Многоступенчатые пароструйные вакуумные системы с

Многоступенчатые пароструйные
вакуумные системы
с замкнутым контуром щелочной
воды охлаждения
Многоступенчатые пароструйные
вакуумные системы
Многоступенчатые пароструйные вакуумные системы являются важным
компонентом, определяющим качество конечного продукта в производстве
растительного масла, биодизеля и других процессах переработки
растительного сырья. Такие системы легко справляются с большими
потоками и создают глубокий абсолютный вакуум.
Традиционные многоступенчатые пароструйные вакуумные системы
Традиционные многоступенчатые пароструйные вакуумные системы состоят из двух бустеров (больших
эжекторов, соединенных последовательно), главного конденсатора смешения, небольшого промежуточного
эжектора с конденсатором смешения для откачки воздуха, а также водокольцевого вакуумного насоса
финальной ступени.
Приведенная ниже технологическая схема иллюстрирует такую систему с открытой градирней, которая до сих
пор все еще распространена во всем мире.
11
1 бустер (ступень 1)
2 бустер (ступень 2)
3 главный конденсатор смешения
(контактный)
4 пароструйный эжектор (ступень 3)
5 промежуточный конденсатор смешения
(контактный)
6 водокольцевой насос (ступень 4)
7 барометрическая ёмкость
8 1 насос воды охлаждения
9 вода охлаждения
17
16
16
1
9
3
2
4
5
6
10
10 2 насос воды охлаждения
16
13
11m
11 рабочий пар
12
12 свежая вода охлаждения с градирни
p
H
13 слив
8
14 перелив загрязненной воды
14
15 дренаж
16 выход паров
15
17 система барботирования дезодоратора
7
Вакуумные системы такого типа спроектированы так, чтобы получить максимально возможную эффективность
работы с имеющимися исходными материалами и энергией.
Поэтому, имеет смысл комбинирование преимуществ пароструйных эжекторов и водокольцевых насосов.
Это означает, что барботируемый (погонный) пар сжимается только пароструйными эжекторами (так называемыми
бустерами) до первой возможной стадии конденсации. А уже после первой ступени, за главным конденсатором
смешения, возможны комбинации пароструйных эжекторов и водокольцевых наосов.
Пример расчета расхода сред
Проектные параметры:
200 кг/ч водяных паров + 8 кг/ч воздуха + 5 кг/ч свободных жирных кислот при 2,0 мбар, 80 °C
Давление рабочего пара: 9 бар (а), температура воды охлаждения на входе: 33 °C
Общий расход
рабочего пара
Общий расход воды
Электроэнергия для
охлаждения с градирни водокольцевого насоса
Общий поток сточных
вод
1 535 кг/ч
223 м³/ч
1,740 м³/ч
4 кВт
Вакуумная система с замкнутым контуром
щелочной воды охлаждения с чистой водой в градирне
В прошлом были широко распространены
многоступенчатые пароструйные вакуумные системы с
открытым контуром охлаждающей воды с градирни.
Бережное отношение к природе, снижение загрязнения
воздуха и воды, наряду с ужесточением требований
к охране окружающей среды и норм эффективности
производства подтолкнули к использованию вакуумных
систем с замкнутым контуром. В таких установках
сточные воды и испаряющиеся газы собираются
в специальных коллекторах. Избегается и жирная
вода охлаждения: за счет замкнутого контура и
надежной конструкции конденсаторов смешения.
Смесь конденсата рабочего пара и погонных
паров охлаждается до температуры охлаждающей
воды в пластинчатых теплообменниках. Такой
тип многоступенчатых пароструйных вакуумных
систем обычно состоит из двух бустеров (больших
эжекторов, соединенных последовательно), главного
конденсатора смешения, небольшого промежуточного
эжектора с конденсатором смешения для откачки
воздуха, а также водокольцевого вакуумного
насоса финальной ступени. Система работает с
замкнутым контуром, в котором циркулирует вода,
необходимая для работы конденсатора смешения.
Жидкость в замкнутом контуре и водокольцевой насос
охлаждаются в двух пластинчатых теплообменниках
(один рабочий, второй в режиме ожидания). Время
от времени теплообменники чистятся без остановки
основного процесса. Для предотвращения загрязнения
воды в замкнутом контуре предусмотрена закрытая
разделительная ёмкость..
Кроме того, установлен pH-монитор и блок
нейтрализации воды, циркулирующей в замкнутом
контуре, для предотвращения загрязнения
пластинчатых теплообменников.
На схеме: вакуумная система с замкнутым контуром щелочной воды
охлаждения, работающая с обычной холодной водой с градирен.
14
17
1
15
5
6
1 бустер (ступень 1)
7 разделительная ёмкость
2 бустер (ступень 2)
8 циркуляционный насос
3 главный конденсатор смешения
(контактный)
9A пластинчатый теплообменник
(в работе)
4 пароструйный эжектор (ступень 3)
9B пластинчатый теплообменник (ожидание)
5 промежуточный конденсатор смешения
(контактный)
10 pH-монитор и блок нейтрализации воды
6 водокольцевой насос
12 градирня
9B
13 вода охлаждения
4
2
14 рабочий пар
3
15 выход паров (водокольцевой насос)
16 выход паров (разделительная ёмкость)
9A
17 система барботирования дезодоратора
18 перелив загрязненной воды
11m
19 греющий пар
13
16
Технологическая
схема иллюстрирует
вакуумную систему
с замкнутым
контуром щелочной
воды охлаждения,
работающую с
обычной холодной
водой с градирен.
