喷射真空系统 - GEA Wiegand

喷 射 真 空 系 统
Process Engineering
GEA Jet Pumps GmbH
世 界 领 先 技 术 · 独 特 解 决 方 案

喷 射 真 空 泵 的 基 本 原 理
喷 射 泵 用 于 蒸 发 器 、 干 燥 器 、 蒸 馏 和 精 馏 装 置 中 , 以
及 冷 冻 干 燥 、 缩 聚 反 应 、 脱 气 、 除 臭 工 艺 中 产 生 和 维
持 真 空 。
通 常 , 多 级 真 空 泵 用 于 吸 入 压 力 低 于 100 mbar 的 情
况 。 为 了 最 有 效 的 利 用 能 量 , 动 力 介 质 和 可 冷 凝 的 化
合 物 在 两 级 之 间 被 冷 凝 。
此 类 设 备 基 本 上 是 由 喷 射 泵 、 冷 凝 器 或 者 配 合 其 他 真
空 泵 , 例 如 液 环 真 空 泵 组 成 。
冷 凝 压 力 取 决 于 冷 却 介 质 的 温 度 和 动 力 介 质 的 特 性 。
如 果 使 用 水 蒸 气 作 为 动 力 介 质 , 可 用 冷 却 水 温 度
25℃, 则 冷 凝 压 力 约 为 60 mbar。
通 常 表 面 冷 凝 器 作 为 中 间 冷 凝 器 , 以 避 免 吸 入 介 质 对
冷 却 水 有 所 污 染 。
蒸 汽 喷 射 泵 的 工 作 压 力 和 整 个 流 道
上 的 压 力 变 化
1 头 部 腔 室
2 动 力 喷 嘴
3 进 口 锥 体 部 分
4 喉 口 混 合 喷 嘴
5 扩 散 器
p 1 动 力 蒸 汽 压 力
p 0 吸 入 压 力
p 反 压
p s 声 速 时 的 压 力
△p v 压 缩 效 果
M 1 动 力 蒸 汽 流 量
M 0 吸 入 流 量
M 混 合 蒸 汽 流 量
此 类 泵 是 如 何 工 作 的 ?
喷 射 泵 通 过 动 力 介 质 的 膨 胀 功 来 产 生 真 空 。 高 速 喷 射
在 动 力 喷 嘴 内 产 生 ; 低 的 吸 入 压 力 下 , 喷 射 夹 带 吸 入
介 质 并 将 其 加 速 。 通 过 动 能 的 转 换 , 此 混 合 物 的 压 力
在 喷 射 器 的 喉 口 和 扩 散 器 内 升 至 较 高 水 平 。
喷 射 泵 具 有 三 个 端 口 , 分 别 连 接 :
• 动 力 介 质 , 最 高 压 力 p 1
• 吸 入 介 质 , 最 低 压 力 p 0
• 动 力 介 质 和 吸 入 介 质 的 排 放 , 中 间 压 力 p
给 定 一 个 足 够 高 的 膨 胀 比 p 1 /p 0 , 单 级 喷 射 泵 的 压 缩 比
(p/p 0 ) 可 达 到 20。 膨 胀 比 越 高 , 需 要 的 动 力 介 质 越
少 。 压 缩 比 越 高 , 需 要 的 动 力 介 质 越 多 。
为 了 设 计 最 高 效 的 喷 射 真 空 泵 , 需 要 以 下 数 据 :
吸 入 介 质
• 组 成 , 摩 尔 质 量 [ kmol / kg ]
• 吸 入 流 量 M 0 [ kg / h ] 或 [ kg / s ]
• 吸 入 压 力 p 0 ( 绝 对 压 力 ) [ mbar ]
• 温 度 T 0 [℃]
• 反 压 p( 绝 对 压 力 ) [ mbar ]
动 力 介 质
• 压 力 p 1 ( 过 压 或 绝 压 ) [ bar ]
• 温 度 T 1 [℃]
冷 却 介 质
• 温 度 [℃]
• 压 头 [ bar ]
这 些 数 据 将 决 定 设 备 布 置 、 级 数 、 动 力 介 质 和 冷 却 介
质 的 消 耗 量 。
喷 射 真 空 泵 的 优 点
• 结 构 简 单
• 操 作 安 全
• 低 损 耗 , 少 维 护
• 抗 腐 蚀 ( 如 果 材 质 选 择 得 当 )
• 可 采 用 各 种 材 质
• 可 用 于 10 m 3 /h 到 2,000,000 m 3 /h 的 吸 入 流 量
• 适 合 的 真 空 可 到 0.01 mbar( 绝 压 )
• 由 水 蒸 气 或 其 他 蒸 汽 驱 动 ; 蒸 汽 压 力 高 于 或 低 于 大
气 压
• 可 结 合 机 械 真 空 泵
喷 射 真 空 泵 的 正 确 设 计 需 要 大 量 的 经 验 。GEA Jet
