精细化工生产中水喷射泵的设计与应用[1]_能源/化工_工程科技_专业资料。维普资讯 第２ 期 大 化 科 技 ２ ９ 精细化工生产中水喷射泵的设计与应用 郝丽红 金海波 翟瑞利 （ 股份公 司） 摘要
维普资讯 第２ 期 大 化 科 技 ２ ９ 精细化工生产中水喷射泵的设计与应用 郝丽红 金海波 翟瑞利 （ 股份公 司） 摘要 精细化工生产装置中 经常采用在低真空的条件下进行液体蒸发、 抽提、 物料混和的方 法， 其中水喷射泵系统的应用较为广泛。本文剖析了多喷嘴喷射泵的应用实例， 通过修改设计喷 射器 ， 提高了真空度 ， 使系统循环产量提高 １ 、 ５ 倍。 关键词多喷嘴水喷射器， 设计与应用， 化工生产 １ 前言 在精细 化工 生产装 置 中 ， 当生产 系统 要 求 的真空度 不太 高时 ， 常 用一定 压力 的水 作 为工 作液体 ， 用水喷射 泵来 产生真空 。 水喷射 泵的速度常在 １ ５ ～３ ０ ｍ／ ｓ 左右， 它属于粗真 空设备， 常用ｌ 于液体的蒸发 、 混合、 提升、 悬浮 固体及聚状物的输送和混合。由于水喷射器 １ 母液 槽’ ２ 蒸发罐 ３ 线线线 线 线 水喷射器 有产生真空和冷凝蒸汽的双重作用， 更适用 于腐蚀性气体及毒性气体存在的场合， 而且 该设备结构简单 ， 无运动部件， 安装、 操作管 理都方便 ， 所 以应 用极 为广泛 。 水 喷射 真 空 泵是 由 喷射 器 、 水罐、 离 心 图 １ 水喷射泵流程示意图 ２ ． ３ 现场循环系统工艺状况 工作水温 ｔ 一３ ５ Ｃ 混合气密度 ｐ ＝８ ３ ０ ｋ ｇ ／ ｍ 大气压力 １ ０ 】 ． ３ ３ ｋ Ｐ ａ 混合 吸入室压 １ ４ ． ６ ９ ｋ Ｐ ａ 泵、 气液分离器、 底座等部分组成。水喷射器 具有 单喷 嘴和 多喷 嘴两 种 ， 其真空 度 后者 高 于前 者， 工作原理 与蒸汽喷射 器相 同 。 以下是 某 化工装置 中多 喷嘴泵 的应 用实例 ， 由于 修 ３ 喷射器计算 ３ ． １ 蒸发不凝性气体量计算 真空 泵排气量 Ｖ＝ Ｖ ＋Ｖ ｂ ＋Ｖ ＋Ｖ ｄ ＋Ｖ 改了喷射器的设计 ， 经实施后 ， 将系统循环线 ＭＰ ａ提 高 至 ０ ． ０ ８ ０ ～ ０ ． ０ ９ ５ ＭＰ ａ ， 增加 了循 环产量 。 其 中主要组成为 和 。 ２ 生产装置现状 ２ ． １ 生产装置流程示意如图 １ ２ ． ２ 设备情况 式中： ——真空系统渗漏空气量 ； — — 蒸发过程中料液释放不凝性气 体量； 一 一 离心泵 ： Ｆ １ Ｏ ０ ＿ － ５ ７ Ａ Ｑ一 ９ ４ ． ３ ｍ ／ ｈ Ｈ：５ ２ ｍ Ｎ一 ４ ０ ｋ Ｗ １ —６ Ｏ ～７ Ｏ 在直线式冷凝器中 ， 冷却水释放 的溶解空气量； 蒸发过程中液体的饱和蒸汽压 喷 射器 喷嘴 ｊ ｚ 『 １ ５ ×５ ０ ４个 安 装高 度 ８ ｍ — — 的当量值 ； 维普资讯 ３ ０ 。 — — 大 化 科 不凝性气体机械夹带的蒸汽量。 