11 насос градирни
20 конденсат
21 каустическая сода (NaOH)
12
11
19
22 свежая вода
10
20
18
pH
23 слив
8
13
7
23
22
21
Основные преимущества этих систем:
• безопасность в отношении окружающей среды и
соответствие экологическим нормам
• традиционная технология создания вакуума
•низкие затраты на обслуживание
• нет риска загрязнения в конденсаторах (безопасная и
надежная работа)
• чистая охлаждающая вода (нет обслуживания и
работ по очистке, связанных с накоплением жирных
кислот в градирне)
• практически нет загрязнения воздуха
Пример расчета расхода сред
Проектные параметры:
200 кг/ч водяных паров + 8 кг/ч воздуха + 5 кг/ч свободных жирных кислот при 2,0 мбар, 80 °C
Давление рабочего пара: 9 бар (а), температура воды охлаждения на входе: 33 °C
Общий расход
рабочего пара
Общий расход воды
Электроэнергия для
охлаждения с градирни водокольцевого насоса
Общий поток сточных
вод
1 640 кг/ч
317 м3/ч
1.845 м3/ч
47 кВт
Меньший расход пара
благодаря использованию холодной воды
Тип хладагента и его температура
определяют конструкцию, а именно общие
расходы сред и количество ступеней
эжектора вакуумной системы.
Важно принять тот факт, что более 80%
всего рабочего пара, потребляемого всей
вакуумной системой, расходуется на бустеры
перед главным конденсатором.
При низком коэффициенте компрессии
бустера, благодаря использованию холодной
воды, потребуется только один бустер перед
главным конденсатором. Вакуумная система
становится уже не 4-хступенчатой, а 3-х
ступенчатой.
рабочий пар
выход газа
обычная вода
охлаждения
4-х ступенчатая пароструйная
вакуумная система с двумя
бустерами, соединенных
последовательно перед главным
конденсатором
выход
воды
рабочий пар
выход газа
3-х ступенчатая пароструйная
вакуумная система с двумя
бустерами, соединенными
последовательно перед главным
конденсатором
холодная
вода
выход
воды
Вакуумная система с замкнутым контуром
щелочной воды охлаждения
с чистой водой в градирне и использованием холодной воды
Бережное отношение к природе наряду с
экономическими факторами определяют главную
причину развития таких многоступенчатых пароструйных
вакуумных систем. А именно, соответствие будущим
нормам ответственного и экологически чистого
производства.
Такая вакуумная система обычно состоит из 3-х
ступенчатой пароструйной группы, например, одного
бустера (ступень 1), главного конденсатора смешения,
небольшого промежуточного эжектора (ступень 2)
с конденсатором смешения для откачки воздуха, а
также водокольцевого вакуумного насоса (ступень 3)
финальной ступени.
Система включает в себя закрытую разделительную
ёмкость, два пластинчатых теплообменника (один
рабочий, второй в режиме ожидания) и холодильный
контур. В качестве нейтрализатора в контур
охлаждающей воды добавляется каустическая сода
(NaOH), что позволяет избегать слишком быстрого
загрязнения пластинчатых теплообменников.
На схеме: Вакуумная система с замкнутым контуром щелочной воды
охлаждения с чистой водой в градирне и использованием холодной воды
1 бустер (ступень 1)
6 разделительная ёмкость
2 главный конденсатор смешения
7 циркуляционный насос
12B холодный воздух из
холодильной установки
3 пароструйный эжектор (ступень 2)
4 промежуточный конденсатор
8 pH-монитор и блок нейтрализации
воды
14 рабочий пар
5 водокольцевой насос
14
17
15
1
4
9A пластинчатый теплообменник
(в работе)
15 выход паров (водокольцевой
насос)
9B пластинчатый теплообменник
(ожидание)
16 выход паров (разделительная
ёмкость)
10 рассольный насос холодильной
установки
17 система барботирования
дезодоратора
11 расширительная ёмкость
18 возврат рассола холодильной
установки
12A холодная вода из холодильной
установки
5
19 перелив загрязненной воды
20 греющий пар
9B
3
13 вода охлаждения
21 конденсат
22 каустическая сода (NaOH)
2
23 насос градирни
24 градирня
9A
25 свежая вода
11m
26 слив
27 вход/выход воздуха
18
16
11
10
8
20
21
19
pH
24
12A
13
27
12B
23
7
6
13
25
26
27
22
С помощью холодильной установки вода,
циркулирующая в замкнутом контуре, охлаждается
до температуры от 5 °С до 10 °С. Поэтому, главный
конденсатор смешения может работать при давлении от
13 мбар до 20 мбар, вместо диапазона 50 – 70 мбар при
использовании обычной воды охлаждения.
