外行学空分(86)一一热泵技术在精馏中的运用(5)

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     采用彻底的开式热泵精馏流程即完全自热精馏流程有一个和组分沸点在环境温度以上的常规标准精馏，双效精馏及多效精馏及标准常规精馏工艺方案基础上的单热泵及多热泵精馏工艺方案不存在的问题，那就是所谓热量平衡或冷量平衡的问题。其实这种说法并不准确，所谓热量平衡或冷量平衡都是基于热力学第一定律的恒等式，不存在什么平衡不平衡的问题，所谓的环境温度以上的精馏过程的热量平衡，实质上是气液平衡的问题，而在环境温度以下的精馏过程所谓的冷量平衡实质上是气液平衡的问题。
  我们知道精馏过程只有在气液共存的状态下才能实现，因此保持精馏系统处于气液共存的状态是保证精馏过程稳态化运行的一个非常重要的问题，对于沸点在环境温度以上的标准常规精馏，双效精馏及多效精馏和标准常规精馏基础上的单热泵及多热泵精馏工艺方案来说，这个问题很好解决所以也就从来没有人讨论过这个问题，因为在标准常规精馏工艺方案，双效及多效精馏工艺方案，标准常规精馏工艺方案基础上的单热泵及多热泵精馏工艺方案中，只要通过调节蒸汽或冷却水用量，就可以迅速扭转这种非稳态化的趋势，保持精馏系统气液共存的稳态化运行。但是对于采用完全自热彻底开式热泵精馏流程的深冷空分装置而言，如何保持精馏系统处于气液共存的稳态化运行状态却是一个非常突出的问题，对于开式热泵精馏系统这种所谓自热精馏系统来说，一旦出现非稳态化的状况（例如白天晚上气温变化，出现液体减少的情况，将无法通过调节系统外热量或冷量的输入来逆转这种非稳态化趋势，其最终的结果就是精馏系统崩溃。
! J2 |* E7 v1 @2 \: I, l) D   在环境温度以下运行的热泵精馏系统(如深冷空分装置)原料混合物呈气态进入精馏系统，产品同样呈气态离开精馏系统，这是最接近于冷量平衡的状态，但必须保证正常情况下有少量的产品呈液态引出精馏系统引出，以便在热泵精馏系统出现非稳态化趋势(如气温上升冷损增加，精馏系统液体量减少)时，可以通过减少液体产品引出量，以保持精馏系统处于气液共存的状态，以避免随着液体数量不断减少，精馏系统崩溃的状况。
5 c' t: g  N1 _* O; b4 ^+ \* Z) o   以上的內容其实就是环境温度以下的精馏过程精馏系统所谓冷量平衡问题的实质，本质上是深冷液体的平衡，当然它是完全自热热泵精馏流程即所谓自热精馏流程独有的一个问题。
# k6 Q1 \1 `  V   在深冷空分中，这个问题是通过空气开式热泵一膨胀制冷液化工艺方案得到解决的。