水环式真空泵改造案例

    某公司合成氨生产装置变换气(含CO2体积分数约27.8%)量约200000m3/h(标态)，采用碳酸丙烯酯(碳丙)法将CO2体积分数脱除至0.5%以下，溶解了大量的CO2和一定量有效气体(H2，CO，N2，CH4等)的碳丙液经过闪蒸再生后循环使用；碳丙液闪蒸产生的闪蒸气量约6500m3/h(标态)，采用变压吸附抽真空的方式进行氢气回收。装置配套有型号为2BE1403-O的水环式真空泵3台，转速为330r/min，处理气量5160m3/h(86.0m3/min)，配置Y315S-4型电机(110kW，380V)，每台水环式真空泵工作水用量16m3/h，极限真空度-3.3kPa。如下图所示。

    水环式真空泵泵体中装有适量的水作为工作液，当叶轮按顺时针方向旋转时，水被叶轮抛向四周，由于离心力的作用，水形成了一个取决于泵腔形状的近似于等厚度的封闭圆环，水环的上部内表面恰好与叶轮轮毂相切，水环的下部内表面刚好与叶片顶端接触(实际上叶片在水环内有一定的插入深度)。此时，叶轮轮毂与水环之间形成一个月牙形空间，此空间又被叶轮分成与叶片数目相等的若干小腔。如果以叶轮的上部0°为起点，则叶轮在旋转的前180°时小腔容积由小变大，且与端面上的吸气口相通，此时气体被吸入，当吸气终了时小腔则与吸气口隔绝；当叶轮继续旋转时，小腔由大变小，气体被压缩；当小腔与排气口相通时，气体便被排出泵外。如此叶轮反复工作，泵连续不断地抽吸气体。在此工作过程中，由于水会随工作时间的延续而发热，同时部分水与气体一起被排出，因此，工作过程中需不断地向泵内供给冷水，以冷却和补充泵内消耗的水。变压吸附提氢装置的水环式真空泵设计采用的是尿素循环水。由于出真空泵的水为常压，无法返回循环水池，造成水的大量外排，既造成浪费，又增加动力消耗。真空泵用水分为泵腔水和密封水，工作水进口管道为Ф57mm，真空泵抽真空负压为0.05～0.07MPa，平均气量6500m3/h(标态)时需开2台真空泵，排水量为32m3/h。

    为此，专门配置了2台KQ100/185-18.5型卧式单吸泵，流量为93.5m3/h，扬程44m，1开1备，间断性地将这部分水排至水池循环利用。但这部分水中含有酸性气体，导致循环水水质变差，必须通过加碱和增加旁滤的方式进行处理，或直接排至终端进行污水处理，导致水资源的大量浪费。为了消除这部分不必要的浪费，根据实际运行情况，对水环式真空泵的工作水系统实行了改造，设计了1套工作水循环系统。