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。
從目前國產(chǎn)機(jī)械抽真空設(shè)備來看，由于存在一些結(jié)構(gòu)上的問題，不能很好地滿足干法減壓蒸餾的工藝要求，急待進(jìn)行性能的完善。所存在的主要問題如下；
(1) 被抽介質(zhì)引起的腐蝕問題；
(2) 各種因素引起的振動(dòng)、噪音問題；
(3) 壓縮熱的熱平衡問題；
(4) 潤滑及密封問題。
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)載愛能耗分析
300萬噸/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。
為保證長期可靠工作，取消軎金屬伸縮節(jié)，對各管路均進(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，考虐到上述問題，對泵采取了下列措施；
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消音。
3.3，壓縮熱熱平衡問題
為改善熱平衡問題，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)過熱卡車。其工作原理見圖3。
(1)當(dāng)轉(zhuǎn)子處于吸氣位相時(shí)，轉(zhuǎn)子頭打開吸氣口吸氣。
(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）。
上述各過程連續(xù)進(jìn)行即形成了抽氣作用。
3.4，潤滑與密封問盟。
如上文所述，由于采用機(jī)械密封對泵工作腔與齒輪軸承腔進(jìn)行隔離，潤滑油不再存在被稀釋及污染的問盟，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。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
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)備問題已基本得到解決。從目前國際上技術(shù)發(fā)展來看，美國石油煉制行業(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)必將在我國得到發(fā)展。
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