Abstract:  In this article, we introduce the application of TUTHILL vacuum booster /dry vacuum pump package and vacuum booster/liquid ring vacuum pump package used in  chemical process such as PTMEG, ABS and PS.  The successful installation references show that TUTHILL vacuum pump packages have great advantage in the construction, vacuum system design and life cycle cost.Key Words: ABS  PTMEG  PS  High Vacuum  Dry Vacuum Pump  Liquid Ring Vacuum Pump  Vacuum Booster  Vacuum Package System   Energy Saving

摘要:  本文介绍了美国塔海尔集团的   罗茨真空泵+干式真空泵/液环真空泵在 PTMEG、ABS和PS等化工项目中的成功应用及其在结构、真空系统设计和终身寿命成本方面的优势。关键词: ABS  PTMEG  PS 高真空 干式真空泵 液环真空泵 罗茨真空泵 真空机组 节能中图分类号:   TB 753+.2           

文献标识码:   B   一、罗茨真空泵＋干式真空泵机组在PTMEG中的应用四氢呋喃均聚醚，是一种伯羟端基的线形聚醚二醇，属低分子聚合物（简称PTMEG），常温下为白色、蜡状的固体，熔化后为透明、无色液体，系由四氢呋喃（THF）经阳离子开环聚合而制成。PTMEG主要用于生产聚氨酯弹性体、氨纶和酯醚共聚弹性体。2005年，中国市场PTMEG的需求量达到34000t左右。然而，PTMEG的生产工艺复杂，生产设备对产品质量的影响很大。近几年来，中国化工企业加大了对PTMEG项目的建设投入，从而使塔海尔的真空泵机组大显身手，并帮助这些企业取得了成功。塔海尔干式真空泵的特殊结构设计完全满足了PTMEG项目的需求，因此，在中国的化工项目上有广阔的市场。塔海尔干式真空泵为第三代真空泵，采用短流道设计，气体可以快速排出。真空泵和罗茨泵都带有Ni涂层(20μm)+Teflon涂层，可完全满足PTMEG的工艺要求。在干式真空泵的密封设计中，塔海尔采用波纹管机械密封+三联唇型密封，罗茨泵采用迷宫密封+机械密封，并采用Kalrez® 作为O形圈材料，实现了零泄漏，减少了维护维修的环节。2004年，某著名化工集团PTMEG装置一次试车成功。根据分析化验取得的数据，PTMEG产品质量达到了世界先进水平。在该项目中，塔海尔公司以其在PTMEG工艺中的良好业绩、有竞争力的价格、正确的选型和快速的客户响应成功中标，共提供了11套干式真空泵机组及6套罗茨真空泵。 2005年4月，塔海尔又成功获得4套罗茨真空泵＋干式真空泵机组订单，产品将应用于中国石油（CNPC）PTMEG项目中，用于CNPC的罗茨泵+螺杆干式真空泵机组如图1所示。 图1  用于CNPC的罗茨泵+螺杆干式真空泵 螺杆干式真空泵较其他干式真空泵有明显的优点，比如气体通路短，气体可以快速排出，可减少冷凝物和微小颗粒堆积的可能；该泵采用单级直通路设计，对流程气体搅动少，振动小，噪声低；另外，这种泵结构简单，零部件少，维修方便，这也是企业的首选条件。总之，塔海尔的干式真空泵是针对化工、医药行业度身设计的, 单泵抽速高达2700 m3/h，达到需要的真空度时间短；并且适合于处理大量的湿汽，最大夹带液体量可高达1.1m3/h。 二、罗茨真空泵＋液环真空泵机组在ABS和PS中的应用     ABS树脂是一种介于通用塑料和高性能工程塑料之间的热塑性工程塑料，被广泛应用于家用电器、IT行业、建材、汽车工业等领域。目前，ABS产量在世界上仅次于聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯和聚苯乙烯，居第五位。ABS项目可采用美国DOW化学公司的连续本体法工艺和传统乳液法工艺。这种连续本体法与传统乳液法工艺相比，具有生产流程短，占地小，投资低，污染少的特点，有很强的经济性。    

