外行学空分(120)一一所有的深冷空分流程都是且必须是开式热泵精馏流程！

Yb2021

7 [* d, M4 D/ }# J) N5 t
   深冷空分流程的核心技术是精馏，这是确定无疑的事实。精馏过程只能在气液共存的状况下才有可能进行，这个也是无需讨论的，对于空气来说只有在深冷温度下才会出现气液共存的状态。
1 D% w7 I9 C) W( g    通过采用以空气为循环工质的开式热泵一等温焓差及膨胀制冷液化工艺可实现空气的液化，从而实现空气气液共存状态。为空气精馏分离创造了前提条件，但如何实现空气的精馏分离呢？仍然是一个需要解决的问题。
. z5 R# L: m6 u0 e! x  在深冷条件下我们当然无法象在环境温度以上的常规精馏一样采用蒸汽再沸器供热，冷却水冷凝器供冷（移出热量）组织深冷空分精馏供冷供热方案，其实在地球环境中，我们根本无法找到可以用于空气精馏的热源和冷源。那么我们是否可以用人造的冷源(如液空)实现空气精馏分离呢？当然理论上是可行的，这也是深冷空分教科书从空气的液化开始讲空气精馏原理的基本原因。但如果没有合适的热源其能耗将是巨大的只适合于实验室无法实现大规模工业化运用。
$ o7 X  G2 F5 w3 u% B  o+ o, d    对精馏理论和技术发展历史有深入了解的人都知道，精馏分离技术经历了三个发展阶段，一是蒸馏冷凝技术发展阶段，二是常规精馏阶段，三是热泵精馏阶段。其中蒸馏冷凝技术是古老的手工业时代的高技术，用于生产香水及高度数蒸馏酒等奢侈品。精馏技术产生于第二次工业革命时期，其与蒸馏冷凝技术的区别在于增加了精馏段，增加了塔板和填料及冷却水水冷凝器和低沸点组分液体回流液，从而可以在一个精馏塔中实现高低沸点混合物的完全分离。为了解决沸点相近的混合物精馏能耗高的问题，在常规精馏的基础上人们又发展出了热泵精馏技术，这是精馏技术的第三阶段，热泵精馏技术和常规精馏技术的最大改进是用开式热泵代替蒸汽再沸器冷却水冷凝器(或者其它热源和冷源)给精馏过程供冷供热从而实现精馏分离。从常规精馏角度来看，蒸馏就是常规精馏的特例，即没有回流液没有塔板和填料也没有精馏段的精馏(只有提馏段且理论塔板数为1)，而从热泵精馏的角度来看常规精馏，则常规精馏也是热泵精馏的一个特例，即以蒸汽再沸器和冷却水冷凝器构成一个热泵而已。既然空气精馏无法用常规精馏实现大规模工业化生产，那么实现大规模工业化生产的深冷空分流程是且必须是彻底的开式热泵供冷供热精馏流程！
9 ~- v( E6 t( k1 ]2 S/ Z" V) p1 s     在标准常规精馏工艺方案和热泵精馏工艺方案之间，存在一个过渡阶段。那就是双效精馏及多效精馏工艺方案，双效精馏及多效精馏工艺方案既具有蒸汽再沸器供热，冷却水冷凝器供冷，又具有开式热泵压力循环工质气体冷凝供热，和减压循环工质液体蒸发气化供冷！由供冷供热方案角度而言，双效精馏可以认为是由蒸汽再沸器和冷却水冷凝器构成的供冷供热热泵，转化为两个热泵，一个是高压精馏塔蒸汽再沸器和高压精馏塔和低压精馏塔中间冷凝器构成一个热泵，实现给高压精馏塔供冷供热！一个是低压精馏塔顶部的冷却水冷凝器和高低压精馏塔中间冷凝器构成的一个热泵，实现给低压精馏塔供冷供热！两个热泵的供冷供热数量完全一致！