Особенности применения сухих вакуумных насосов в химической и фармацевтической отраслях.

Сегодня при проектировании или модернизации химического производства, редко обходится без выбора вакуумной системы. И прослеживается тенденция перехода к сухой технологии откачки.

Почему? С одной стороны - современные сухие вакуумные насосы стали надежнее, у отечественных заказчиков появился опыт применения данной технологии. С другой - экономический и экологический аспекты использования современной технологии. Иногда на действующем производстве уже исчерпаны все известные способы по увеличению эффективности, и применение современной технологии создания вакуума позволяет точно настроить процесс, увеличить выход продукта. При этом снижается себестоимость продукта за счет снижения стоимости эксплуатации основного оборудования.

Простой пример - после замены пароэжекторной системы на установку на базе сухого насоса Edwards EDP:

1. Исключен постоянный сброс стоков на КОС (4 куба/час)
2. Расход воды охлаждения уменьшился на 32000 куб.м./год.
3. Уменьшился сброс нефтепродуктов (информаци на рисунке).
При проектировании вакуумной системы для химических и фармацевтических производств, компания Форвакуум делает акцент на использование сухих вакуумных насосов когтевого типа Edwards EDP.

1. Эта технология применяется в отрасли с середины 80-х годов.
2. Технология проверена не только на идеальных немецких производствах, но и в наших сибирских условиях - насосы устойчиво работают и в -35 и в +40
3. Когтевые насосы Edwards EDP - полностью ремонтопригодны в наших реалиях.

К сожалению, на сегодняшний день никто из производителей вакуумной техники не смог организовать сервисную площадку в России для ремонта винтовых вакуумных насосов в полном объеме. Да - его можно почистить, а в отдельных случаях - заменить подшипники. Но в случае механического повреждения винтов (что-то прилетело из трубопровода) ремонт превращается в замену винтовой пары. А это в некоторых случаях до 80% от стоимости нового насоса. При таких расходах на сервисное обслуживание речь об уменьшении стоимости эксплуатации не идет.

Особенно стоит сказать про винтовые насосы с покрытием. Известно, что производители вынуждены покрывать винты специальным покрытием лишь в том случае, когда конструкция насоса не позволяет им контролировать температуру внутри рабочей области (об этом - чуть ниже). Это означает, что малейшие микроповреждения (окалина из трубопровода) приводят к образованию очага коррозии. А через некоторое время - к замене роторов, или покупке нового насоса (что равнозначно в данном случае).
Сухие вакуумные насосы Edwards EDP
Сухие насосы серии EDP были разработаны компанией Edwards Vacuum специально для химической промышленности. Принцип действия основан на безмасляном, бесконтактном когтевом механизме, разработанном компанией Edwards Vacuum. Этот механизм обеспечивает быструю откачку и надежное поддержание вакуума при низких эксплуатационных затратах. Сухие насосы полностью исключают все проблемы, связанные с загрязнением откачиваемого объема и утилизацией загрязненных сбросов, которые неизменно сопутствуют традиционным способам откачки.

Уникальная конструкция когтевого механизма обеспечивает возникновение турбулентности, гарантирующей, что газы и растворители, независимо от скорости откачки насоса, никогда не находятся в длительном контакте с внутренними поверхностями рабочей камеры, на протяжении времени достаточном для коррозионного воздействия. Короткий газовый тракт между ступенями предотвращает конденсацию и возникновение точек локального перегрева. Вместе с этим в насосе имеются 3 ступени откачки. Благодаря этому температура газа внутри насоса повышается постепенно, а не скачкообразно, что препятствует возгоранию газов. С другой стороны, температура газов внутри насоса постоянно поддерживается выше той температуры, при которой возможно выпадения конденсата. Отсутствие конденсата внутри насоса уменьшает воздействие коррозийноопасных газов на насос, что благотворно сказывается на сроке его службы.

Для того, что бы обеспечить максимально чистую откачку и избежать попадания каких-либо примесей в насос, применяются высоковакуумные подшипники. Для обеспечения продолжительной и надежной работы используется продувка данных подшипников газом или воздухом.
Охлаждение и регулирование температуры

Нагрев насоса происходит за счет увеличения температуры откачиваемого газа в процессе его сжатия до атмосферного давления. Вследствие этого необходимо охлаждение насоса. Edwards использует косвенное охлаждение - в рубашку насоса заливается хладагент, а охлаждение подается на теплообменник, установленный на корпусе насоса. Расход регулируется термостатический клапаном. Такой подход позволяет заказчику не задумываться о качестве охлаждающей воды.

Используемые материалы

Традиционные вакуумные системы используют либо пар, либо воду или масло в рабочем объеме. Это означает, что откачиваемый объем по своей сути «влажный», и такие условия являются идеальными для возникновения коррозии. Поэтому паровые эжекторы и водокольцевые вакуумные насосы изготавливаются из различных материалов, таких как нержавеющая сталь, сплав хастелой и даже графита и керамики. С одной стороны это помогает противостоять коррозии, а с другой – значительно увеличивает стоимость оборудования.

Сухие вакуумные насосы Edwards когтевого типа не используют в своей работе какую-либо жидкость или пар в качестве рабочего тела, так как они являются бесконтактными механическими насосами. Соответственно нет необходимости применять специальные материалы в рабочем объеме. Но в то же время есть еще один источник появления жидкости – конденсация. При прохождении паров через насос повышение давления приводит к повышению температуры насыщения.

Ключ к решению проблемы конденсации лежит в термодинамике компрессии.

Механизмы некоторых сухих насосов, например серии EDP, имеют цикл сжатия, который по своей сути адиабатический, т.е. тепло от сжатия используется для увеличения температуры откачиваемых газов и температура газа постепенно увеличивается по мере прохождения через насос. Эффективный цикл сжатия когтевого механизма обеспечивает постепенное увеличение температуры внутри каждой ступени и поэтому межступенчатое охлаждение откачиваемых газов не требуется. При прохождении паров через насос, их температура кипения увеличивается вследствие увеличения давления, в то время как температура самих паров увеличивается таким образом, что бы она всегда была выше температуры кипения. В результате откачиваемые газы внутри насоса постоянно имеют температуру выше температуры кипения и всегда находятся в газообразном состоянии. На последней стадии насоса, где конденсация паров наиболее вероятна, температура газов в когтевом насосе обычно составляет 150-200 градусов. Данный тип насосов имеет внутренний контур охлаждения, с помощью которого имеется возможность регулирования температуры газов на выходе.