物理精煉要求真空絕壓小于等于200Pa，因此在油脂生產(chǎn)中，水環(huán)式真空泵、汽水串聯(lián)真空泵都不能滿足要求，一般選用水蒸汽噴射真空泵。但水蒸汽噴射真空泵運行成本高，需配套大中型的蒸汽鍋爐，不適用于一些小型油廠。羅茨式真空泵廣泛地應用于化工行業(yè)的真空蒸餾、真空蒸發(fā)、脫水結(jié)晶中，在油脂行業(yè)應用較少。我們配備羅茨水環(huán)真空機組于江蘇某公司15t/d米糠油物理精煉脫酸生產(chǎn)線中，降低了生產(chǎn)成本，生產(chǎn)出了合格的新國標四級精煉米糠油。此機組適合在小規(guī)模物理精煉生產(chǎn)線中應用。
1、羅茨水環(huán)真空機組的類型、結(jié)構(gòu)與工作原理
羅茨式真空泵(簡稱羅茨泵)是一種無內(nèi)壓縮的旋轉(zhuǎn)變?nèi)菔秸婵毡?。它是利用兩個8字形轉(zhuǎn)子在泵殼中旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生吸氣和排氣作用。它不能單獨地把氣體直接排到大氣中去，需要和前級真空泵串聯(lián)使用。被抽氣體是通過前級真空泵被排到大氣中。工作時，被抽氣體由進氣口進入轉(zhuǎn)子與泵體之間，這時一個轉(zhuǎn)子和泵體把氣體與進氣口隔開，被隔開的氣體(如圖1上影線部分所示)，在轉(zhuǎn)子連續(xù)不斷地旋轉(zhuǎn)過程中，被送到排氣口。
1.1 羅茨水環(huán)真空機組類型
(1) 羅茨泵-水環(huán)泵。機組中水環(huán)泵的作用是造成羅茨泵所需的預備真空，一般情況，單級水環(huán)泵極限真空度不高，而目前我國生產(chǎn)的羅茨泵要求的預真空又較高，故實際上一般不用單級水環(huán)泵作為羅茨泵的前級泵，而用極限壓力較低的雙級水環(huán)泵作為前級泵使用，還可以降低機組的極限壓力。
1臺羅茨泵與1臺水環(huán)泵的極限壓力是400Pa,可滿足一般的真空需求，但在物理精煉工藝中受到一定限制，若用兩臺羅茨泵串聯(lián)再與水環(huán)泵組合(見圖2)，就能大大提高機組的極限壓力(可達25Pa)。
(2) 如果三級羅茨水環(huán)真空機組還不能滿足極限壓力時，可采用羅茨泵-水環(huán)泵并聯(lián)機械真空泵(見圖3)。此機組主要用于需要處理大量水蒸汽，時間長且極限真空度要求非常高的抽真空系統(tǒng)，例如在真空干燥方面。
羅茨水環(huán)真空機組由于采用水環(huán)泵作為前級泵，因而特別適用于抽除含有大量水蒸汽和帶有一定腐蝕性、可凝性的脂肪酸氣體的物理精煉工藝過程中。根據(jù)物理精煉的技術(shù)要求及羅茨水環(huán)真空機組的性能參數(shù)，實際生產(chǎn)中我們選用兩臺羅茨泵串聯(lián)后再用雙級泵作前級泵組成機組(見圖4)應用于米糠油物理精煉脫酸工藝。
1.2 羅茨水環(huán)真空機組工作原理
以羅茨泵為主泵，以水環(huán)泵為前級泵串聯(lián)而成。羅茨水環(huán)真空機組選用水環(huán)泵作為前級泵比其他真空泵更為有利，它克服了單臺水環(huán)泵使用時極限壓力差(機組的極限壓力比水環(huán)泵有很大提高)，在一定壓力下抽氣速率低的缺點，同時保留了羅茨泵能迅速工作，有較大抽氣速率的優(yōu)點，尤其適應于抽除大量可凝性混合脂肪酸蒸汽。
羅茨水環(huán)真空機組的特點:①機組中羅茨泵轉(zhuǎn)子與泵腔、轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)子之間有一定的間隙，互不接觸，不需要用油潤滑；②羅茨泵轉(zhuǎn)子具有良好的幾何對稱性，可以提高轉(zhuǎn)速，從而能夠制造出結(jié)構(gòu)緊湊的大抽速泵來；③機組工作時振動小，容積大；④在羅茨泵腔內(nèi)不發(fā)生像機械真空泵那樣的壓縮現(xiàn)象，因此它不需要排氣閥。也正因如此，可抽除可凝性的脂肪酸蒸汽；⑤啟動快，能夠在短時間內(nèi)達到極限真空，功率小，運轉(zhuǎn)維護費用低;⑥羅茨泵在很寬的壓力范圍內(nèi)(1~1000Pa)有很大的抽速，能迅速排出被蒸餾的氣體。
2、主要工藝參數(shù)
米糠脫色油進入脫酸塔，在殘壓為666.6Pa的真空下通過盤管中的260~270℃導熱油進行保溫，同時通入直接蒸汽(壓力0.1MPa、用量為油重的2%左右)，進行水蒸汽蒸餾操作。整個脫酸系統(tǒng)的真空由羅茨水環(huán)真空機組產(chǎn)生。成品油及脂肪酸的質(zhì)量指標檢測結(jié)果見表1。成品油質(zhì)量均已達到國標四級精煉米糠油要求，脂肪酸酸值高，純度好，精煉損耗低。
注:為某油廠試生產(chǎn)時的檢測結(jié)果。
在實際生產(chǎn)中，脫酸系統(tǒng)的真空度保持在75Pa左右。在調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)，直接蒸汽對系統(tǒng)真空影響較大，直接蒸汽壓力忽高忽低使混合脂肪酸蒸汽的量起伏不定，對羅茨水環(huán)真空機組影響較大，此過程切勿將直接蒸汽開得過大，產(chǎn)生沖油現(xiàn)象，否則將暫時影響脫酸塔的真空度。
3、羅茨水環(huán)真空機組的性能
雖然羅茨水環(huán)真空機組僅適合于小規(guī)模油廠，但與水蒸汽噴射真空泵相比，羅茨水環(huán)真空機組工作時不需蒸汽，因而不用為其另配蒸汽鍋爐，適用于電能廉價但煤價較高的地區(qū)。
在安裝方面，一般水蒸汽噴射真空泵都采用高架泵，要求安裝高度為11m，而羅茨水環(huán)真空機組安裝方便，可以根據(jù)工藝及廠房情況靈活定位，占地少。與15t/d米糠油物理精煉生產(chǎn)線配備的真空機組，規(guī)格為1350 x 900 x 2110mm,其結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠。另外，水蒸汽噴射真空泵噪音較大，布置在車間內(nèi)影響生產(chǎn)及周圍環(huán)境，羅茨水環(huán)真空機組相對安靜，在車間的環(huán)保方面也優(yōu)于水蒸汽噴射真空泵。羅茨水環(huán)真空機組的首次投資較水蒸汽噴射真空泵高，但在日后的生產(chǎn)中，其運轉(zhuǎn)功率小，維護費用低。
4、結(jié)束語
羅茨水環(huán)真空機組可用于小規(guī)模米糠油物理精煉脫酸。它安裝靈活，運轉(zhuǎn)功率小，維護費用低，生產(chǎn)出的成品油可達到國標四級精煉米糠油的要求，適用于小規(guī)模物理精煉生產(chǎn)線。
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