Pompes à vide à jet de vapeur à plusieurs étages

Applications

Les pompes à vide à jet de vapeur à plusieurs étages sont utilisées pour générer le vide dans les évaporateurs, les séchoirs, et les installations de distillation et de rectification, de lyophilisation, de polycondensation, de dégazage et de désodorisation.

L'utilisation de la vapeur du produit en tant que fluide moteur pour les pompes à jet joue un rôle d’importance croissante dans la production de polyester, d’aluminium et de textiles. Cette solution permet à GEA de concevoir des circuits complètement fermés qui sont caractérisés par leur efficacité écologique et économique. 

Mode de fonctionnement

Les pompes à vide à jet à plusieurs étages, qui utilisent la vapeur en tant que fluide moteur, sont construites pour des pressions d'aspiration jusqu’à 0,01 mbar et des capacités d’aspiration jusqu’à 2 millions de m³/h. Il n’y a pas de limite en ce qui concerne la variété des applications des pompes à vide à jet pour une capacité d’aspiration et une quantité d’aspiration définies. Il est même possible de les associer avec des pompes à vide mécaniques. 

Le taux de compression d’une pompe à vide à jet de vapeur à un seul étage est limité (1:10, max. 1:20). Par conséquent, pour les pressions d'aspiration basses, plusieurs pompes à vide à jet sont organisées en série. Un condenseur est placé entre deux pompes à jet pour condenser autant que possible la vapeur motrice. De cette manière, le volume du mélange de gaz complet et, par conséquent, l’énergie requise à l’étage suivant sont réduits.

Pour comprimer les gaz de procédé d’une pression de 0,3 mbar à une pression de condenseur de 56 mbar (c’est-à-dire un taux de compression de 56: 0,3 % 187), deux étages de jets sont juste suffisants, chacun gérant un taux de compression d’environ 14. Pour une pression d'aspiration de 0,1 mbar, le gradient de pression est 56 : 0,1 % 560, et par conséquent, trois pompes à jet doivent être placées en série, chacune prenant en charge un taux de compression de 8,25 par étage. Le taux de compression maximum pour une pompe à vide à jet de vapeur dépend de la pression d'aspiration et de la pression de la vapeur motrice disponible.

Les condenseurs utilisés sont des condenseurs par mélange refroidis par eau ou des condenseurs par surface, voire, dans certains cas, des condenseurs à refroidissement par air.

Les pompes à vide à jet de vapeur avec condenseurs par mélange sont utilisées lorsque le fluide extrait peut entrer en contact avec l’eau de refroidissement et qu’il n’est pas nécessaire de récupérer le condensat.

Si, toutefois, le contact avec l’eau de refroidissement n’est pas autorisé, par exemple s’il y a de l'ammoniac ou de l’eau calcaire, ou si le produit condensé ou le condensat de vapeur motrice doit être récupéré, des condenseurs par surface doivent être utilisés à la place des condenseurs par mélange.

Pour les pompes à jets de vapeur pour une pression d'aspiration inférieure à 6 mbar, la tête et la buse de mélange sont chauffées, en fonction de leur position d’installation. Cette solution permet d’éviter la formation de glace à l’intérieur de la pompe, qui sinon pourrait causer des problèmes.

Si des pompes à vide à jet de vapeur sont requises pour l’extraction de vapeurs qui contiennent des composants ayant un point de fusion élevé (par ex., caprolactame, oligomères, polymères bas dans les installations de polycondensation, etc.), la réalisation d’une chemise thermique est recommandée même pour les niveaux de pression d'aspiration plus élevés. Pour les procédés impliquant des fluides avec des points de fusion élevés, les éjecteurs sont chauffés au moyen de Diphyl vaporeux ou liquide, d’huiles résistant aux hautes températures ou de tout autre fluide caloporteur.

Les pompes à vide à jet de vapeur fonctionnent principalement avec de la vapeur d’eau. La vapeur d’eau est facilement disponible dans l’industrie et a fait ses preuves en tant que fluide moteur pour les pompes à jet. Dans certains cas où le condensat de produit ne doit pas être dilué ni mélangé avec du condensat de vapeur d’eau, les pompes à jet de vapeur sont actionnées par la vapeur du produit.

Les pompes à vide à jet de vapeur peuvent être fabriquées dans différents matériaux, principalement :

• Pour les pompes à jet : fonte, acier, acier inoxydable
• Pour les condenseurs : acier, acier caoutchouté ou émaillé, acier inoxydable, bronze ou autres alliages spéciaux.

Pour les applications dans lesquelles les matériaux métalliques ne sont pas assez résistants, des pompes à vide à jet de vapeur en porcelaine, graphite et verre sont utilisées.

Avantages

• Absence de pièces en mouvement
• Pas d’entretien
• Intégration dans pratiquement tous les types d'environnements
• Mise en service rapide et facile
• Durée de vie quasi-illimitée sous réserve d'un matériau de construction adéquat
• Les pompes peuvent être fabriquées dans des matériaux très divers
• Faibles coûts d'acquisition

Le nettoyage du condensat n’est pas un facteur important pour cette application. Il n’y a pas de limites concernant les matériaux de sélection (selon l’application de process).

Les condenseurs par mélange sont construits avec des distributeurs internes et/ou des buses de distribution. Les buses de distribution sont, dans la plupart des cas, insensibles à l’encrassement. Le condensat mélangé (agent de refroidissement et condensat) doit être vidangé par un tube barométrique.

Dans le cas où le contact entre le fluide de refroidissement et la vapeur de procédé ne serait pas autorisé, une condensation par surface avec des échangeurs thermiques tubulaires est recommandée.

Il n’y a pas de limites concernant les matériaux de sélection (selon l’application de process).

Les condenseurs par surface sont construits avec des tubes internes et, dans la plupart des cas, le fluide de refroidissement est du côté des tubes. Des variations sont possibles (procédé côté tubes). Le condensat doit être vidangé par un tube barométrique.