聚苯乙烯（PS）是世界上五大通用性热塑性合成树脂之一。由于具有良好的机械性能、透明性和耐水、耐化学性能，特别是具有优异的电绝缘性能和低吸湿，易成型加工等特点，广泛应用于家用电器、电子电器、包装、建筑和日用消费品等领域。中国通常采用ATOFINA公司的工艺包，塔海尔公司则是该工艺包中的定型配套产品，在汕头海洋、ATOFINA三水、湛江新中美等公司的PS项目中都采用了塔海尔公司的真空系统。 在ABS项目和PS项目中，都需要使用罗茨真空泵+液环真空泵。ABS项目处理的介质为空气+氮气+苯乙烯+丙烯腈+乙苯。PS项目中处理的介质为空气+苯乙烯+乙苯。由于丙烯腈的剧毒性和根据国家对苯乙烯及苯乙烯泄漏量的环保要求，塔海尔公司给用户推荐液环真空泵配置双端面机械密封并采用API53冲洗（见图2）。 图2  液环真空泵配置双端面机械密封（API53冲洗方式）为了降低用户的终身寿命成本，塔海尔公司提供BlowerXpert软件进行系统优化，推荐用户采用两级罗茨真空泵+液环真空泵的真空系统优化方案，而不是一级罗茨真空泵+液环真空泵的方案。 现以某著名化工集团ABS项目需求的罗茨液环真空机组,操作40000h为例，将一台罗茨泵(MD5518) + 一台单端面双级液环泵的技术方案的总体运行成本与两台罗茨泵带级间冷却器（MD5518/冷却器/MD4009）+ 一台双端面双级液环泵的总体运行成本作一比较，如表1所示。表 1 两种方案的总体运行成本比较 泵的型号 一台罗茨泵(MD5518)+一台单端面双级液环泵液环真空泵系统 (泵头进口,机组中国组装) 两台罗茨泵带级间冷却器(MD5518/冷却器/MD4009）+ 一台双端面双级液环泵（KLRC200）液环真空泵系统（机组美国全进口）
初始采购成本/万元 50  64
功率及电力成本/万元（0.6 元 / kW• h） 90 （7.5+30=37.5kW）  57.6 (7.5+5.5+11= 24 kW)
液环泵冷冻水成本/万元（2.8元 / m3） 127.68（11.4 m3/h） 56（5.0m3/h）
维修成本 / 万元 18  6.225
总成本 / 万元 285.68 183.825
      由此表可以得出结论：每工作40000h，每套塔海尔推荐的技术方案可节约人民币101.855万元；两套罗茨液环机组可以节约人民币203.71万元。 冷冻水价格取决于用户，通常应该高于2.8元/m3, 冷冻水成本越高，优化设计推荐的技术方案节约的成本越高。 三、总结（1）根据客户具体的工艺要求，塔海尔经验丰富的工程师会向客户推荐采用罗茨真空泵＋干式真空泵机组或是罗茨真空泵+液环真空泵机组。（2）干式真空泵是未来真空技术的发展方向，高效节能而且不会污染环境。21世纪与高真空相联系的大多数真空泵都将是干式真空泵。（3）新一代高效节能的KINNEY干式螺杆真空泵成功地推动了化工、医药等领域内的真空技术标准的更新。（4）作为美国唯一的罗茨泵、液环泵、干泵、滑阀泵制造商，塔海尔的罗茨泵+液环泵/ 干泵 /滑阀泵等前级泵的真空机组为用户提供了一站式购物模式，可提供全方位的真空系统解决方案。  

作者:  刘红军地址:  中国上海西藏中路18号 港陆广场1507室   邮编:  200001   电话:   +86 21 5385 3369     传真: +86 21 5385 3365       电邮:  Danielliu@tuthill.com.cn

相关链接： 美国塔海尔集团旗下的塔海尔真空风机系统（Tuthill Vacuum & Blower Systems）由美国凯尼真空公司(Kinney)和MD Pneumatics合并而成。Kinney公司创建于1908年，是美国历史最悠久的从事真空设备的专业制造公司和全球真空技术的市场领导者，其发明的滑阀真空泵被全球用户简称为Kinney 泵，Kinney公司针对化工医药行业开发的干式真空泵的每一次技术革新都在更新着这些行业真空泵的标准，相对单级液环真空泵，可以达到更高真空度的双级液环真空泵的技术水平也居于国际绝对领先水平。MD Pneumatics是全球著名的罗茨真空泵和风机的制造商，可以提供包括铸铁、不锈钢、铸铝、铸铜、哈氏合金等多种不同的材料配置、并且可以提供Ni、Cr涂层以及Kalrez®, PTFE, Viton® 等多种不同的密封材料和垫片, 用于处理氢气、氧气等易燃易爆介质，特别适合于化工、石油化工等行业的应用，产品执全球风机行业牛耳近百年。