技 ２ ０ ０ ４焦 每分钟排气量约为 ０ ． ７ ～１ ｍ ／ ｍｉ ｎ ， 接 近工况 。 １ ） 现场通过三种 Ｖ 。 容积估算方法 ， 取其 平均值。 第一种 Ｖ 。 容积估算法 蒸发罐容积 ２ ｍ 分离器容积 ０ ． ４ ｍ 冷凝器容积 ５ ｍ 管线 ｍ ３ ． ２ 喷射器工况条件 喷嘴前压力： Ｐ 。 一离心泵输出表压力＋大气压 一 喷射器 压差 １ ． ０× １ ０ ×１ ０× ８ ×１ Ｏ一 一１ ． ０ ×１ ０ ×１ ０ ×５ ２ ×１ ０ 一 ＋１ ０ １ ． ３ ３ — 查密闭系统 空气泄漏量表。 当线 ｋ Ｐ ａ时 ， Ｖ 。 。 一 １ １ ． １ ｋ ｇ ／ ｈ 一５ ４ １ ． ３ ３ ｋ Ｐ ａ 喷嘴出口处压力 Ｐ 。 一１ ４ ． ６ ９ ｋ Ｐ ａ 第二种 容积估算法 按管法兰 数依经验查 表得 ： Ｖ 。 ＝ ： ＝ ２ ７ ｋ ｇ ／ ｈ 背压值 Ｐ ： 一Ｐ 。 一腭＾ 一１ ０ １ ． ３ ３ －８ ｊ Ｏ Ｘ ｌ Ｏ Ｘ ８ ×１ ０ 一 一 第三种 容积估算法 ： 按接缝延长来推算同上 Ｖ ＝３ ． ５ ｋ ｇ ／ ｈ ， — 一 ３ ４ ． ９ ３ ｋ Ｐ ａ ｌ — ＋。 ２ ＋ ３ １ １ ． １ ＋２ ７ ＋３ ． ５ 一 一 压 力 比 一 一 糟 ＝ ： ＝ ： 亏 ３ ． ３ 工况计算 １ ） 最佳截面比 厂 ３ ： ｆ 。 一４ （ 当△ Ｐ ｚ ： △ Ｐ ｏ ＜Ｏ ． １ ０ ６时 ） 一 丁 一 二 ＝ ＿ 而 ｕ ＿。 ’ ． ｕ Ｊ 一１ ４ ｋ ｇ ／ ｈ ２ ） Ｖ ： 考虑蒸发放 出不凝气体 占 Ｖ 的 １ Ｏ Ｖ ｂ 一１ ． ４ ｋ ｇ ／ ｈ Ｖ ｃ 一０ （ 对 间冷器而言） ３ 一Ｇｂ 厂 ——喷嘴混合段截面积； 厂 。 ——喷嘴出口截面积 。 ２ ） 最大工作压力 Ｐ 。 ｍ ． 一３ ． ３ ７ 尸 Ｉ Ｘ（ 厂 ３ ／ 厂 ｌ 一１ ） 一 式中： Ｇ ｂ —— 真空系统抽出的不凝性气体量， ｋ ｇ ／ ｈ ； Ｇｂ — Ｖ。 ＋ Ｖｂ ＋ Ｖ ３ ． ３ ７ ×１ Ｏ １ ． ３ ３× ３ — １ ０ ２ ４ ． ４ ５ ｋ Ｐ ａ ３ ） 最 小工作 压力 Ｐ 。 Ｉ ｎ —Ｏ ． ４ ７ ×（ Ｐ ２ －ｐ １ ） Ｘ（ ， ３ ／ ｆ １ ） 盯 ＋Ｐ ｌ 一０ ． ４ ７ Ｘ（ ３ ４ ． ９ ３ —１ ４ ． ６ ９ ） ×４ ’ ＋１ ４ ． ６ ９ ＝ ￡ ——真空泵吸入气体的温度， ℃； ｒ ” —— ｔ ℃时蒸汽重度 ， ｋ ｇ ／ ｍ ； Ｐ—— 真 空 泵 吸 入 的 真 空 度 ， ｋ Ｐ ａ （ 绝 压） ； ８ ７ ． ６ ９ ｋ Ｐ ａ ４ ） 饱和 蒸汽压力 Ｐ ｌ 一厂（ ） 。 由图表查得 Ｐ ， 一５ ． ６ ７ ｋ Ｐ ａ Ｐ ｔ ——ｔ ℃时饱和蒸汽压， ｋ Ｐ ａ （ 绝压） 。 当线 ｋ Ｐ ａ ， ｔ ＝３ ５℃时 Ｖ ｄ ＝（ １ ４ ＋１ ． ４ ） ×２ ． ２ ３ —３ ４ ． ３ ｋ ｇ ／ ｈ ５ ） 抽 出空气容积流量 。