外行学空分(77)一一什么是热泵精馏？

13605980246

7 m7 [1 S- R: n# A$ p( c   深冷空分行业的技人员一听到热泵精馏就会本能地产生排斥反应，当然这也是有原因，因为深冷空分教科书中既没有提到热泵更没有什么热泵精馏流程的讲法，猛一听什么热泵精馏流程岂不是标新立异民科的作派？其实大可不必如此！
    精馏技术的发展经历了三个阶段性，第一阶段是蒸馏冷凝技术，蒸馏技术是手工业时代的高技术，主要用于白酒香水这样的奢侈品的生产，其缺点也是非常明显的，只能实现不同沸点混合物的有限分离，要得到混合物中较高纯度的单一组分需要不断重复同样的操作！第二阶段是精馏阶段，这是工业化时代的基本技术，也是化工生产的基础技术，精馏技术相对于蒸馏技术的重大改进有两项，一是塔板和填料，二是增加了低沸点产物的液体作为精馏段回流液。精馏相当于把需要多次重复的蒸馏过程压缩在一个精馏塔完成！而所谓的蒸馏则是无液体回流(这是从精馏段来说的，提馏段则是有回流的。)理论塔板数为1的精馏特例。精馏技术的出现理论上解决了制取纯组分的问题，任何纯组分的制取从理论和实践上说都只是塔板数和回流比的问题！离开了塔板数和回流比而讨论组分产品的能不能难度大不大等等都是机枪乱射无的放矢！当然精馏的理论塔板数受到工程条件和工程造价的制约不能无限制地提高，但这并不改变问题的实质，回流比则受到能耗及最大回流比的制约也不能无限提高，这本质上都是成本，竞争力的问题而不是能不能难不难的问题。精馏技术的第三阶段是热泵精馏，热泵精馏是精馏的一种特例即所谓的自热精馏！热泵精馏和常规精馏的精馏塔部分是完全一样的，改变的只是热量的供给和取出的方式，常规精馏中热量由蒸汽或其它外供热源提供，而冷量则由冷却水或其它外来的冷源提供！而热泵精馏的热量冷量则由热泵提供不依靠外来的热源和冷源，这也是热泵精馏又称为自热精馏的由来，但热泵精馏中热泵并不是人们常见的闭式热泵，而是以精馏原料中间物及低沸点组分的开式热泵，其中以精馏原料或低沸点组分为循环工质的热泵精馏又称为自热泵精馏流程，以精馏中间物为循环工质的热泵精馏称为单热泵或多热泵精馏技术，两者是相似但不同且可以同时使用的精馏技术。前者可以实现完全自热精馏而后者不能但对于提高精馏过程效率制取高纯产品都有非常重大的意义。
! h: ^0 a% i' U" j% i6 I    从供热供冷角度来说，蒸馏技术阶段，供热是火，供冷则是自然冷却。常规标准精馏阶段供热是蒸汽冷凝热，供冷是冷却水。双效精馏及多效精馏技术阶段，供热是蒸汽冷凝热和气体冷凝热，供冷是冷却水和减压液体蒸发热。热泵精馏技术阶段供热是热泵压力循环工质气体的冷凝热，供冷是减压热泵循环工质液体的气化潜热热。
! k$ ^1 G+ G6 [9 S; n$ Y& E    以上的蒸馏，精馏，热泵精馏三个精馏技术发展阶段是对沸点在环境温度以上的精馏过程的描述，而对环境温度下呈现气态的气体混合物如空气，常规的蒸馏及精馏技术均无法实现。唯一可行的精馏组织方案只能是彻底的开式热泵精馏即完全自热精馏流程！

Yb2021

   空气精馏只是环境温度以下的一个普通的精馏过程，并没有任何特殊之处！