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(yùn)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(yīng)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(yīng)用較少。我們配備羅茨水環(huán)真空機(jī)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(guó)標(biāo)四級(jí)精煉米糠油。此機(jī)組適合在小規(guī)模物理精煉生產(chǎn)線中應(yīng)用。
1、羅茨水環(huán)真空機(jī)組的類型、結(jié)構(gòu)與工作原理
羅茨式真空泵(簡(jiǎn)稱羅茨泵)是一種無(wú)內(nèi)壓縮的旋轉(zhuǎn)變?nèi)菔秸婵毡?。它是利用兩個(gè)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(dú)地把氣體直接排到大氣中去，需要和前級(jí)真空泵串聯(lián)使用。被抽氣體是通過(guò)前級(jí)真空泵被排到大氣中。工作時(shí)，被抽氣體由進(jìn)氣口進(jìn)入轉(zhuǎn)子與泵體之間，這時(shí)一個(gè)轉(zhuǎn)子和泵體把氣體與進(jìn)氣口隔開(kāi)，被隔開(kāi)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(guò)程中，被送到排氣口。
1.1 羅茨水環(huán)真空機(jī)組類型
(1) 羅茨泵-水環(huán)泵。機(jī)組中水環(huán)泵的作用是造成羅茨泵所需的預(yù)備真空，一般情況，單級(jí)水環(huán)泵極限真空度不高，而目前我國(guó)生產(chǎn)的羅茨泵要求的預(yù)真空又較高，故實(shí)際上一般不用單級(jí)水環(huán)泵作為羅茨泵的前級(jí)泵，而用極限壓力較低的雙級(jí)水環(huán)泵作為前級(jí)泵使用，還可以降低機(jī)組的極限壓力。
1臺(tái)羅茨泵與1臺(tái)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(tái)羅茨泵串聯(lián)再與水環(huán)泵組合(見(jiàn)圖2)，就能大大提高機(jī)組的極限壓力(可達(dá)25Pa)。
(2) 如果三級(jí)羅茨水環(huán)真空機(jī)組還不能滿足極限壓力時(shí)，可采用羅茨泵-水環(huán)泵并聯(lián)機(jī)械真空泵(見(jiàn)圖3)。此機(jī)組主要用于需要處理大量水蒸汽，時(shí)間長(zhǎng)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(jī)組由于采用水環(huán)泵作為前級(jí)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(guò)程中。根據(jù)物理精煉的技術(shù)要求及羅茨水環(huán)真空機(jī)組的性能參數(shù)，實(shí)際生產(chǎn)中我們選用兩臺(tái)羅茨泵串聯(lián)后再用雙級(jí)泵作前級(jí)泵組成機(jī)組(見(jiàn)圖4)應(yīng)用于米糠油物理精煉脫酸工藝。
1.2 羅茨水環(huán)真空機(jī)組工作原理
以羅茨泵為主泵，以水環(huán)泵為前級(jí)泵串聯(lián)而成。羅茨水環(huán)真空機(jī)組選用水環(huán)泵作為前級(jí)泵比其他真空泵更為有利，它克服了單臺(tái)水環(huán)泵使用時(shí)極限壓力差(機(jī)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(diǎn)，同時(shí)保留了羅茨泵能迅速工作，有較大抽氣速率的優(yōu)點(diǎn)，尤其適應(yīng)于抽除大量可凝性混合脂肪酸蒸汽。
羅茨水環(huán)真空機(jī)組的特點(diǎn):①機(jī)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(rùn)滑；②羅茨泵轉(zhuǎn)子具有良好的幾何對(duì)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(lái)；③機(jī)組工作時(shí)振動(dòng)小，容積大；④在羅茨泵腔內(nèi)不發(fā)生像機(jī)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(dòng)快，能夠在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到極限真空，功率小，運(yùn)轉(zhuǎn)維護(hù)費(fèi)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(jìn)入脫酸塔，在殘壓為666.6Pa的真空下通過(guò)盤管中的260~270℃導(dǎo)熱油進(jìn)行保溫，同時(shí)通入直接蒸汽(壓力0.1MPa、用量為油重的2%左右)，進(jìn)行水蒸汽蒸餾操作。整個(gè)脫酸系統(tǒng)的真空由羅茨水環(huán)真空機(jī)組產(chǎn)生。成品油及脂肪酸的質(zhì)量指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表1。成品油質(zhì)量均已達(dá)到國(guó)標(biāo)四級(jí)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(shí)的檢測(cè)結(jié)果。
在實(shí)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(guò)程中發(fā)現(xiàn)，直接蒸汽對(duì)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(duì)羅茨水環(huán)真空機(jī)組影響較大，此過(guò)程切勿將直接蒸汽開(kāi)得過(guò)大，產(chǎn)生沖油現(xiàn)象，否則將暫時(shí)影響脫酸塔的真空度。
3、羅茨水環(huán)真空機(jī)組的性能
雖然羅茨水環(huán)真空機(jī)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(jī)組工作時(shí)不需蒸汽，因而不用為其另配蒸汽鍋爐，適用于電能廉價(jià)但煤價(jià)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(jī)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(jī)組，規(guī)格為1350 x 900 x 2110mm,其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(jī)組相對(duì)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(jī)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(yùn)轉(zhuǎn)功率小，維護(hù)費(fèi)用低。
4、結(jié)束語(yǔ)
羅茨水環(huán)真空機(jī)組可用于小規(guī)模米糠油物理精煉脫酸。它安裝靈活，運(yùn)轉(zhuǎn)功率小，維護(hù)費(fèi)用低，生產(chǎn)出的成品油可達(dá)到國(guó)標(biāo)四級(jí)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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