一 ２ ９ ３ Ｘｌ Ｏ － Ｓ Ｘ Ｖ 一０ （ 冷却器效率不高不渗漏条件下） 故 Ｖ：Ｖ ＋Ｖ ｂ ＋Ｖ ｃ ＋Ｖ ｄ ＋Ｖ ＝ ： ＝ １ ４ ＋１ ． ４ ＋０ ＋３ ４ ． ３ ＋０ ＝＝ ＝２ ９ ３ ×１ ０ × 一 ０ ． １ ４ ｍ ／ ｓ ５ ０ ｋ ｇ ／ ｈ ６ ） 工作水速 Ｃ ｌ 一１ ． ４ √Ｐ ｏ —Ｐ ＝４ ４ ｍ３ ／ ｈ 折成实际常压下体积 Ｖ＝ ５ ０ Ｘ × 式中： 为速度系数， 对单喷嘴 ０ ． ９ ５ 维普资讯 第２ 期 对 多喷 嘴（ ４ 个） ０ ． ９ 大 化 科 技 Ｃ 一１ ． ４ Ｘ ０ ． ９ Ｘ 丽 ＝２ ９ ｍ ／ ｓ ７ ） 喷嘴出口 截面直径 ｄ ， １ ． ９ ９ 一 雨 ： 而 × ［ 掘 × ］ ¨ ］ 一 一 ［ 而 ０ ． ０ ３ ９ Ｉ ｎ 安５ 个喷嘴时 ， 每个喷嘴直径 ｄ 按下式 求得 ： ７ ｃ ／ ４ ×０ ． ０ ３ ９ ＝５ ×７ ｃ ／ ４ ×ｄ ｌ ｄ ｌ 一０ ． ０ １ ７ １ Ｔ Ｉ 即 １ ８ ×５ 个 图 ２ 水喷射器 如安 １ 个喷嘴， 根据设计需要， 喷嘴系数 １ ． ９ ９由 ２ ． ３ ４ 取代得 ： ｄ ｌ 一０ ． ０ ３ ９ ×２ ． ３ ４ ／ １ ． ９ ９ ＝０ ． ０ ４ ６ １ Ｔ Ｉ １ 个嘴子太大， 故不选单喷嘴。 ８ ） 工作水容积流量 Ｖ 一７ ｃ ／ ４ ×ｄ ｌ ２ Ｃ ｌ 一７ ｃ ／ ４ ×０ ． ０ ３ ９ ×２ ９ —０ ． ０ ３ ４ １ Ｔ Ｉ 。 ／ ｓ ＼ ｌ － Ｉ 、 ／７ ｛ ～ ９ ） 容积引射系数 ｏ —Ｖｌ ／ ｙ 一０ ． １ ４ ／ ０ ． ０ ３ ４ ＝４ ． １ １ ｏ ） 供 水泵功率 Ⅳ 一 。 ｆ 捆 ｌ —— 巾 ２ ４ ０ — 一 ０ ． ０ ３ ４ Ｘ ￣ （ ５ ４ １ ． ３ ３ － １ Ｏ １ ． ３ ３ ） Ｘ ０ ． １ ＋ ７ ］ Ｘ １ ０ 。 一—————１ ———一 一 Ｉ Ｉ ２ ３ ｋ Ｗ 图 ３ 喷射器多孔喷嘴 １ １ ） 混合段直径 Ｆ Ｔ － ｄ ｓ — ｄ ｌ × √ 一 ０ ? ０ ３ ９ Ｘ 一０ ． ０ ７ ８ １ Ｔ Ｉ 一７ ８ ｍｍ 计 喷射 器， 效 果较 好 ， 其 真 空度 由原 来 的 ０ ． ０ ６ ５ ～０ ． ０ ８ ＭＰ ａ提 升 至 ０ ． ０ ８～ ０ ． ０ ９ ５ ＭＰ ａ ， 这个应用实例说 明正确计算估算排气 及流量、 压力情况， 可收到较好效果。 参 考 文 献 取标准直 径１ ０ ０ 经过计算设计喷射器如图 ２ 、 图３ 所示。 ４ 结束语 由于原有循环系统水泵能力条件在低限 １ 化学工程手册 ， 北京 ： 化学工业 出版社 ， １ ９ ８ ９ ２ 左识之主编 ．化工单元操 作 ， 北京 ： 化学工 业 出版社 ， １ ９ ８ ６ 但仍够用 ， 其喷射器设计不合理 ， 经试用新设
