對應(yīng)用于化工與制藥行業(yè)的干式真空技術(shù)分析

周偉 吳超 余奧

摘 ? 要：近年來，科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，化工與制藥等傳統(tǒng)行業(yè)也得到了全面的發(fā)展，真空技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域日益擴(kuò)大，工藝也逐漸復(fù)雜。針對化工與制藥行業(yè)的干式真空技術(shù)進(jìn)行研究，在簡單了解干式真空技術(shù)的工作原理后，深入分析這一技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中的優(yōu)勢特點(diǎn)，并且從化工行業(yè)和制藥行業(yè)兩個(gè)方面入手，深入分析這一技術(shù)的具體應(yīng)用效果，以供參考。

關(guān)鍵詞：化工與制藥行業(yè);干式真空技術(shù);應(yīng)用效果;應(yīng)用特點(diǎn)

在化工與制藥行業(yè)發(fā)展過程中，如果真空度達(dá)不到理想值，不僅會降低工藝質(zhì)量，還會給工藝生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益帶來負(fù)面影響。如果想要切實(shí)保證真空系統(tǒng)的安全運(yùn)行，就要從化學(xué)機(jī)理的角度進(jìn)行分析，引入干式真空技術(shù)，研發(fā)出多種不同的干式真空泵，以此讓其在化工和制藥等行業(yè)中的應(yīng)用效果得到進(jìn)一步提升。

1 ? ?干式真空技術(shù)的工作原理

真空應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，抽氣工藝的復(fù)雜水平也在逐漸提升，真空泵作為其中的核心工藝，必須要保證其研制和生產(chǎn)工作的穩(wěn)定進(jìn)行。干式真空技術(shù)主要借助齒輪、轉(zhuǎn)子等設(shè)備完成氣體排出工作，需要注意的是，兩個(gè)轉(zhuǎn)子之間、轉(zhuǎn)子和泵體之間互不銜接，有一定的間距，在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的過程中，被壓縮的部分氣體也會返回到氣腔，降低真空泵的壓縮比，避免氣體在實(shí)際應(yīng)用過程中出現(xiàn)溫度升高的情況。比如，烷基苯廠中的烷基化裝置就采用了干式真空技術(shù)，通過3組真空泵進(jìn)行真空處理，其中，兩臺由羅茨真空泵進(jìn)行控制，另一臺由爪式干式真空泵進(jìn)行控制。需要注意的是，在真空泵組中要選擇液壓聯(lián)軸節(jié)，從根本上讓電動機(jī)和抽氣系統(tǒng)之間產(chǎn)生傳動作用。如果壓力較低，那么還要有意識地避免電動機(jī)過熱或者過載，切實(shí)保證泵達(dá)到額定轉(zhuǎn)速，讓其緩慢運(yùn)行。需要注意不同真空泵的性能不同。以羅茨真空泵為例，作為容積式轉(zhuǎn)子泵，不僅壓縮比較小，而且整體工作效率高，可以在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到最大的抽氣速率。比如某企業(yè)將羅茨真空泵和爪式干式真空泵進(jìn)行組合使用，相互彌補(bǔ)，抽氣效率可以提高60%。目前國內(nèi)在干式真空技術(shù)上的研究還需要進(jìn)一步深入，雖然已經(jīng)進(jìn)入了高速發(fā)展階段，但是想要讓干式真空技術(shù)和真空泵更好地應(yīng)對各種不同的應(yīng)用流程，還要將大量的新技術(shù)、新手段應(yīng)用其中，以此進(jìn)一步提高應(yīng)用水平。

2 ? ?干式真空技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

干式真空技術(shù)和干式真空泵系統(tǒng)自提出后，就在能源、化工、制藥等行業(yè)中得到應(yīng)用，在此之前，大部分真空行業(yè)都是將油、水或者其他聚合物當(dāng)作工作介質(zhì)，充分發(fā)揮冷卻、密封、潤滑等作用，在實(shí)際應(yīng)用過程中會對有關(guān)零部件產(chǎn)生嚴(yán)重的負(fù)面影響，而干式真空技術(shù)和干式真空泵系統(tǒng)可以完全避免這一問題，降低系統(tǒng)的復(fù)雜程度，根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況選擇合適的干式真空技術(shù)和干式真空泵系統(tǒng)，充分發(fā)揮出實(shí)際應(yīng)用效果。首先，增強(qiáng)了泵的可靠性;其次，降低了生產(chǎn)的污染程度;再次，降低了泵的使用成本;最后，提高了泵的穩(wěn)定性。

