外行学空分(125)一一热泵精馏流程和单热泵及多热泵技术（5）

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+ H# t& N/ }+ X   常规精馏流程中为什么要运用单热泵及多热泵技术进行节能改进呢？共有三个原因，一是常规精馏流程的不可逆性很大（相当于标准单开式热泵供冷供热精馏工艺方案），有效能效率很低！通过在精馏段和提馏段的之间设置单热泵及多热泵可以减少精馏过程的不可逆性，提高精馏的有效能效率。二是大幅度降低制取高纯产品的能耗，这种单热泵及多热泵可以设置在精馏塔顶部和精馏段用于低能耗地制取高纯度低沸点产品，也可以设置在精馏塔底部和提馏段用于低能耗地制取高纯度高沸点产品。
   什么是精馏的高纯度产品？这个概念很重要但不容易说清楚！我们经常讲在单级精馏塔中通过精馏可以实现二元物系的完全分离，所谓完全分离当然是指纯高低沸点纯组分产品，但这是理论上的，对应的是无限理论塔板数！但在实际精馏过程中只能无限接近而无法达到。因为在实际精馏过程中受工程条件的限制，理论塔板数总是有限的，当然回流比也总是大于最小回流比！但在有限理论塔板数下，产品纯度总是有一个上限！
   无论是常规的精馏流程还是单开式热泵精馏流程，要制取纯产品在无限塔板数的条件下对应最小回流比，在给定有限塔板数的条件下，能够实现的产品纯度则是有上限，当产品纯度超接近这个上限时（给定理论塔板数，全回流下（即精馏段回流液气比为1，提馏段回流气液比为1下的高低沸点组分产品纯度）！在给定塔板数的条件下，回流比在最小回流比和最大回流比之间。随着产品纯度的要求提高，实际回流比升高，精馏能耗里几何级数增加！
, N. ?. A- v2 l8 \  g7 {     要制取高纯度产品常规的精馏流程当然不能采取无限提高回流比的办法(除了能耗因素还受到最大回流气液比和最大回流液气比的限制。)，而只能采用分级精馏的办法，但能耗同样是非常巨大的。但有了单热泵及多热泵技术后情况就大不一样了，在制取高纯度产品的时侯，可以在精馏段或提馏段设置多个开式热泵供冷供热，从而以较小的功耗使精馏塔局部大幅度提高甚至突破最大回流气液比及回流液气比的限制，使精馏的产品纯度达到需要的纯度，这样的办法和提高整个精馏塔段或提馏段回流比的办法相比其能耗往往只是后者十分之一左右！当然采用多热泵技术提高产品纯度也是有限度的，超过限度就需要多级精馏了，但有了热泵精馏流程和单热泵及多热泵技术制取高纯度产品的能耗相对于常规的精馏流程可以成十倍百倍地下降。原因是随着热泵温差的缩小，热泵的给热系数可以十倍百倍地放大！这个时候对精馏能耗影响最大的影响因素就是开式热泵压力循环工质气体冷凝器的传热温差了。
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