Mehrstufige Dampfstrahl-Vakuumpumpen

Betriebsmodus

Mehrstufige Strahlvakuumpumpen, die Dampf als Treibmedium verwenden, werden für Saugdrücke von bis zu 0,01 mbar und Saugleistungen von bis zu 2 Mio. m³/h eingesetzt. Der Anwendungsvielfalt für Strahlvakuumpumpen mit vordefinierter Saugleistung und Saugmenge sind praktisch keine Grenzen gesetzt. Es ist sogar möglich, sie mit mechanischen Vakuumpumpen zu kombinieren. 

Das Verdichtungsverhältnis von einstufigen Dampfstrahl-Vakuumpumpen ist beschränkt (1:10, max. 1:20). Aus diesem Grund werden für niedrige Saugdrucke mehrere Strahlvakuumpumpen in Reihe geschaltet. Um den Treibdampf weitmöglichst zu kondensieren, wird ein Kondensator zwischen zwei Strahlpumpen installiert. Auf diese Weise wird nicht nur das Volumen des gesamten Gasgemischs, sondern auch der Energiebedarf der nächsten Stufe reduziert.  

Um Prozessgase von einem Druck von 0,3 mbar auf einen Kondensatordruck von 56 mbar zu komprimieren, (d. h. ein Verdichtungsverhältnis von 56: 0,3 = 187), reichen zwei Strahlstufen gerade aus, wobei jede ein Verdichtungsverhältnis von ca. 14 erzielen kann. Für Saugdrucke von 0,1 mbar beträgt das Druckgefälle 56: 0,1 = 560, wodurch drei Strahlpumpen in Reihe geschaltet werden müssen, von denen jede ein Verdichtungsverhältnis von 8,25 erzielen kann. Das maximale Verdichtungsverhältnis für eine Dampfstrahl-Vakuumpumpe hängt vom Saugdruck und dem Druck des verfügbaren Treibdampfes ab.

Bei den verwendeten Kondensatoren handelt es sich um wassergekühlte Mischkondensatoren oder Oberflächenkondensatoren – und in bestimmten Fällen auch um luftgekühlte Kondensatoren. 

Dampfstrahl-Vakuumpumpen mit Mischkondensatoren werden verwendet, wenn das extrahierte Medium in Kontakt mit dem Kühlwasser gelangen darf und eine Rückgewinnung des Kondensats nicht erforderlich ist.

Ist der Kontakt mit dem Kühlwasser hingegen nicht erlaubt, beispielsweise bei Ammoniak und kalkhaltigem Wasser, oder wenn das kondensierte Produkt bzw. das Treibdampfkondensat zurückgewonnen werden sollen, müssen Oberflächenkondensatoren anstelle von Mischkondensatoren verwendet werden.

Bei Dampfstrahlpumpen mit Saugdrucken von unter 6 mbar werden der Kopf und die Mischdüse je nach Installationsposition erwärmt. Auf diese Weise wird die Bildung von Eis in der Pumpe vermieden, was sonst zu Problemen führen würde. 

Wenn Dampfstrahl-Vakuumpumpen für die Extrahierung von Dämpfen eingesetzt werden sollen, die Komponenten mit hohem Schmelzpunkt beinhalten (z. B. Caprolactam, Oligomere, niedrige Polymere in Polykondensationsanlagen, etc.), sind Doppelmantelheizungen auch bei höheren Saugdruckniveaus empfehlenswert. Für Prozesse, die Flüssigkeiten mit sehr hohen Schmelzpunkten beinhalten, werden die Ejektoren mit dampfförmigem oder flüssigem Diphyl, hoch hitzebeständigen Ölen oder anderen Wärmeträgerflüssigkeiten beheizt.

Dampfstrahl-Vakuumpumpen werden vorwiegend mit Wasserdampf betrieben. Wasserdampf ist in Industrieanlagen leicht verfügbar und hat sich als gutes Treibmedium für Strahlpumpen erwiesen. In Sonderfällen, bei denen das Produktkondensat nicht verdünnt oder mit Wasserdampfkondensat vermischt werden soll, werden Strahlpumpen mit Produktdampf betrieben. 

Dampfstrahl-Vakuumpumpen können aus verschiedenen Materialien hergestellt werden:

• Für Strahlpumpen: Gusseisen, Stahl, Edelstahl
• Für Kondensatoren: Stahl, gummierter oder emaillierter Stahl, Bronze oder andere Speziallegierungen

Bei Anwendungen, für die metallische Materialien nicht beständig sind, werden Dampfstrahl-Vakuumpumpen aus Porzellan, Grafit und Glas verwendet.

Die Reinigung des Kondensats spielt bei diesen Anwendungen keine wichtige Rolle. Es bestehen keine Beschränkungen bezüglich der wählbaren Materialien (diese hängen von der jeweiligen Anwendung ab).

Mischkondensatoren werden mit internen Verteilersystemen und/oder Verteilerdüsen konstruiert. Die Verteilerdüsen sind in der Regel nicht verschmutzungsanfällig.

Das Kondensatgemisch (Kühlmittel und Kondensat) wird barometrisch abgeführt. In Fällen, bei denen ein Kontakt zwischen Kühlmittel und Prozessdampf nicht gestattet ist, empfiehlt sich ein Oberflächenkondensator als Rohrbündelwärmeübertrager.

Typ dpo1

Es bestehen keine Beschränkungen bezüglich der wählbaren Materialien (diese hängen von der jeweiligen Anwendung ab). Oberflächenkondensatoren werden mit Innenrohren ausgestattet, wobei sich das Kühlmittel in der Regel rohrseitig befindet. Abweichungen sind möglich (Prozess rohrseitig). Das Kondensat wird barometrisch abgeführt.

Typ pgv1