Pumps 在 喷 射 泵 的 设 计 和 制 造 方 面 已 有 近 100 年 的 经
验 。 带 着 您 的 信 心 把 您 的 特 定 要 求 告 诉 我 们 , 您 将 会
收 到 一 份 理 想 的 报 价 方 案 。
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喷 射 真 空 泵
用 于 炼 油 厂 真 空 蒸 馏 塔
用 于 炼 油 厂 蒸 馏 塔 的 蒸 汽 喷 射
液 环 真 空 泵
吸 入 流 量 : 6,198 kg/h 或
689,337 m3/h
吸 入 压 力 ( 绝 压 ):8 mbar
反 压 ( 绝 压 ):1,500 mbar
喷 射 真 空 泵 和 液 环 真 空 泵 联 合 使 用 , 以 在 原 油 蒸 馏 塔
中 产 生 真 空 。
两 种 类 型 泵 的 联 合 , 再 加 上 简 单 而 适 当 的 控 制 系 统 ,
有 利 于 降 低 冷 却 水 、 电 能 、 动 力 介 质 的 消 耗 。
冷 凝 器 位 于 喷 射 真 空 泵 之 间 。 抽 出 蒸 汽 和 动 力 介 质 被
尽 可 能 的 冷 凝 , 于 是 流 量 降 低 , 再 由 液 环 真 空 泵 来 处
理 。
GEA Jet Pumps 的 喷 射 真 空 泵 完 全 适 合 于 此 应 用 。 它 们
传 送 大 量 的 气 体 , 操 作 平 稳 , 几 乎 不 需 要 维 护 。
材 质 的 选 择 范 围 大 , 从 而 腐 蚀 可 以 被 降 低 或 消 除 。
上 图 : 真 空 系 统 的 流 程 图
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用 于 海 水 脱 盐 的 真 空 装 置
世 界 上 的 缺 水 问 题 日 益 严 重 。 许 多 国 家 没 有 足 够 数 量
的 水 库 , 只 有 通 过 海 水 淡 化 来 满 足 对 水 的 需 求 。 三 种
最 重 要 的 海 水 脱 盐 工 艺 是 :
RO - 反 渗 透 ( 膜 处 理 )
MED - 多 效 蒸 馏
MSF - 多 级 闪 蒸
为 了 获 得 最 佳 的 性 能 比 , 此 操 作 在 真 空 下 进 行 。 在 各
种 情 况 下 , 真 空 都 是 由 多 级 蒸 汽 喷 射 真 空 泵 来 产 生
的 。
这 些 真 空 泵 与 相 应 的 冷 凝 器 一 起 , 是 蒸 发 装 置 的 整 体
部 分 , 因 此 也 逐 渐 成 为 人 们 关 注 的 焦 点 。
关 于 此 装 置 的 设 计 , 特 殊 之 处 在 于 优 化 能 量 消 耗 。 同
时 , 缩 小 尺 寸 以 降 低 投 资 成 本 , 此 成 本 受 使 用 高 质 量
材 质 , 如 钛 、 镍 铜 合 金 和 / 或 不 锈 钢 的 影 响 很 大 。
选 用 蒸 汽 喷 射 泵 作 为 真 空 发 生 器 , 确 保 了 装 置 作 为 一
个 整 体 具 有 高 可 靠 性 , 同 时 维 护 费 用 保 持 到 最 低 程
度 。 为 了 获 得 最 好 的 操 作 费 用 , 蒸 汽 喷 射 泵 被 设 计 用
于 装 置 中 所 有 工 艺 条 件 。
MSF 海 水 脱 盐 装 置 的 真 空 单 元
MED, 可 适 用 于
小 到 中 等 尺 寸 的 脱 盐 装 置
最 大 产 量 800 m 3 /h 的 淡 水
GEA Jet Pumps 的 供 货 范 围 :
喷 射 泵 , 用 于 蒸 汽 再 压 缩 ,
真 空 单 元
MSF, 用 于 生 产 大 量 的 水 ,
可 达 3000 m 3 /h
GEA Jet Pumps 的 供 货 范 围 :
真 空 单 元
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产 品 蒸 汽 驱 动 喷 射 真 空 泵
通 常 喷 射 真 空 泵 是 由 水 蒸 气 驱 动 。 工 业 上 水 蒸 气 容 易
获 得 , 并 且 早 已 被 证 明 是 一 种 很 好 的 动 力 介 质 。 当 喷
射 真 空 泵 中 的 动 力 蒸 汽 冷 凝 时 , 在 有 些 情 况 下 生 成 的
冷 凝 液 只 能 作 为 废 水 。
