外行学空分(88)一一热泵技术在精馏中的运用(7)

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/ x0 w* A* V3 _  [# q1 Y# Z) w   现在将热泵技术在精馏中的运用主要内容总结如下。
) x: Z, O- Q% ^* }% [& Z4 G5 v   一，热泵是一种可以能够使热量从低温物体向高温物体输送的装置和技术，从基本的原理上可以分为压缩式热泵和吸收式热泵，从表现形式可以分为闭式热泵和开式热泵。热泵本质上是热力学第二定律表现方式之一的卡诺循环的逆循环。
  二，热泵技术在精馏中的运用最原始的方案（技术原型）是采用独立的闭式热泵装置代替蒸汽和冷却水实现给精馏再沸器供热和从精馏冷凝器输出热量，这就是所谓的闭式热泵精馏，但闭式热泵在精馏上的运用并不普遍，在精馏上广泛运用的是所谓的开式热泵，运用于精馏过程供冷供热的开式热泵具有以下的特点，热泵循环工质是从精馏塔引出的精馏原料气，精馏中间产物及低沸点组分产品。热泵循环工质气体直接压缩（组分沸点在环境温度以上的精馏过程）或复热常温压缩！减压后的热泵循环工质液体直接加入精馏塔作为回流液或者下降液参与精馏过程。
% f+ I8 T2 Q  N" S. G   三，在精馏中运用的闭式热泵可以选用常规热泵循环工质，也可以选用精馏原料和精馏产品及精馏过程中间产物作为循环工质，其中常规循环工质只适用于精馏产品纯组分沸点和环境温度相距不远的情况，而在精馏产品纯组分沸点和环境温度相距甚远的情况下，只能选用精馏原料和精馏产品纯组分及精馏过程中间物作为闭式热泵的循环工质。
1 @, i' U8 o: S4 [! `/ @4 \& Z   四，采用以精馏原料和低沸点纯组分为循环工质的闭式热泵精馏流程根据不同产品方案可以简化优化出二元物系完全自热的三个开式热泵精馏根流程，一个是以精馏原料为循环工质制取单个纯组分的单塔流程(包括两个蒸馏工艺方案和冷凝工艺方案子流程)，一个是以精馏原料为循环工质可以同时制取两个纯组分的双塔流程即以精馏原料气为循环工质的一拖二开式热泵供冷供热精馏工艺方案，一个是以低沸点纯组分为循环工质可以同时制取两个纯组分的单塔流程即标准常规开式热泵供冷供热精馏工艺方案。
  五，无论是采用闭式热泵精馏流程还是开式热泵精馏流程都存在一个常规精馏流程中不存在的所谓热量平衡问题，当然这个热量平衡不是一个一般的问题，而是有其特定含义的。正是由于这个问题的存在，在精馏产品纯组分沸点在环境温度以上的情况下，一般不采用完全自热的开式热泵精馏流程，而是采用单热泵和多热泵技术对常规精馏流程进行改进从而大幅度降低蒸汽和冷却水消耗。在环境温度以下的精馏过程，开式热泵一膨胀制冷液化过程成为了开式热泵精馏流程的必要前提条件。
  六，在环境温度以上的精馏过程，热泵循环工质压缩机只能在接近精馏产品纯组分沸点附近下运行而不能在环境温度附近进行常温压缩，在环境温度以下的精馏过程，热泵压缩机既可以在精馏产品沸点附近运行也可以通过增设复热换热器实现常温压缩，这就是深冷压缩和复热常温压缩，无论是采用低温压缩（深冷压缩）还是采用复热常温压缩，在现在的工程条件下，完全自热的开式热泵精馏流程均存在冷量缺口（本质上是液体亏损），开式热泵一膨胀制冷和液化都是开式热泵精馏实现稳态化运行必要的前提条件。