时的载冷剂经热量交换后，载冷剂温度升高再次返回至蒸汽喷射泵夹套内进行热量交换，如此反复循环，若设计体量较大，当蒸汽喷射泵夹套使载冷剂被冷却的温度足够低，有富余的冷量，同时还能对企业其他生产线的泵体降温，达到更多的节能目的。 [0023] 载冷剂的循环利用，对于企业生产线上其他带夹套需要冷却的泵，可以有效节约制冷的能耗；对于蒸汽喷射泵而言，则又节约了蒸汽补偿的蒸汽消耗，因此，本发明将这两边的热量中和，实现了能量平衡，有效节约两边的能源。 [0024] 进一步地，所述第二真空环境系统包括依次连通的气液分离罐、冷却器及水环真空泵，所述气液分离罐与第一真空环境系统的末级蒸汽喷射真空泵连通。 [0025] 进一步地，所述气液分离罐的底端通过循环泵与冷却器连通。 [0026] 进一步地，所述气液分离罐内设置有喷淋器，所述喷淋器与所述冷却器连通。 [0027] 本发明节能的高真空制取系统的使用方法为： [0028] 投用步骤：首先建立载冷剂系统的循环：建立载冷剂储罐液位，打开多个带夹套泵流程，打开到蒸汽喷射泵夹套的流程，启动载冷剂输送泵，建立循环；然后建立气液分离罐的液位，建立喷淋系统的循环，投用冷却器的循环水，再启动水环真空泵，到入口到40‑60mbar的时候；再按照级别由低到高依次投用多个蒸汽喷射真空泵(即依次投用蒸汽喷射二级真空泵、蒸汽喷射三级真空泵和蒸汽喷射四级真空泵)，那么在最高级蒸汽喷射真空泵的入口处就会形成高真空环境；根据使用情况调整输送泵旁路阀，达到能量平衡。 [0029] 停用步骤：首先按照级别由高到低依次关闭蒸汽喷射真空泵(即依次关闭蒸汽喷射四级真空泵、蒸汽喷射三级真空泵和蒸汽喷射二级真空泵)的喷射蒸汽；然后停用水环真空泵，停循环泵；最后停用载冷剂输送泵。 [0030] 实施例1 [0031] 一种节能的高真空制取系统，包括第一真空环境系统、第二真空环境系统以及能量平衡系统； [0032] 第一真空环境系统包括依次串联的四级蒸汽喷射真空泵、三级蒸汽喷射真空泵、二级蒸汽喷射真空泵，且四级蒸汽喷射真空泵与待抽真空外环境连通，四级蒸汽喷射真空泵、三级蒸汽喷射真空泵、二级蒸汽喷射真空泵的外侧均设置有夹套； [0033] 第二真空环境系统包括依次连通的气液分离罐、冷却器及水环真空泵，其中：气液分离罐的低端通过循环泵与冷却器连通，气液分离罐顶部设置有喷淋器，喷淋器与冷却器连通；气液分离罐的一侧与第一真空环境系统的二级蒸汽喷射真空泵连通，用于将第一真空环境系统产生的气液混合物进行冷凝并排出液体及不凝气体； [0034] 能量平衡系统包括载冷剂储罐、与载冷剂储罐进料口连通的进料管、与载冷剂储罐出料口连通的送料管，以及两个带夹套泵体；进料管与四级蒸汽喷射真空泵、三级蒸汽喷射真空泵、二级蒸汽喷射真空泵的夹套的出口连通，载冷剂储罐的出料口与送料管之间设置有带有旁路通道的输送泵，且旁路通道上设置有旁路阀，输送泵的出料端将载冷剂储罐内的载冷剂送入两个带夹套泵体的夹套内，然后载冷剂由夹套出口流出至送料管内，并由送料管送至四级蒸汽喷射真空泵、三级蒸汽喷射真空泵、二级蒸汽喷射真空泵的夹套内。 [0035] 带夹套的真空泵系统需要使用大约7688.25kJ的能量进行中和，循环水设计使用温度为32℃，使用后上升到42℃，进行冷却。根据Q＝使用量×比热容×温差，循环水比热容近似为水的比热容4.18kJ/kg.℃，那么使用量＝7688.25kJ÷(10×4.18kJ/kg.℃)＝183.93kg/h。本发明为了解决节约能源的问题，使用25％w/w质量浓度乙二醇水溶液作为冷却介质，同时使用一套带循环泵及输送泵的循环系统，为中和能量使用，25％w/w质量浓度乙二醇水溶液比热容大约为3.66kJ/kg.℃，该循环系统循环量设计为400kg/h，(而本系统使用量210.06kg/h足够)，消耗的循环泵功率大约0.15Kw。为此，本发明每小时可以节约的能量W＝7688.25×2‑0.15×3600＝14836.5KJ，约等于4.12Kwh。 [0036] 对比例1 [0037] 与实施例1的区别在于：不使用本发明蒸汽喷射泵单独正常运行；即不含四级蒸汽喷射真空泵、三级蒸汽喷射真空泵、二级蒸汽喷射真空泵。 [0038] 本对比例系统所消耗的蒸汽总量约为170kg/h，蒸汽温度由135℃降到90℃，冷凝为冷凝液。能量变化情况：Q＝使用量×比热容×温差，蒸汽的近似比热容大约为1.005kJ/kg.℃，Q＝170kg×1.005kJ/kg.℃×(135‑90)℃＝7688.25kJ。 [0039] 以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。 |
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