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什么是热泵精馏系统?它的工作原理、特点和类型你都知道吗?

化工707  · 公众号  ·  · 2017-11-08 19:00

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亲爱的旁友们,前面我们讲了这么多关于精馏的话题,可是你知道什么是热泵精馏系统吗?什么,不知道?出去千万不要说你是干化工的!不过,也不要着急,小七今天就来给大家说说什么是热泵精馏系统。


今天我们的热泵系统有以下几个内容:

  • 什么是精馏热泵系统?它的工作原理是什么?

  • 精馏热泵系统有哪些流程?

  • 精馏热泵系统吧的应用范围是什么?

什么是精馏热泵系统


按照热力学第二定律,为了从温度较低的塔顶冷凝器中取出热量,同时又把这部分热量送入到温度较高的塔釜再沸器中,外界必须向精馏系统做功,这相当于用泵或压缩机把热量从温度较低的塔顶送到温度较高的塔釜,这样将精馏塔与制冷循环结合就构成了热泵精馏系统。



热泵系统的工作原理是什么?


热泵系统的工作原理:如下图所示,来自蒸发器的低温低压蒸气经压缩机升温升压,达到所需温度和压力的蒸气流经冷凝器,蒸气放出热量,降温冷凝成液相,经节流膨胀后压力继续下降。低压液相工质流入蒸发器后,由于沸点很低,很容易吸收热量再蒸发,又形成低温低压蒸气。



如果把蒸发器放入低品位热源中吸收热量,则吸收了热量的蒸气再进入压缩机,如此循环,就能使低温热量不断流到温度较高的地方,实现热量的有效回收利用,其代价是不断给压缩机提供机械能或电能。


热泵精馏系统有什么特点?



热泵精馏系统的特点如下:


  • 热泵系统中压缩机消耗的能量。是唯一由外界提供的能量,它比再沸器直接加热消耗的能量少得多,一般只相当于后者的20—40%,由此可见热泵节约能耗的作用。

  • 常规的精馏塔是用外来介质从塔顶冷凝器取走热量,同时利用外来介质向塔釜加入热量 。

  • 塔顶温度低于塔底温度 。

  • 深冷分离中采用将精馏塔与制冷循环结合起来 ,使塔顶热量传给塔底,而热泵精馏系统用“泵”(压缩机)把热量从低温处送到高温处。

热泵精馏系统有哪些流程?


根据精馏塔中物料的性质,可选择的热泵流程有机械式热泵和吸收式热泵两类。


机械式热泵是以输入一定量的机械功为代价,通过热力循环,实现热量由低温物体转移到高温物体,供用户用热的一种装置。



吸收式热泵是一种利用低品位热源,实现将热量从低温热源向高温热源泵送的循环系统。是回收利用低温位热能的有效装置,具有节约能源、保护环境的双重作用。



其中,机械式热泵又分为一般制冷精馏过程、精馏塔闭式热泵系统、精馏塔开式热泵系统和蒸汽喷射式热泵精馏几种流程:


一般制冷精馏过程



一般制冷精馏过程:制冷循环对精馏塔顶冷凝器提供冷剂。



精馏塔闭式热泵流程



精馏塔闭式热泵流程:制冷循环系统对塔顶冷凝器提供冷剂之外还对塔釜提供热剂。通过制冷循环工质为媒介,将精馏塔低温处的热量输送到塔釜高温处。闭式热泵的特点是塔内物料与制冷循环系统的工质之间是闭隔的,两个独立的系统之间无物料的接触,适用于精馏介质具有腐蚀性、热敏性的工况,或塔顶压力低需大型蒸气再压缩设备的精馏塔。



精馏塔开式热泵流程



精馏塔开式热泵流程:开式热泵流程分为A/B两种类型,分别是以塔顶馏出物为工质,塔顶蒸气直接压缩式和以塔釜出料为工质闪蒸再沸式。

开式系统比闭式系统结构简单,当塔顶蒸汽或釜液蒸气有较好的压缩特性和较大汽化热时,宜采用开式流程。


A型塔顶蒸汽再压缩



B型塔顶蒸汽再压缩



蒸汽喷射式热泵精馏



蒸汽喷射式热泵精馏:塔顶蒸汽是稍含低沸点组成的水蒸气,其一部分用蒸汽喷射泵加压升温,随驱动蒸汽一起进入塔底作为加热蒸汽,主要用于利用蒸汽的工况。



热泵精馏系统的应用范围


热泵精馏具有一定的应用范围,需要根据精馏塔工艺要求,通过准确的经济评比决定是否使用热泵精馏:

1)塔顶与塔釜温差较小,适宜使用机械式热泵;

2)塔顶温度低于环境温度又高于工质的蒸发温度,塔底温度低于工质冷凝温度的精馏塔;

3)工质蒸汽冷凝潜热较大的系统;

4)被分离物质沸点接近,相对挥发度较小,分离困难,回流比高,采用常规精馏需要大量蒸汽的场合;

5)低压运行时必须采用冷冻剂进行冷凝,为了使用冷却水或空气作为冷凝介质必须在较高压力下分离易挥发物质的场合。



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