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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