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1、2004年第10期節(jié)能(總第267期)ENERGYCONSERVATION19化工節(jié)能中的熱泵精餾工藝流程分析121許維秀,朱圣東,李其京(1荊門職業(yè)技術(shù)學院化工系,湖北荊門448000;2武漢化工學院,湖北荊門430073)摘要:介紹了幾種典型的精餾熱泵流程,分析了它們的特點、應(yīng)用條件及節(jié)能效果,供進行熱泵精餾可行性設(shè)計時參考。關(guān)鍵詞:熱泵;精餾;節(jié)能+中圖分類號:TQ0515;TQ02813文獻標識碼:A文章編號:1004
2、-7948(2004)10-0019-04化工行業(yè)是能耗大戶,其中精餾又是能耗極高根據(jù)熱泵所消耗的外界能量不同,熱泵精餾可的單元操作,而傳統(tǒng)的精餾方式熱力學效率很低,能分為蒸汽加壓方式和吸收式兩種類型。[1~6]量浪費很大。在今天能源價格不斷上漲的情況下,1蒸汽加壓方式如何降低精餾塔的能耗,充分利用低溫熱源,已成為蒸汽加壓方式熱泵精餾有兩種:蒸汽壓縮機方人們普遍關(guān)注的問題。對此人們提出了許多節(jié)能措式和蒸汽噴射式。施,通過大量的理論分析、實驗研究以及工業(yè)應(yīng)用表11蒸汽壓縮機方式明其中節(jié)能效果十分顯著的便是熱泵
3、精餾技術(shù)。熱蒸汽壓縮機方式又可分為間接式、塔頂氣體直泵精餾是把精餾塔塔頂蒸汽加壓升溫,使其用作塔接壓縮式、分割式和塔釜液體閃蒸再沸式流程。底再沸器的熱源,回收塔頂蒸汽的冷凝潛熱。111間接式熱泵精餾在下述場合應(yīng)用,有望取得良好效果:當塔頂氣體具有腐蝕性或塔頂氣體為熱敏性產(chǎn)(1)塔頂和塔底溫差較小,因為壓縮機的功耗主品或塔頂產(chǎn)品不宜壓縮時,可以采用間接式熱泵精要取決于溫差,溫差越大,壓縮機的功耗越大。據(jù)國餾,見圖1,它主要由精餾塔、壓縮機、蒸發(fā)器、冷凝外文獻報導,只要塔頂和塔底溫差小于36,就可器及節(jié)流閥等組
4、成。這種流程利用單獨封閉循環(huán)的以獲得較好的經(jīng)濟效果。工質(zhì)(冷劑)工作:冷劑與塔頂物料換熱后吸收熱量(2)沸點相近組分的分離,按常規(guī)方法,蒸餾塔蒸發(fā)為氣體,氣體經(jīng)壓縮提高壓力和溫度后,送至塔需要較多的塔盤及較大的回流比,才能得到合格的釜加熱釜液,而本身凝結(jié)成液體。液體經(jīng)節(jié)流減壓產(chǎn)品。而且加熱用的蒸汽或冷卻用的循環(huán)水都比較后再去塔頂換熱,完成一個循環(huán)。于是塔頂?shù)蜏靥幎?。若采用熱泵技術(shù),一般可取得較明顯的經(jīng)濟效的熱量,通過冷劑的媒介傳遞到塔釜高溫處。在此益。流程中,制冷循環(huán)中的冷劑冷凝器與塔釜再沸器合(3)工廠蒸汽供應(yīng)
5、不足或價格偏高,有必要減少為一個設(shè)備。在此設(shè)備中冷劑冷凝放熱而釜液吸熱蒸汽用量或取消再沸器時。蒸發(fā)。(4)冷卻水不足或者冷卻水溫偏高、價格偏貴,間接式熱泵精餾的特點是:(1)塔中要分離的產(chǎn)需要采用制冷技術(shù)或其他方法解決冷卻問題時。品與冷劑完全隔離;(2)可使用標準精餾系統(tǒng),易于(5)一般蒸餾塔塔頂溫度在38~138之間,如設(shè)計和控制;(3)與塔頂氣體直接壓縮式相比較,多果用熱泵流程對縮短投資回收期有利就可以采用,一個熱交換器(即蒸發(fā)器),壓縮機需要克服較高的但是如果有較便宜的低壓蒸汽和冷卻介質(zhì)來源,用溫差和壓力
6、差,因此,其效率較低。熱泵流程就不一定有利。考慮到工質(zhì)的化學穩(wěn)定性,間接式熱泵精餾應(yīng)(6)蒸餾塔底再沸器溫度在300以上,采用熱用的溫度范圍限制在130左右,而許多有機產(chǎn)品泵流程往往是不合適的。的精餾塔卻在較高的溫度下操作。與普通制冷劑相以上只是對一般情況而言,對于某個具體工藝比,水的化學和熱穩(wěn)定性好,泄漏時對人和臭氧層無過程,還要進行全面的經(jīng)濟技術(shù)評定之后才能確定。負效應(yīng),價格便宜,而且具有極好的傳熱特性,在熱節(jié)能2004年第10期20E
7、NERGYCONSERVATION(總第267期)交換中所需的換熱面積較小,特別適合精餾塔底溫獨工質(zhì)循環(huán)式熱泵精餾比常規(guī)精餾的總投資費用度較高的精餾系統(tǒng)。表1是以水為工質(zhì),用間接式大,但回收期短,一般在一年之內(nèi)。熱泵精餾分離乙苯-對二甲苯的節(jié)能結(jié)果。雖然單圖1間接式熱泵精餾流程圖圖2塔頂氣體直接壓縮式熱泵精餾流程圖圖3分割式熱泵精餾流程圖表1不同熱泵精餾流程處理乙苯-對二甲苯冷凝介質(zhì),必須在較高塔壓下分離某些易揮發(fā)物質(zhì)溶液的節(jié)能及經(jīng)濟效果的場合。塔頂直接間接式熱耗能及費用常規(guī)精餾塔頂氣體直接壓
8、縮式熱泵精餾應(yīng)用十分廣泛,熱泵精餾泵精餾如丙烯-丙烷的分離采用該流程,其熱力學效率可蒸汽/th-12600以從36%提高到81%,節(jié)能和經(jīng)濟效益非常顯電/kW0135015503-1著。某廠采用熱泵精餾的結(jié)果見表2,由此可見,當冷卻水/mh1400120140-1選用熱泵精餾時,能源費用急劇下降,此時,冷卻水蒸汽/元h507020-1溫度已不再是決定因素,精餾塔