從目前情況來看，干式真空技術(shù)和干式真空泵系統(tǒng)主要應(yīng)用在4種工業(yè)生產(chǎn)過程中，分別為滾動噴涂行業(yè)、冶金和熱處理應(yīng)用領(lǐng)域、汽車生產(chǎn)、質(zhì)譜儀系列產(chǎn)品生產(chǎn)。大部分是化工和制藥公司利用干式真空技術(shù)和干式真空泵系統(tǒng)進(jìn)行生產(chǎn)，更好地確保精度，消除污染因素。雖然干式真空技術(shù)和干式真空泵系統(tǒng)可靠、耐磨、易于維護(hù)，在實(shí)際應(yīng)用過程中，還需要注意相應(yīng)的應(yīng)用條件，規(guī)避影響因素，確保相關(guān)設(shè)備正常、穩(wěn)定運(yùn)行[1]。

3 ? ?干式真空技術(shù)的應(yīng)用特點(diǎn)

真空泵作為干式真空技術(shù)中的核心關(guān)鍵，在一般情況下，具有環(huán)保節(jié)能、耐腐蝕、全封閉防泄漏等性能，在一些特殊場合中，還要具備10 s量級內(nèi)達(dá)到中高真空且能夠反復(fù)充氣的能力。為了更好地驗(yàn)證干式真空技術(shù)的優(yōu)勢，將其和蒸汽抽真空技術(shù)進(jìn)行對比分析。

首先，從能耗的角度入手。蒸汽抽真空技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中需要消耗大量的循環(huán)水，蒸汽量較大。干式真空技術(shù)主要是真空泵的電耗，通過設(shè)計(jì)運(yùn)行對比會發(fā)現(xiàn)，采用蒸汽抽真空技術(shù)能耗是干式真空技術(shù)的11倍，經(jīng)過改造后，年運(yùn)費(fèi)至少可以減少395.23萬元。

其次，從腐蝕的角度入手。蒸汽抽真空技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中會產(chǎn)生微量的氟化氫溶于蒸汽冷凝水中，非常容易對蒸汽噴射泵、冷凝冷卻器以及管道等系統(tǒng)產(chǎn)生腐蝕，在嚴(yán)重的情況下還會導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)泄露，影響破壞塔的真空度，還會對產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)效率、操作穩(wěn)定性造成威脅[2]。根據(jù)實(shí)際調(diào)查可以發(fā)現(xiàn)，此類事件在使用蒸汽抽真空技術(shù)的企業(yè)中時(shí)有發(fā)生，給企業(yè)的正常生產(chǎn)帶來嚴(yán)重威脅。干式真空技術(shù)并不會產(chǎn)生冷凝水，也就不會出現(xiàn)氟化氫腐蝕問題，比如，烷基苯廠可以對干式真空技術(shù)進(jìn)行改造，在改造過程中可利用氮?dú)庹龎簩S封進(jìn)行全面的保護(hù)，在此基礎(chǔ)上減輕氟化氫對抽真空系統(tǒng)設(shè)備的影響。

最后，從成本的角度入手。蒸汽抽真空技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用的過程中需要用到的設(shè)備較多，占地面積較大，結(jié)構(gòu)之間存在冗余，總投資額較大。干式真空技術(shù)需要的設(shè)備較少，占地面積小、結(jié)構(gòu)緊湊，相比之下整體效果更優(yōu)，比如，某企業(yè)采用蒸汽抽真空技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)，需要準(zhǔn)備3臺冷卻器、3臺抽真空設(shè)備、一臺污水罐，其中，冷卻器的直徑為1 225 mm，抽真空設(shè)備還含有一些較大的零部件設(shè)備。在改用干式真空技術(shù)后，雖然在原有基礎(chǔ)上額外增加了兩臺污水罐，但占地面積明顯縮小，其中，冷卻器的直徑僅為400 mm，抽真空設(shè)備為撬裝，一共只需要投資314萬元，成本明顯降低。

4 ? ?干式真空技術(shù)在化工與制藥行業(yè)中的應(yīng)用

干式真空技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中具有非常重要的作用，尤其是將其應(yīng)用在化工和制藥行業(yè)中。只要設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行就能保證工作量。根據(jù)實(shí)際統(tǒng)計(jì)結(jié)果來看，3個(gè)塔頂殘壓可穩(wěn)定在1～5 kPa內(nèi)，真空度的可調(diào)性、穩(wěn)定性都能夠得到滿足，生產(chǎn)工作穩(wěn)定進(jìn)行。

4.1 ?干式真空技術(shù)在化工行業(yè)中的應(yīng)用

干式真空技術(shù)在化工行業(yè)中的應(yīng)用，不僅可以減低環(huán)保壓力，也能夠提高化工行業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。本研究以干式真空泵回收環(huán)氧丙烷的運(yùn)行為例，對有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)一步進(jìn)行分析。在實(shí)際應(yīng)用前，還要簡單了解干式真空泵的運(yùn)行情況，在應(yīng)用前，環(huán)氧丙烷的回收率為51 kg，而理論上回收率為255 kg，雖然經(jīng)過工藝改造后，回收率有了一定的提高，但也只是在理論值的25%左右。主要原因在于出現(xiàn)水分指標(biāo)較高、換熱面積利用不足、冷凍液溫度不夠等問題，導(dǎo)致無法及時(shí)進(jìn)行冷凝、氣相損耗，最終造成環(huán)氧丙烷回收量不足的情況。想要解決這一問題，就要充分考慮到實(shí)際應(yīng)用情況和損耗數(shù)據(jù)，選擇干式真空泵進(jìn)行回收，根據(jù)應(yīng)用情況來看，可以回收環(huán)氧丙烷198 t，但還需要進(jìn)行總結(jié)，并且對后續(xù)的運(yùn)行方案進(jìn)行分析。