Благодаря сниженному коэффициенту компрессии
системе достаточно одного бустера, как говорилось
выше.
Вода, циркулирующая в замкнутом контуре, охлаждается
в пластинчатом теплообменнике подходящей
холодильной установкой. Такой холодильник может,
в свою очередь, охлаждаться водой охлаждения с
градирни или воздухом. По мере загрязнения, время от
времени пластинчатые теплообменники чистятся без
остановки основного процесса. Для предотвращения
загрязнения воды в замкнутом контуре предусмотрена
закрытая разделительная ёмкость. Кроме того,
установлен pH-монитор и блок нейтрализации воды,
циркулирующей в замкнутом контуре.
Из-за включенной в схему холодильной установки общая
стоимость всей вакуумной системы немного выше
стоимости систем, описанных выше.
Основные преимущества этих систем:
• низкие эксплуатационные расходы
• низкие затраты на обслуживание
• традиционная технология создания вакуума
• практически нет загрязнения воздуха
• чистая охлаждающая вода (нет
• безопасность в отношении окружающей
обслуживания и работ по очистке, связанных
с накоплением жирных кислот в градирне)
среды и соответствие экологическим нормам
• нет риска загрязнения в конденсаторах
(безопасная и надежная работа)
Пример расчета расхода сред
Проектные параметры:
200 кг/ч водяных паров + 8 кг/ч воздуха + 5 кг/ч свободных жирных кислот при 2,0 мбар, 80 °C
Давление рабочего пара: 9 бар (а), температура воды охлаждения на входе: 33 °C
Общий расход
рабочего пара
Общий расход воды
охлаждения с градирни
Общая электроэнергия
Общий поток
сточных вод
450 кг/ч
130 м3/ч
190 кВт
0.655 м3/ч
Рабочий пар в кг/ч, Электроэнергия в кВт
Правый график показывает сравнение
между общим расходом рабочего пара
и требуемой электроэнергией для
холодильного контура по отношению
к разным температурам охлажденной
воды на входе в главный конденсатор
смешения и водокольцевой насос.
Картинка ниже иллюстрирует типовую
компоновку вакуумной системы с
замкнутым контуром щелочной воды
охлаждения с чистой водой в градирне
и использованием холодной воды для
колонны дезодорации масла.
1200
1100
1000
900
800
700
600
400
300
200
P(el)
100
0
0
Графики основаны на следующих
проектных параметрах:
200 кг/ч водяных паров + 8 кг/ч воздуха
+ 5 кг/ч свободных жирных кислот при
2,0 мбар, 80 °C
M(tr)
500
5
10
3-х ступенчатая пароструйная
вакуумная группа
водокольцевой
вакуумный насос
20
25
рабочий
пар
рабочий
пар
греющий
пар
бустер
Давление рабочего пара:
9 бар (а)
15
конденсат
Температура воды охлаждения на
входе: 33 °C
Основные преимущества
этой системы по отношению к
системам описанным выше:
• низкие эксплуатационные расходы (как правило,
электроэнергия дешевле, чем пар)
• генератор пара (котельная) может иметь
меньшую производительность
• малое количество стоков (рабочий пар
только для одного бустера перед главным
конденсатором)
разделительная
ёмкость
перелив
• экономичность (срок окупаемости 1-2 года в
отличие от традиционных многоступенчатых
пароструйных вакуумных систем)
• безопасность в отношении окружающей среды и
соответствие экологическим нормам
• чистая градирня
• практически нет загрязнения воздуха
выход
паров
8.0
pH-монитор
пластинчатый
теплообменник
холодильная
установка
рассольный
насос
вода
охлаждения
NaOH
циркуляционный
насос
Следующая схема иллюстрирует
узлы вакуумной системы с замкнутым
контуром щелочной воды охлаждения
с использованием холодной воды
Вакуумная система с замкнутым контуром щелочной воды охлаждения
с использованием холодной воды
идеально подходит для:
• производственных мощностей более 100 т/день
• необходимого вакуума ниже 4 мбар
• экономии ресурсов и бережного отношения к
природе
• значительного снижения затрат
вакуумная группа
бустер
холодильная
установка
одокольцевой
вакуумный
насос
ассольный
р
насос
пластинчатый
теплообменник
разделительная
ёмкость
H-монитор
p
и блок
нейтрализации
воды
циркуляционный
насос
Вы можете найти больше информации о вакуумных системах, как традиционных так и
с замкнутым контуром воды охлаждения, в брошюре Körting «Вакуумная система с
замкнутым контуром щелочной воды охлаждения – Сравнение с традиционными
вакуумными системами».
Для получения информации о наших реализованных проектах
в мире, пожалуйста, запросите наш референц-лист.
sunderdiek.de
Körting Hannover AG
Badenstedter Straße 56
30453 Hannover
Germany
Tel.: +49 511 2129-253
Fax: +49 511 2129-223
st@ koerting.de
www.koerting.de
Российский филиал в Москве
info@koerting.ru
www.koerting.ru
221-ACL-RU-150827
Тел. +7 495 781 8878
Факс +7 495 781 6409