无油真空泵在医药化工清洁生产中的应用

    在医药化工生产过程中，涉及大量的真空分离过程，如有机溶媒的真空粗回收或低真空回收、高沸点热敏性物料的高真空蒸馏、去除固体杂质的真空过滤、粉状中间体或产品的真空干燥等，均要用到真空获得设备-真空泵。真空泵的合理选择和配置对真空分离过程的优化具有至关重要的意义。随着GMP和ISO14001环境管理体系及OHSAS18001职业健康安全管理体系的推进实施，高效、节能、降耗、安全、环保在医药化工生产中已成为主旋律，与此相适应，医药化工领域的设备选择和配置也面临着新的更高的要求。本文着重就无油真空泵在医药化工清洁生产中的实践应用作一粗浅的阐述。

一、与其它常用真空泵的比较

    以前，我们大量采用的是水环泵、水冲泵、滑阀泵等作为前级真空泵，去年，我们经调研后采用了WLW型立式无油真空泵，使用后我们认为该泵在其原理和性能上具有比较明显的优点，尤其适用于医药化工清洁生产的要求。

以下是几种常用真空泵的性能比较表：

    从表中可以看出，配置同样功率电机的不同类型真空泵，其性能差异很多。这主要是因不同类型真空泵真空获得的原理不同而引起的。以下是在医药化工领域使用的几种常用真空泵的优缺点简略分析。

　　 水冲泵，是将水池中的水通过水泵高速喷射到变径喷头过程中抽吸气体而产生的真空。其优点是：⑴结构简单，设备费用低，操作及维修方便；⑵只要材料合适，腐蚀性场合易于解决。基缺点是：⑴由于受到水本身蒸汽压的限制，极限真空度不高；⑵极限真空度与水温相关，为保持真空度，需不断补加新水以冷却水池的循环用水，同时水池也需有一定的体积，占地较大；⑶水可能倒灌进真空系统；⑷水池中，真空抽吸进来的有机物等漂浮在水池表面，因而其溢流水应作废水处理，废水量较大，而挥发性尾气从水中挥发出来，又造成严重废气污染；⑸不流冲击时产生很大的噪声。综上所述，水冲泵不符合清洁生产的要求，我们已将其逐步淘汰。

　　 水环泵，是在泵体内放入适量的水，当偏心安装的叶轮高速旋转时形成月牙形水环空间，而此空间又被叶轮分成与叶片相等的若干小腔空间，随着小腔容积的持续变化，气体不断被吸进和排出，从而获得真空。水环泵的优点是：⑴运动部件少，运行可靠，操作简便，使用广泛；⑵结构轻巧，占地小；⑶水环有补充冷凝作用；⑷腐蚀性场合易于解决。水环泵的缺点是：⑴与水冲泵类同，因受到水蒸汽压的限制，极限真空度不高；⑵水环泵排出水作废水处理，废水量较大；⑶水环泵能量利用率很差，泵运行时发热严重，如果将水循环利用，则需用冷冻盐水来带走泵所产生的热量；⑷水可能倒灌进真空系统；

　　 液环泵，结构原理类同于水环泵，区别是将成环介质水换成了高沸点的真空泵油等液体。其优点是：⑴极限真空度较高；⑵废水量少，冷却水可循环利用；⑶可通过排放尾气冷凝系统二次回收低沸点溶剂。其缺点是：⑴液体介质易被抽进物料污染，存在结焦可能；⑵泵油存在倒灌可能性；⑶能量利用率低

　　 滑阀泵，由于偏心轮带动滑阀外圆贴在缸壁的往复旋转运动，使泵腔内容积发生周期性地扩大和缩小，从而吸排气，获得真空。滑阀泵的优点是：⑴极限真空度很高；⑵废水量少，冷却水可循环利用。其缺点是：⑴使用局限性较大，不适用于含氧过高的、对黑色金属有腐蚀性的、对真空油起化学反应的气体，也不适用于由一容器抽至另一容器作输送泵用；⑵泵油存在倒灌可能性；

    无油真空泵，是活塞在气缸中往复运动形成缸内气体的膨胀的压缩，并通过轴向布置的进排气阀组成吸排气动作，获得真空。无油真空泵的优点是：⑴极限真空度高；⑵无油润滑可获得洁净真空；⑶没有废水，冷却水可循环利用；⑷能量利用率高，节能明显（水环泵的50%）节水、节省占地面积；⑸因消除了横波劣振动，振动小，合理配置后噪音低；⑹采用不锈钢、钛材等材料能在酸碱腐蚀性场合下使用；⑺可通过排放尾气冷凝系统二次回收纯净溶剂；⑻当突然停电或停机时，该泵既不用担心泵液倒灌，还具备自封闭功能，使真空系统不与大气直接相通，确保真空系统的安全，这是上述其它形式真空泵无法达到的。如正在运行的高真空蒸馏系统，冷空气的突然进入，会造成塔内物料结焦、燃烧、爆炸等危险，可靠的安全装置死对头重要。其缺点是：⑴运动部件较多，因我们所选用的制造厂零部件加工精度不高，制造质量较粗糙，造成维修率相对较高；⑵因制造厂在产品结构设计上存在某些不足，尚有不少值得改进的地方。如密封面型式，气缸的冷却结构，泵腔积液排除、消声器等不是很合理。作为使用单位，我们希望有更多的科研机械和制造厂来进一步研究和完善该型式的真空泵，因为其优良的性能正是现代化工清洁生产所需要的。有很大的推广价值。

二、无油真空泵在真空回收中的应用

　　 无油真空泵在与系统中其他相关设备的配置好坏，直接关系到无油真空泵的性能能否得到有效发挥的问题。上图是实际生产中应用的一个物料减压回收流程示意图。图中，物料蒸汽在冷凝器中被基本冷凝成液体，但在真空条件下，气体分子运动速度加快，气体密度减小，物料的凝结温度下降，冷凝器的总传热系数成倍缩小，因而在真空下的物料冷凝（一次冷凝）往往不是很充分，尤其是低沸点溶剂类。未被充分冷凝的气体一部份在真空泵内随着压力的变化而液化，另一部份则在排气侧冷凝器中常压下冷凝（二次冷凝）。由于无油真空泵没有真空介质（真空泵油、水等），通过无油真空泵的气体未受真空介质的污染。因而回收溶剂是洁净的。这样真空下冷凝部份转换成常压下冷凝，大大提高了溶剂类物料的回收率，对真空下难冷凝的物料特别有利。通过该流程配置，排放的尾气中已基本不含有机废气。另外，泵排空气体通过列管式冷凝器的壳程后，噪声也大为下降。