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用于油封泵的回流阀

  • 2019-4-18 9:10:26

在当今许多严格的流程中,越来越多的人认识到系统和流程的清洁度比前几年更为重要。当真空过程分析表明油封机械泵回油的可能性是一个潜在的过程杀手时,出现的一个明显问题是如何应对。

是否有必要用无油真空泵更换泵,或者回流阱是否能解决过程中油污染的实际或潜在问题?

答案是响亮的:“这取决于。”

这取决于很多因素,但主要是对系统或过程中少量油污染的潜在成本进行合理评估。如果成本足够高,那么决定很简单。无油真空泵更换油封泵。如果经济性可以考虑添加回流陷阱,则可以使用对商业可用陷阱的更全面的理解来做出“开始/不做”的决定。

回流或前线陷阱可分为三大类:

  1. 缩合,

  2. 吸收剂,和

  3. 吸附剂。

所有这三种类型的设计都考虑了一个基本目的:阻止从油封机械泵发出的油蒸气进入处理室。理想情况下,陷阱应该吸收进入它的任何和所有油分子并阻止它们,保持它们并永久地保持它们,使它们不能进入真空室。所有这三种类型都在一定程度上做到了这一点并取得了不同程度的成功,但每种类型都使用不同的陷印机制。该图显示所有三种类型都具有温暖的表面蠕变路径,其可以允许液体油通过捕集器体进入泵送管线然后进入腔室。然后,需要依次考虑每种类型。

冷凝水陷阱


冷凝阱通常被称为冷阱,因为它们都提供某种冷表面,将冷凝表面上的油蒸气冷凝成液体或固体。从插入冷流体容器的简单U形管泵送到图中所示的更常见的现代桶设计,设计可以有很大的不同。冷却剂介质包括水/冰,CO 2(干冰/浆液)或液氮(LN 2),LN 2更常见。进入疏水阀的油蒸汽将冲击桶的冷表面,并且在LN 2的情况下,将在表面上凝结成固体。只要该表面保持在恒定的低温下,冷凝的油蒸气将保留在表面上。

随着LN 2在桶内快速沸腾,液位将下降; 当水位下降时,水桶上的诱捕表面的上部会变热。当发生这种情况时,一些冷凝油可以返回蒸汽状态,其中一些将离开捕集器并进入腔室。通常通过将捕集器与液位传感器和自动填充装置安装来避免该问题,并且需要保持足够的LN 2供应。一个“干燥”并且升温的陷阱可以释放收集到腔室中的所有被困油,带来灾难性后果。

另一个考虑因素是从腔室进入捕集器的任何可冷凝气体将与油一起共冷凝。在冷表面上作为固体冰冻结的水蒸气是最常见的问题。

在经常循环到大气的系统中,水蒸气负荷可能相当大。在捕集器的外部主体上看到凝结雾霾的情况并不罕见,其中由于已经形成的冰块,内部积冰正在形成与外部的热短路。此时,通过将其升温至室温来加载捕集器并进行再生。如果陷阱在仍然处于真空状态的情况下就地加热,则被捕获的材料将部分地进入腔室。通过提供N 2可以避免这种情况从上游冲洗气体,同时仍在抽水; 更好的是,完全从泵送管线上移除疏水阀。设计许多疏水阀使得铲斗可以在仍然冷却的情况下快速且容易地从疏水阀体移除,从而可以在外部预热和清洁铲斗而不会将污染物释放到系统中。

吸水陷阱

吸收阱取决于材料的性质,以吸收油蒸气分子并将其保留在材料的体内。吸收阱的常见设计如图所示。分子筛或氧化铝球是常见的吸收材料,其中分子筛是最常见的。

常见的商业设计由不锈钢网笼组成,其包含一系列13-X分子筛颗粒,其孔径与油分子的直径相匹配,从而使油被捕获并保持在孔内。新鲜的预先烘烤的分子筛将有效地捕获并保持大量的油,但是筛子还将捕获在腔室抽空期间进入捕集器的水分子。由于水分子在物理上小于油分子,因此水可以被选择性地吸收并引起油的移位,然后油可以容易地进入腔室。在定期在真空和大气压之间循环的系统中,泵送的水量可在陷阱充满油之前很久就会使其饱和。

大多数商业疏水阀都配有内部加热器,以便在泵送疏水阀时通过加热来再生疏水阀。与冷凝水捕集器的情况一样,从捕集器中蒸出的油蒸汽可以很容易地向上游迁移,因此捕集器应该从上游用N 2冲洗。更好的是,每次分子筛变得饱和时更换分子筛,因为成本低,污染室的罚款很高。油饱和分子筛呈现略带黄色的外观。

另一个问题是分子筛材料在热膨胀/收缩循环期间会释放灰尘。细小的灰尘可以进入泵,在泵中形成泵油中的磨料浆并导致泵内的磨损。如果捕集阱处于大气压力下,然后排放到真空室内,则可将分子筛粉尘吹入室内。

吸附剂陷阱

吸附剂捕集器依赖于亲油(油爱)表面的性质来捕获和保持油分子。通常,如图所示,精细铜转盘保持在阀体中。当铜的大的总表面积最终被油分子覆盖时,陷阱有时可以被溶剂清洗。它们具有优于冷凝或吸收捕集器的优点,因为它们既不需要冷却介质也不需要烘烤。与吸收剂捕集器一样,更换捕集介质通常是一个更健全的做法,而不是通过溶剂清洗来尝试再生。

对泵送速度的影响

当抽空处于粘性流动状态时,没有陷阱由于气流收缩而提供任何泵送速度的损失,但是当压力下降到分子流动状态时,流量收缩将导致大的泵送速度损失。设计的变化将提供由特定商业疏水阀的物理设计引起的不同程度的收缩,但是整个外部主体填充有捕集介质的情况可能导致泵送速度的严重损失。由于机械泵的速度随着分子流量的增加而开始下降,因此对于总抽气时间和最终可达到的压力的影响可能会受到疏水阀收缩的影响。

结论

如果选择正确的陷阱以匹配应用并且在陷阱的操作和再生中采取适当的谨慎,则回流陷阱可以是有效的。了解疏水阀的捕集特性及其缺点通常可以在不需要使用无油泵的情况下进行应用,以避免系统或过程中的油污染。但是,如果应用程序如此敏感,以至于该过程不允许在疏水阀操作中出错,并且无油真空泵可能是最经济的解决方案。

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