适 合 产 品 蒸 汽 驱 动 喷 射 泵 的 动 力 介 质 是 有 机 蒸 汽 , 例
如 氯 苯 、 三 氯 乙 烯 、 甲 苯 、 丁 二 醇 、 乙 二 醇 、 呋 喃 、
苯 酚 、 二 氯 甲 烷 等 。
如 果 可 以 将 工 艺 过 程 中 产 生 的 产 品 蒸 汽 用 作 喷 射 泵 的
动 力 介 质 , 就 可 以 避 免 上 述 情 况 的 发 生 。 然 后 动 力 蒸
汽 冷 凝 液 可 以 进 一 步 用 于 工 艺 系 统 , 或 者 进 行 再 蒸 发
后 再 次 用 作 动 力 介 质 。 产 品 蒸 汽 来 驱 动 的 喷 射 泵 还 用
于 不 允 许 水 进 入 到 系 统 中 。
产 品 蒸 汽 驱 动 的 喷 射 真 空 泵 和 水 蒸 气 驱 动 的 喷 射 真 空
泵 在 功 能 上 没 有 什 么 不 同 , 因 此 基 本 上 它 们 具 有 相 同
的 优 点 。 另 外 , 能 量 需 求 显 著 低 于 水 蒸 气 驱 动 喷 射 真
空 泵 , 因 为 有 机 蒸 汽 的 蒸 发 热 低 。
上 图 : 世 界 最 大 聚 酯 生 产 装 置
使 用 的 GEA Jet Pumps 真 空 单 元
下 图 : 配 有 产 品 蒸 汽 发 生 器 的 2 级 真 空 泵
动 力 流 体 : 二 氯 甲 烷
吸 入 能 力 :120 kg/h, 从 4 mbar
相 当 于 7,000 m 3 /h
典 型 的 产 品 蒸 汽 驱 动 喷 射 真 空 泵 的 流 程 图 ,
配 备 混 合 和 表 面 冷 凝
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用 于 化 学 工 业 的 喷 射 真 空 装 置
GEA Jet Pumps 为 化 学 工 业 开 发 了 通 用 泵 单 元 。
多 级 喷 射 真 空 泵 的 吸 入 压 力 可 达 0.01 mbar, 因 此 几 乎
能 够 适 应 所 有 的 应 用 领 域 。 在 设 计 装 置 时 , 需 特 别 注
意 的 是 化 学 工 业 所 要 求 的 标 准 和 安 全 守 则 。
喷 射 泵 几 乎 可 以 用 任 何 材 质 来 制 造 , 根 据 工 艺 工 程 需
要 甚 至 可 以 用 瓷 、 石 墨 、 玻 璃 等 材 质 。GEA Jet Pumps
的 喷 射 真 空 泵 是 操 作 安 全 、 坚 固 耐 用 的 , 并 且 很 少 需
要 维 护 。
两 套 2 级 喷 射 真 空 泵 , 与 板 式 冷 凝 器 结 构 紧 凑
左 : 吸 入 能 力 13.3 kg/h, 吸 入 压 力 7 mbar 绝 压 , 相 当 于 1,172 m 3 /
h
右 : 吸 入 能 力 13.1 kg/h, 吸 入 压 力 1.5 mbar 绝 压 , 相 当 于 7,212
m 3 /h
用 于 炼 钢 脱 气 的 喷 射 真 空 装 置
在 高 品 质 钢 的 制 造 过 程 中 , 原 钢 需 在 真 空 下 处 理 。
用 多 级 喷 射 真 空 泵 来 产 生 和 维 持 真 空 。
用 于 钢 厂 脱 气 工 艺 的 喷 射 泵 需 具 有 以 下 基 本 功 能 :
• 快 速 抽 空 工 艺 罐 至 要 求 压 力 。 也 就 是 说 在 开 始 阶
段 喷 射 真 空 泵 的 吸 入 能 力 必 须 很 高 ( 通 常 几 千
kg/h)。
• 在 抽 出 大 量 的 惰 性 气 体 ( 高 达 2,000,000 m 3 /h, 约
0.6 mbar 真 空 下 对 应 于 1,500 kg/h) 的 同 时 维 持 真
空 。
• 快 速 高 效
• 抗 粉 尘
• 操 作 安 全 , 甚 至 在 最 恶 劣 的 操 作 条 件 下
喷 射 泵 , 用 于 炼 钢 脱 气 的 4 级 喷 射 真 空 泵
抽 吸 量 :1,100 kg/h 或 1,387,000 m 3 /h, 吸 入 压 力 : 绝 压 0.6 mbar
与 液 环 真 空 泵 联 合 , 用 作 预 真 空 泵 也 是 可 能 的 , 这 在
许 多 情 况 下 从 经 济 的 观 点 考 虑 是 有 利 的 。 通 过 使 用 湿
法 洗 涤 器 , 在 从 真 空 泵 出 来 的 尾 气 流 中 的 粉 尘 量 可 降