在處理化工企業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的工業(yè)污泥時(shí)可以利用干式真空技術(shù)和干式真空泵系統(tǒng)，首先，對這些污泥進(jìn)行無害化處理，其次，再對其進(jìn)行固化、穩(wěn)定化處理，最后，考慮這些污泥的綜合利用[3]。相比其他技術(shù)而言，干式真空技術(shù)和干式真空泵系統(tǒng)對經(jīng)濟(jì)性的要求并不高，因此可以得到廣泛推廣。目前市面上，很多企業(yè)都利用這一技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)行污泥干燥處理，切實(shí)提高了工藝水平，不僅從根本上解決了污泥的運(yùn)輸、轉(zhuǎn)化、尾氣處理等問題，同時(shí)也提高了處理效率。雖然某些部分還存在問題，但在實(shí)際運(yùn)行過程中，會不斷地改進(jìn)和優(yōu)化。

4.2 ?干式真空技術(shù)在制藥行業(yè)中的應(yīng)用

除了在化工行業(yè)得到廣泛應(yīng)用之外，干式真空技術(shù)在制藥行業(yè)中的應(yīng)用也得到了各界的重視。以BOC愛德華為例，作為世界上著名的化工和制藥企業(yè)，其行業(yè)水平已經(jīng)居于世界的前列。該企業(yè)在開展制藥及化工產(chǎn)品生產(chǎn)活動中，安裝了大量干式真空泵系統(tǒng)，不僅制造效率到達(dá)最高，成本效益也得到了全面的提高。目前，該技術(shù)已經(jīng)在國內(nèi)得到全面的發(fā)展。比如BOC愛德華在實(shí)際生產(chǎn)過程中會形成大量的廢氣和污染油，為了對其進(jìn)行有效的處理，該企業(yè)就采用了干式真空技術(shù)，使這一問題得到了合理的解釋，在不損害任何物質(zhì)性能的情況下順利通過檢驗(yàn)。可以一次性處理大量溶劑以及酸性氣體，尤其是在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的氯化氫和氨氣，如果得不到有效處理，那么會對后續(xù)的生產(chǎn)造成負(fù)面影響，對于生產(chǎn)設(shè)備而言，還會帶來腐蝕危險(xiǎn)。在使用干式真空技術(shù)后，利用干式真空泵系統(tǒng)就能夠避免在泵恢復(fù)之前，油吸收污染物，將性能惡化的情況降到最少，而且縮短過程時(shí)間，成功消除這個(gè)問題。除此之外，利用干式真空技術(shù)和干式真空泵系統(tǒng)后，也能夠切實(shí)滿足客戶要求的真空條件，尤其是熱敏的溴化和氯化產(chǎn)品都可以順利地完成干燥過程。最為重要的是，干式真空技術(shù)和干式真空泵系統(tǒng)的應(yīng)用，可以讓一些過去無法生產(chǎn)的新藥品得到生產(chǎn)，推動化工和制藥行業(yè)水平進(jìn)入全新的發(fā)展階段[4]。

新時(shí)期，干式真空技術(shù)和干式真空泵系統(tǒng)都得到了進(jìn)一步發(fā)展，市場上出現(xiàn)了新一代干式泵系統(tǒng)，相比老式系統(tǒng)而言，靈活性和可靠性都得到了大幅度提高，讓化工和制藥企業(yè)的生產(chǎn)產(chǎn)量和工廠的整體效率得到根本上的提高。以以色列的一個(gè)溴化工廠為例，該企業(yè)過去采用液環(huán)泵和蒸汽噴射，應(yīng)用了干式真空技術(shù)和干式真空泵系統(tǒng)，可以更好地控制蒸餾工藝，切實(shí)提高了產(chǎn)品質(zhì)量，降低了生產(chǎn)成本，讓經(jīng)濟(jì)利潤得到了提高。

5 ? ?結(jié)語

分析可知，加強(qiáng)干式真空技術(shù)的研發(fā)，可以讓真空泵的水平得到真正的提升，讓產(chǎn)品的可靠性得到提高，但設(shè)計(jì)理論還需要進(jìn)一步強(qiáng)化。以目前幾種典型的工藝為例，均要求真空泵具有較強(qiáng)的耐熱性、穩(wěn)定性，同時(shí)要具有低成本、低噪音、易清潔等特質(zhì)。因此，還要從化工和制藥行業(yè)的實(shí)際需求入手，進(jìn)一步研究不同的設(shè)計(jì)要求，以此滿足國家發(fā)展現(xiàn)狀。

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