La aplicación de bombas de vacío de anillo líquido (LRVP) en unidades de destilación atmosférica y al vacío ha evolucionado significativamente desde la década de 1970. Inicialmente dominada por sistemas de eyectores de vapor, la integración de bombas de vacío mecánicas, como las LRVP, se ha convertido en la alternativa preferida en muchas instalaciones. Este cambio se debe a la necesidad de sistemas de vacío más fiables y eficientes, como lo demuestran las implementaciones exitosas en empresas como ARCO, Exxon y Shell.

1. Principio de funcionamiento de las bombas de vacío de anillo líquido

Las bombas de vacío de anillo líquido funcionan mediante la fuerza centrífuga y el sellado de anillo líquido. Cuando el impulsor de la bomba gira, el líquido (generalmente agua) forma un anillo concéntrico a lo largo de la superficie interior de la carcasa de la bomba. Este anillo crea cavidades en forma de medialuna entre los álabes del impulsor y la superficie del líquido.

Durante el funcionamiento:

1. Fase de succión: a medida que el impulsor gira, el tamaño de la cavidad aumenta, creando un vacío que atrae gas hacia la bomba.
2. Fase de compresión: El tamaño de la cavidad disminuye, comprimiendo el gas.
3. Fase de escape: El gas comprimido se expulsa a través de la salida.

Este proceso continuo garantiza una succión y compresión constantes, lo que hace que los LRVP sean ideales para aplicaciones de vacío industriales.

2. Requisitos de control y flujo del proceso

2.1 Flujo del proceso
Un sistema LRVP incluye una bomba de vacío, un motor, un enfriador, un separador gas-líquido e instrumentos de control. En una configuración típica de destilación al vacío:

• El vapor de aceite de la columna de vacío es aspirado por la bomba.
• El gas y el líquido se separan en el separador; el gas se envía al sistema de recuperación de gas y el líquido se enfría y recircula.
• El nivel y el flujo del agua en el separador se mantienen mediante interruptores de nivel y válvulas de control.

2.2 Requisitos de control
Para garantizar un funcionamiento estable:

1. Presión de salida: No debe superar los 0,04 MPa para mantener la compatibilidad con los sistemas posteriores.
2. Estabilidad de vacío: regulada a través de control de retroalimentación para evitar el exceso de vacío, que podría causar vibraciones.
3. Flujo de fluido de trabajo: controlado para evitar caídas de rendimiento debido a niveles bajos de fluido o altas temperaturas.
4. Refrigeración de los sellos: se suministra agua de refrigeración adecuada a los sellos mecánicos para evitar el funcionamiento en seco.

3. Escenarios de aplicación

3.1 Condiciones de operación
Un estudio de caso en la refinería Sinopec Yanshan demuestra la integración de LRVP en una unidad de destilación atmosférica y al vacío de 8,0 Mt/a.

• Diseño del sistema: Sistema de vacío de tres etapas: dos etapas de eyectores de vapor y una etapa LRVP, con un eyector de respaldo para estabilidad.
• Rendimiento: El sistema mantuvo un nivel de vacío estable por debajo de 1,6 kPa (absoluto), lo que garantiza un funcionamiento suave.

Parámetros clave:

• Presión de entrada: 0,02 MPa
• Presión de salida: 0,12 MPa
• Caudal de agua circulante: 50 t/h

3.2 Consumo de energía y recursos

• Consumo de energía: motor LRVP (185 kW)
• Agua de refrigeración: 50 t/h
• Agua suavizada: 0,18 t/h

4. Comparación de sistemas de vacío

Una comparación entre los sistemas de vacío combinados (eyectores de vapor + LRVP) y los sistemas tradicionales de vapor revela un importante ahorro de energía.

El sistema combinado redujo el consumo energético en 0,415 kg/t, destacando su eficiencia.

5. Beneficios económicos

• Inversión: ¥3,6 millones
• Ahorro anual: ¥6,91 millones en costos operativos comparado con sistemas totalmente de vapor.
• Periodo de recuperación: Menos de 0,52 años.

Conclusión

Las bombas de vacío de anillo líquido ofrecen ventajas inigualables en términos de estabilidad, estructura compacta y eficiencia energética. Su integración con eyectores de vapor en sistemas híbridos optimiza el rendimiento y minimiza los costos, especialmente en unidades de destilación a gran escala. Con un ahorro energético significativo y una rápida recuperación de la inversión, las LRVP tienen un gran potencial para futuras aplicaciones industriales.

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Referencia: [1] Ren Jiansong, Chen Chun. Análisis de la aplicación de la bomba de vacío de anillo líquido en el sistema de vacío de una unidad de destilación atmosférica y al vacío.
[2] Chen Jian. Aplicación de la tecnología de bomba de vacío mediante el uso de una bomba de vacío de anillo líquido en una unidad de destilación de gran escala.