至 可 接 受 值 。
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食 用 油 除 臭
结 合 封 闭 冷 却 水 操 作 的
真 空 系 统
多 级 蒸 汽 喷 射 泵 用 于 食 用 油 工 业 , 通 过 真 空 蒸 馏 (1-5
mbar) 来 精 炼 产 品 并 除 去 不 需 要 的 气 味 。
这 样 的 真 空 系 统 必 须 满 足 下 列 要 求 :
• 耐 冷 凝 脂 肪 酸
• 低 能 耗
• 环 保
• 可 靠 , 维 护 少
GEA Jet Pumps 的 喷 射 泵 在 满 足 这 些 要 求 方 面 没 有 任 何
困 难 。
新 开 发 的 设 计 表 明 这 些 蒸 汽 喷 射 泵 具 有 良 好 的 能 耗
值 , 并 且 以 急 冷 水 操 作 时 的 动 力 蒸 汽 消 耗 仍 可 进 一 步
降 低 。
结 合 封 闭 急 冷 水 系 统 的
真 空 系 统
带 有 急 冷 水 系 统 的 真 空 系 统 的 典 型 设 备 布 置 方 式
喷 射 真 空 泵 的 更 多 应 用 领 域
透 平 冷 凝 器 的 脱 气
烟 草 的 除 湿
塑 料 工 业 中 的 薄 膜 制 造
尿 素 的 生 产
挤 出 机 脱 气
干 燥 工 艺
脱 气
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我 们 的 产 品 范 围 摘 要
喷 射 泵
可 传 送 和 混 合 气 体 、 液 体 、 粒 状 固 体 ; 用 于 液 体 的 直
接 加 热 ; 用 作 热 泵 ; 通 过 专 门 设 计 可 用 于 很 多 不 同 的
应 用 领 域 , 例 如 核 技 术 、 高 压 技 术 等 。
蒸 汽 喷 射 真 空 泵
由 碳 钢 、 不 锈 钢 、 哈 斯 特 镍 合 金 、 钛 、 石 墨 、 玻 璃 、
瓷 等 材 质 制 成 。 吸 入 口 压 力 直 到 0.01mbar, 很 小 和 很
大 的 能 力 都 能 处 理 ; 也 能 结 合 机 械 真 空 泵 ; 在 化 工 、
制 药 、 食 品 工 业 都 有 广 泛 应 用 ; 也 应 用 于 炼 油 厂 和 炼
钢 厂 脱 气 。
产 品 蒸 汽 驱 动 喷 射 真 空 泵
使 用 来 自 许 多 不 同 类 型 工 艺 的 产 品 蒸 汽 。
真 空 / 蒸 汽 喷 射 冷 却 装 置
可 生 产 冷 水 , 可 冷 却 液 体 和 产 品 溶 液 , 甚 至 是 侵 蚀 性
和 磨 蚀 性 的 溶 液 , 配 备 或 不 配 备 蒸 汽 喷 射 压 缩 器 或 机
械 压 缩 机 。
热 回 收 装 置
为 了 从 废 气 、 蒸 汽 / 空 气 混 合 物 、 排 汽 、 冷 凝 水 和 产 品
中 回 收 利 用 余 热 ; 带 有 机 械 或 热 压 缩 机 。
冷 凝 装 置
配 有 表 面 或 混 合 冷 凝 器 , 有 或 无 蒸 汽 再 压 缩 机 , 用 于
在 真 空 下 冷 凝 蒸 汽 和 蒸 汽 / 气 体 混 合 物 。
真 空 脱 气 装 置
用 于 从 水 中 或 其 他 液 体 中 除 去 溶 解 的 气 体 。
加 热 和 冷 却 装 置
用 于 热 水 加 热 反 应 器 、 接 触 式 干 燥 机 等 操 作 的 移 动 装
置 或 固 定 装 置 。
气 体 洗 涤 器
用 于 废 气 的 清 洗 和 除 尘 , 分 离 悬 浮 颗 粒 、 冷 却 和 处 理
气 体 , 冷 凝 蒸 汽 、 从 废 气 中 回 收 和 再 生 产 品 , 吸 收 气
体 污 染 物 。
项 目 研 究 、 工 程
针 对 于 我 们 产 品 范 围 内 的 装 置 。
所 有 产 品 都 是 基 于 经 多 年 成 功 验 证 的 WIEGAND 技 术 。
GEA Jet Pumps GmbH
Einsteinstrasse 9-15, 76275 Ettlingen, Germany
Tel. +49 7243 705 0, www.geajet.com, info@geajet.de
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