一、概述
干式減壓蒸餾，是采用機(jī)械真空設(shè)備取代多級(jí)蒸汽噴射泵對(duì)原油進(jìn)行減壓蒸餾。此法可使原油拔出率提高約15％，并由于是干式蒸餾，消除了水污染源，減壓塔塔底可直接出瀝青，因而具備較高的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。
從目前國(guó)產(chǎn)機(jī)械抽真空設(shè)備來(lái)看，由于存在一些結(jié)構(gòu)上的問(wèn)題，不能很好地滿(mǎn)足干法減壓蒸餾的工藝要求，急待進(jìn)行性能的完善。所存在的主要問(wèn)題如下；
(1) 被抽介質(zhì)引起的腐蝕問(wèn)題；
(2) 各種因素引起的振動(dòng)、噪音問(wèn)題；
(3) 壓縮熱的熱平衡問(wèn)題；
(4) 潤(rùn)滑及密封問(wèn)題。
一般而言，干法減壓蒸餾多采用羅茨泵機(jī)組抽真空。為解決上述問(wèn)題，設(shè)計(jì)了新型泵種——?dú)饫涫搅_茨真空泵并組成真空機(jī)組。從而獲得了良好的性能。
二、300萬(wàn)噸/年規(guī)模的減壓蒸餾用機(jī)械抽真空流程圖、各泵負(fù)載愛(ài)能耗分析
300萬(wàn)噸/年規(guī)模的減壓蒸餾用機(jī)械抽真空流程如圖1所示。其氣量及原始數(shù)據(jù)是按照南京某石化公司減壓蒸餾裝置情況計(jì)算的，如表1所示。
為保證減壓塔工作的連續(xù)性，我們選用三套由ZJ5000型普通羅茨泵，LQ14800及LQ400型氣冷式羅茨泵各一臺(tái)組成的機(jī)械抽真空機(jī)組，三套機(jī)組同時(shí)運(yùn)行，即使因故停開(kāi)其中的二套機(jī)組，機(jī)械抽真空仍將繼續(xù)工作，只是減壓塔真空度將降低，繼續(xù)工作的該套機(jī)組各泵負(fù)載將有所增加。具體負(fù)載及能耗分析見(jiàn)表2。其中入口壓力、壓差、耗用功率均有三個(gè)數(shù)據(jù)，即按三套運(yùn)行、兩套運(yùn)行及單套運(yùn)行分別進(jìn)行計(jì)算的。應(yīng)注意，機(jī)組中LQ400泵可改用同抽速的雙級(jí)液環(huán)真空泵代替。
三、氣冷式羅茨真空泵的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)—干式減壓蒸餾機(jī)械抽真空問(wèn)囊的解決
3.1，防腐蝕結(jié)構(gòu)
鑒于干式減壓蒸餾中，機(jī)械抽真空機(jī)組長(zhǎng)期使用在腐蝕性介質(zhì)氣氛中，因而泵采取了特殊結(jié)構(gòu)以便滿(mǎn)足其要求。如圖２所示，泵在工作腔及齒輪軸承腔之間采用機(jī)械密封保證兩腔的嚴(yán)格分離。由于采取了此結(jié)構(gòu)，因而對(duì)泵工作腔零件即轉(zhuǎn)子、泵體、側(cè)蓋進(jìn)行防腐蝕處理或采用防腐蝕材料，即可滿(mǎn)足減壓蒸餾的要求。需要注意，機(jī)械密封也應(yīng)采用防腐蝕材料。
為保證長(zhǎng)期可靠工作，取消軎金屬伸縮節(jié)，對(duì)各管路均進(jìn)行防腐蝕涂敷處理以提高耐腐蝕性。
泵所攜帶的冷卻器，設(shè)計(jì)成浮頭可拆式，以便進(jìn)行清洗及去垢。內(nèi)部采用列管式，并選用臺(tái)適管材，殼體則采用防腐蝕涂敷處理。
3.2，振動(dòng)及噪音的降低
降低機(jī)組的振動(dòng)首先必須降低泵本身的振動(dòng)。為此必須提高羅茨泵制造加工精度以及安裝精度，在設(shè)計(jì)中，考虐到上述問(wèn)題，對(duì)泵采取了下列措施；
