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Source: www.istockphoto.com - paparazzit

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用于化工与制药工艺的干式真空技术

真空在化工和制药工艺中发挥着至关重要的作用。无论是在真空输送、惰化、 蒸馏还是干燥过程,对真空的利用无处不在,这可以确保加工过程更快更安全也更经济,或者纯粹只是为了确保相关过程得以实现。
产生真空的各种技术是通用的。数十年来,液环真空泵和蒸汽喷射器一直是产生真空的强大工具。
但是,就像使用循环油润滑的旋片真空泵一样,它们有一个缺点:它们需要工作液,而工作液会与工艺气体接触。

创新:干式螺杆真空泵

在 20 世纪 90 年代中期,Busch 普旭将第一台螺杆真空泵投入市场,即 COBRA。与之前使用的液环真空泵相比,主要区别在于 COBRA 螺杆真空泵无需工作液来压缩工艺气体。“干式”螺杆真空泵(图 1)的名字就是由此而来。现在, 干式螺杆真空技术在化工和制药行业的应用也非常广泛。

工作原理

在螺杆真空泵中,两个互锁的螺杆形转子沿着相反方向旋转(图 2)。将吸入的工艺气体收集在泵缸和螺杆之间的腔室中,经压缩后输送至排气口。在压缩过程中,螺杆转子不相互接触,也不与泵缸接触。此工作原理得益于精良的制造工艺和运转部件之间的最小间隙,能够确保最小极限压力(绝对压力最高 0.01 毫巴)。
COBRA 螺杆真空泵与冷却系统同时运行,它可以确保整个泵体内热量均匀分配,热效率和稳定性更高。这样,选择温度时就可以确保其不至于过低而导致工艺气体凝结,也不至于过高而发生与温度相关的潜在问题,如气体沉积或自燃。
不使用工作液,在工艺室压缩时就不会发生污染或化学反应。

保护真空系统

因为工艺气体,真空泵可能会面临某些风险。因此,重要的是,充分了解这些工艺气体,尽可能降低这些风险。通常需要不同的部件,这些部件可以安装在入口或压力侧,以便在不损坏真空泵的前提下输送工艺气体。这称为 真空系统,它可以由几个真空泵组成(图 3)。
为了使真空系统安全运行,重要的是让它避免结晶或聚合导致的腐蚀或沉积现象或者增大材料的抗腐蚀性。

防腐蚀

采取各种措施来避免真空系统或各真空泵发生腐蚀:

  • 第一种,避免腐蚀性物质进入真空泵的内部。这可以通过上游冷凝器或气体洗涤器来实现。
  • 第二种,使工艺物料流保持气相。在螺杆真空泵中,这可以通过设置一定的工作温度来实现。此外,可以用输送的镇流气体来稀释工艺气体,以降低可冷凝气体的分压。因此,适用以下简单逻辑:以气体形式吸入,再以气体形式喷出。因此,选定的最低温度必须足够高,以免气体发生凝结。选定的最高温度必须不会对真空泵造成损坏,或者不超过 ATEX 防爆等级中规定的最高允许温度。
  • 第三种,使用与真空泵相容的材料。例如,在 Busch 普旭真空解决方案公司的 COBRA 螺杆真空泵中,默认情况下,所有与工艺气体接触的零件均采用可锻铸铁制造,并涂覆几乎可以耐受所有化学物质的特殊涂层。

避免固体颗粒进入系统

螺杆真空泵应始终与入口滤网或入口过滤器一起运行。这是为了避免固体颗粒进入真空泵的内部。该螺杆真空泵得益于精良的制造工艺和相关的小间隙和公差,因此对夹带的固体颗粒具有一定的敏感性。

干式螺杆真空泵通常与颗粒干燥机一起使用,尤其是在制药行业。一定数量的此类固体颗粒可以很容易地与工艺气体一起通过真空泵,或在过程结束时被冲洗掉。

不过,建议定期采取适当的预防措施,以免吸入固体颗粒。例如,Busch 普旭针对每种应用提供有大量不同的颗粒过滤器。

真空泵/真空系统的密封性

在化学环境中使用的真空泵和真空系统必须密封良好,确保没有或只有少量空气可以进入,以免产生存在潜在爆炸风险的混合气体,或者确保没有或只有少量有毒或爆炸性气体可以逸出。通常使用

聚合物 O 形圈来防止两个固定部件之间发生泄漏。其密封性取决于所选的聚合物。因此,密封材料还需要适应可能的工艺气体。

Busch 普旭针对 TÜV SÜD 根据有关空气质量控制 (TA Luft) 的技术说明认证的旋转轴贯通装置设计了一套动密封方案。这些密封在技术上被认为是密封的。
操作提示

对于大多数应用,建议在工艺运行之前将真空泵预热一定时间。这样,可以设置指定的温度。

过程结束后,建议在关闭前使用非冷凝的惰性气体冲洗真空泵,以完全清除真空泵中的工艺气体。通常使用氮气进行冲洗。

也可以在过程结束时使用清洁液冲洗真空泵,如果冷却期间可能在真空泵内形成沉淀,则建议使用。

防爆

借助不同的密封系统、各种涂层和适当的配件,可对 Busch 普旭 COBRA 螺杆真空泵进行配置,以在实际应用中实现与所有化学制品的兼容应用。

此外,根据欧盟指令 2014/34/EU,各种 ATEX 版本都可用于 COBRA 螺杆真空泵。

同样,任何其他国家的法规也适用于这些真空泵,如美国的 EX-proof 或韩国的 KOSHA。这意味着这些真空泵还可以在全球范围内用于存在潜在爆炸危险的区域,以及输送爆炸性气体和蒸汽。必要时也可以集成

灭火器