从容应对蒸馏工艺--Maag齿轮泵在蒸馏工艺中的应用

作者:本网编辑 文章来源:《流程工业》(化工) 发布时间:2010-07-05

 
Maag(马格)齿轮泵应用于众多化工与工业领域的高端场合,扮演着各种各样的重要角色,如增压、计量、输送和抽吸流体。在各种蒸馏设备如薄膜蒸发器、短程蒸发器或分子蒸馏装置中,效率稳定的抽吸泵是至关重要的化工设备。

“蒸馏”是食品、化学品、药品、化妆品及塑料生产的重要工艺过程。由于蒸馏工艺通常发生在真空状态,对抽吸泵的要求就会很高——尤其要求密闭性好、效率高及入口压力损失低。而最后一项尤为特殊,入口压力损失低是选择抽吸泵的关键因素,因为流程的不断优化要求真空度保持稳定且始终处于低位,于是泵的进料压力就被大大地降低。

蒸馏装置最基本的单元是一台蒸发器和一台冷凝器。介质被加热至沸点而蒸发,然后热量又被置换出来以使介质冷凝到液态。但是,为了缩短温度敏感型介质的置换过程时间,经常会努力让过程温度越低越好,这也就是为何蒸馏装置在真空下运行的原因,因为沸点会随饱和蒸汽压的降低而降低。为了优化真空状态及更低的过程温度,薄膜蒸发器甚至短程蒸发器被适时地应用在时间、温度临界工况。有了这些形式的蒸馏装置,蒸发器与冷凝器之间的距离缩短,液柱静压头降低,可达到很高的真空状态。再加上,液体薄膜阻挡了气泡的形成,提升了热传导和热量导入的一致性。如果蒸发器到冷凝器之间的距离非常短,蒸发器内的压力非常低(<0.01mbar),那么蒸馏过程就叫做分子蒸馏。在这种系统中,蒸发分子的自由程与蒸发器到冷凝器的距离在一个量级。就是说,一个蒸发分子先触碰冷凝器的几率高于它先触碰另一个分子的的几率。这种技术对产品非常温和,因为分子只被蒸发一次,且在蒸发器表面没有扩散发生。进一步说,利用这种技术有可能把混合物中的不同沸点物质分别分离,因为分子蒸馏是依据分子的大小和重量产生作用的。于是就需要特别设计的齿轮泵从高真空中抽取馏出物。Maag泵在此类系统中的一个优势就是所需汽蚀余量(NPSHr)很低。(注:NPSHr值是指泵所要求的保证泵内液体不会气化的压力。)进料压力与液体蒸汽压之差必须能高于泵入口压力损失。德事隆Maag泵系统依靠泵的入口流道设计和转速优化可使所需汽蚀余量达到最小。如果入口压力损失高于进料压力和蒸汽压之差,介质将会在泵入口汽化,且于增压时在齿轮间爆开形成汽蚀,这对泵而言无疑是致命的。

另一方面,齿轮泵基本都是利用一部分被输送介质来润滑轴承,然后回流到泵的入口端。这种内循环一方面有效地降低泵体温度,但也使得被用作润滑的介质因吸收的泵体热量而逐步升温。值得注意的是泵体本身不应给介质太高的热量,因为回流的介质将直接影响入口介质温度。随着温度上升,介质的蒸汽压也会升高,这同样会诱发汽蚀现象。德事隆Maag齿轮泵的内循环设计理念有效地控制介质在泵内温升,这对蒸馏工艺而言无疑是保证产品质量的重要关注点。

值得一提的是德事隆Maag泵在塑料行业有着多年的经验,这种工艺中同样需要抽吸泵,从高真空反应器中吸出高粘度的聚合物。凭着最优的材质匹配、间隙和入口流道设计以及模块化组合,可为用户提供订制式解决方案。■

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