轉(zhuǎn)子一律進(jìn)行動(dòng)平衡試驗(yàn)，并按照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)采用G2.5級(jí)精度要求：采用滾子軸承代替滾珠軸承，并選用中載寬系列軸承以提高其壽命；采用６級(jí)精度的同步齒輪以保證傳動(dòng)的平穩(wěn)性，消除由齒輪而產(chǎn)生的振動(dòng)；
另外，機(jī)組應(yīng)直接安裝于地面，以免由于機(jī)架構(gòu)件原因引起振動(dòng)。
上述措施對(duì)于降低噪聲同樣是有效的。齒輪精度、軸承、轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡等因素，均對(duì)噪聲有直接的影響，機(jī)組直接安裝于地面有利于消除金屬構(gòu)件對(duì)噪聲的傳播及放大。由于采用機(jī)械密封使泵工作腔及齒輪軸承腔嚴(yán)格分離，因而齒輪及軸承的磨損引起的噪聲均將大大降低。需要注意的是，采用氣冷式羅茨泵作為排氣側(cè)最后一級(jí)泵時(shí)，氣體動(dòng)力噪聲可采用消聲箱來(lái)消音。
3.3，壓縮熱熱平衡問(wèn)題
為改善熱平衡問(wèn)題，采用了新型氣冷式羅茨泵，由于采用了特殊結(jié)構(gòu)，壓縮熱得以順利導(dǎo)出，從而保證了泵不會(huì)過(guò)熱卡車(chē)。其工作原理見(jiàn)圖3。
(1)當(dāng)轉(zhuǎn)子處于吸氣位相時(shí)，轉(zhuǎn)子頭打開(kāi)吸氣口吸氣。
(2)當(dāng)轉(zhuǎn)子處于返冷氣位相時(shí)（此位相普通羅茨泵不具備），轉(zhuǎn)子頭打開(kāi)返冷氣口吸入冷氣。
(3)當(dāng)轉(zhuǎn)子處于排氣位相時(shí)，泵內(nèi)已充滿(mǎn)冷氣，故此時(shí)排氣產(chǎn)生的壓縮熱為冷氣所吸收。冷氣平衡效果十分顯著，保證了泵溫升不會(huì)太高（為有限值）。
上述各過(guò)程連續(xù)進(jìn)行即形成了抽氣作用。
3.4，潤(rùn)滑與密封問(wèn)盟。
如上文所述，由于采用機(jī)械密封對(duì)泵工作腔與齒輪軸承腔進(jìn)行隔離，潤(rùn)滑油不再存在被稀釋及污染的問(wèn)盟，并且由于隔離后泵齒輪軸承腔一直處于大氣狀態(tài)，因而完全可以采用粘度較高的潤(rùn)滑油。油不再需要不斷加注與更換，即使加洼也可在工作中進(jìn)行。
機(jī)械密封的采用消除了螺旋粘滯密封可能帶來(lái)的螺旋套積垢與腐蝕后與外孔產(chǎn)生摩擦。且密封質(zhì)量較易保證。在橡膠袖封處(外伸軸）附加一軸套，該軸套經(jīng)淬火并磨光，可保證較長(zhǎng)的使用壽命且易于更換。
四、典型泵及機(jī)組性能
圖４所示為８種規(guī)格氣冷式羅茨泵抽速曲線(xiàn)。均為單泵使用下的情況，泵出口直接通大氣。
圖5所示為幾種型式的氣冷式羅茨泵機(jī)組，可以看出在有效抽速范圍內(nèi)，氣冷式羅茨泵機(jī)組具有十分平穩(wěn)的工作性能。
五、結(jié)束語(yǔ)
采用氣冷式羅茨真空泵及其機(jī)組同時(shí)采取上文所述各有效措施后，干法減壓蒸餾技術(shù)中存在的真空設(shè)備問(wèn)題已基本得到解決。從目前國(guó)際上技術(shù)發(fā)展來(lái)看，美國(guó)石油煉制行業(yè)也采用了氣冷式羅茨真空機(jī)組，干法減壓蒸餾設(shè)備作為一項(xiàng)新技術(shù)必將在我國(guó)得到發(fā)展。
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