外行学空分(84)一一热泵技术在精馏中的运用(3)

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  前文描述了闭式热泵在精馏中的运用，相对于常规的精馏闭式热泵技术的运用只是代替了蒸汽再沸器和冷却水冷凝器，精馏塔部分则和标准常规精馏完全一致。闭式热泵单独成为一个系统，与精馏系统只有热量的交换而不发生物质交换。这其实还不是严格意义上所谓的自热精馏流程。
    闭式热泵的循环工质可以是精馏的原料混合物，精馏的产品及精馏过程的中间产物或者其它合适的循环工质，采用何种循环工质其实都是等效的，并不会对精馏过程和精馏能耗产生影响，但是当选择精馏原料混合物或者精馏产品作为循环工质的时侯，这就有可能对采用闭式热泵的精馏工艺方案进行优化，这种优化主要表现在两个方面，一是热泵压缩机和精馏原料压缩机是否可以合并？二是精馏塔顶部冷凝器（即闭式热泵的低温低压换热器，热泵循环工质液体蒸发器）是否可以取消？当然这种优化必然造成热泵系统和精馏系统不但发生热量交换而且会发生物质交换！但只要能够实现稳态化运行，则这种优化不但是可行的也是有利的，只有经过这样优化后的热泵精馏工艺方案才是严格意义上的彻底开式热泵精馏流程或自热精馏流程。开式热泵精馏流程和闭式热泵精馏流程的区别有以几点，一是闭式热泵中的低温低压换热器可以取消。二是在沸点在环境温度以上的精馏过程，从精馏塔直接引出气相作为热泵循环工质压缩后在高压高温换热器（一般叫冷凝器，从精馏而言本质上是再沸器）中冷凝为循环工质液体，节流减压后进入精馏塔作为回流液。组分沸点在环境温度以下的精馏过程循环工质从精馏塔引出气体复热常温压缩或直接深冷压缩，当然如果以精馏原料气作为热泵循环工质，那么热泵循环工质的复热就可以和精馏原料气和精馏产品换热过程合并，热泵循环工质压缩机可以和精馏原料输送压缩机合并！
    对于沸点在环境温度以下的精馏过程，二元混合物来说，共有三个开式热泵精馏根流程，一个是精馏原料混合物为循环工质制取单一纯组分的单塔流程，这个流程包括两个子流程，分别是制取低沸点纯组分和高沸点纯组分的流程。一个是以精馏原料混合物为循环工质可以同时制取高沸点和低沸点组分的双塔流程。一个是以低沸点组分为循环工质可以同时制取高沸点和低沸点组分的单塔流程。
    二元物系的完全自热开式热泵精馏三个根流程，当然也适用于氧氮二元物系（空气是近似的氧氮二元物系）。