外行学空分(50)一一普通热泵可以用于常温精馏高温精馏，独难用于深冷精馏？

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& Z% R% g5 c$ _  z   写了近五十篇帖子，终于有专家肯出手指教，内心欢乐无比，专家虽然承认在单级精馏塔可以同时制取氧气和氮气，这本来就是氧氮二元物系精馏的本义（空气是近似氧氮二元物系），我看了好几遍应该没有理解错误！这很不容易，因为这是深冷空分教科书中论证绝不可能的事，而且成为了深冷空分学习必考的题目！专家由作出几个论断并提出几个问题，容我逐个回答，如有谬误之处，欢迎专家继续批评指正。
5 s2 n' S; B3 L7 x: M/ e1 p* [( [5 V* e  普通热泵可以用于高温精馏常温精馏，独难用于深冷精馏？首先普通热泵的具体含义是什么？我需要加深理解一下，如果普通热泵指的是象空调冰箱空气能热水器这样需要从环境（热源体）输入热量，或对环境（受热体）输出热量的标准常规闭式热泵，那么这种普通标准常规闭式热泵不但决难用于深冷精馏，在常温精馏（组分沸点在环境温度以上的精馏过程）上也很难运用，倒不是理论上不可行，而是工程上有困难，能耗上不有利。组分沸点在环境温度以上的精馏过程的单热泵及多热泵精馏技术，并不是标准常规闭式热泵，而是以低沸点组分和高低沸点组分混合气体为循环工质的开式热泵！所以我不知道普通热泵可用于高温精馏和常温精馏从何说起？是否有实施案例让我认真学习一下，将不胜感谢！
2 P0 I1 f* i" r3 P* K/ _   精馏中运用的热泵与普通标准常规闭式热泵有三点不同，一是以原料混合物气相，精馏过程中间气相产物，低沸点气相组分为热泵循环工质。二是它不是闭式热泵而是开式热泵，热泵循环工质从精馏塔引出，又返回精馏塔参与精馏！也就是说热泵循环工质不是封闭运行的。三是它的高温换热器可以设置在提馏段也可以设置在精馏段或者精馏段和提馏段中间，并不设置低温低压换热器，减压后热泵循环工质液体过冷减压直接加入精馏塔参与精馏。并且不与环境发生热交换，其热量在精馏塔内闭路循环。
  高温精馏（环境温度以上的精馏过程）很难采用热泵精馏工艺方案，常见的精馏工艺方案是标准常规精馏和双效精馏或多效精馏，主要的问题是开式热泵循环工质压缩机设备问题很难解决，压缩高温气体的压缩机机械设计制造的难度太大了（主要难点在于热泵循环工质气体压缩机的轴封），当然也可以考虑换热后在常温下压缩回避设备难题，但是既然精馏需要高温精馏（即组分沸点在环境温度以上的精馏过程），那么精馏混合物及中间过程产物低沸点组分的沸点都高于常温，使复冷常温压缩变得不可能。当然有难度不是不可能。实际上单热泵及多热泵技术用于高温常温精馏过程的节能改造已经成为最重要的精馏节能技术方向。
  至于热泵独难运用于深冷精馏，我只指出一个事实，那就是目前已经实际运用的深冷空分流程，无论是单塔制氧流程，单塔制氮流程，还是目前绝对主流的双塔流程都是以空气(原料混合物)为循环工质的彻底热泵供冷供热精馏流程。不知我的回答能否让专家满意，欢迎继续批评指正。明天继续回答其它问题。

Sunqh

我说的高温精馏，是指比常温稍高一点的温度，本来用蒸汽作塔底再沸器热源，塔顶用循环冷却水。也可改为用一台热泵，塔顶介质蒸发提供冷源，代替冷却水；气体压缩后，温度升高，冷凝温度也升高，给塔底供热，代替蒸汽；再降压后到塔顶蒸发，如此循环。
% m1 Q1 e& L1 D" |+ {没必要纠缠于几个概念，你的流程换热量大很多，损失也更大，这没什么奇怪的。
技术进步，至少要在能耗和设备投资方面占到一头，两头都是劣势，虽是“新技术”，也毫无意义。

Sunqh

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你的循环氮压机流量，需要根据精馏塔所需回流液体量来估算，不是可以随意减少的。空分中也有其他办法可以减少塔内特定位置的回流液，比如液氧内压缩、将部分膨胀后空气送上塔、抽下塔中压氮气等，没必要另外用一台循环氮压机控制回流液体量。空气本身携带分离空气所需能量就是最有效的方法，也就是目前的双塔流程。

Sunqh

; U4 v0 t( M9 \5 n" o你用氮气循环，无论是低温增压还是常温增压，都有问题。低温增压有效能效率低；常温增压，需要先复温，再降温，换热量大，阻力温差损失大。

Yb2021

  无论是采用空气还是氮气作为开式热泵的循环工质，热泵循环工质都只有深冷压缩和复热常温压缩两个选择，当选择精馏原料空气作为循环工质时，循环工质的复热过程可以和精馏产品的复热过程合并，从而看起来不是复热常温压缩，但本质上并无改变。

Yb2021

  精馏工艺方案组织最重要的问题是供冷供热方案，精馏能耗的绝大部分是供冷供热能耗！如果对深冷空分精馏工艺方案是完全自热精馏工艺方案即彻底的开式热泵精馏工艺方案毫无认识，那么我就不知道，他们是如何确定深冷空分精馏能耗。