精馏节能技术.pdf

热泵精馏工艺分析 化工行业是能耗大户 ,其中精馏又是能耗极高的单元操作，而传统的精馏方式热力学效率很 低，能量浪费很大。 如何降低精馏塔的能耗， 充分利用低温热源， 已成为人们普遍关注的问 题 .对此人们提出了许多节能措施，通过大量的理论分析、实验研究以及工业应用表明其中 节能效果比较显著的是热泵精馏技术。 热泵精馏是把精馏塔塔顶蒸汽加压升温， 使其用作塔 底再沸器的热源，回收塔顶蒸汽的冷凝潜热。 热泵精馏在下述场合应用，有望取得良好效果： （1)塔顶和塔底温差较小 ,因为压缩机的功耗主要取决于温差，温差越大，压缩机的功耗越 大。据国外文献报导 ,只要塔顶和塔底温差小于 36 ℃，就可以获得较好的经济效果。 (2)沸点相近组分的分离，按常规方法，蒸馏塔需要较多的塔盘及较大的回流比，才能得到 合格的产品，而且加热用的蒸汽或冷却用的循环水都比较多 .若采用热泵技术一般可取得较 明显的经济效益 . (3)工厂蒸汽供应不足或价格偏高 ,有必要减少蒸汽用量或取消再沸器时。 (4 ）冷却水不足或者冷却水温偏高、价格偏贵 ,需要采用制冷技术或其他方法解决冷却问题 时。 (5)一般蒸馏塔塔顶温度在 38~138 ℃之间，如果用热泵流程对缩短投资回收期有利就可以采 用，但是如果有较便宜的低压蒸汽和冷却介质来源，用热泵流程就不一定有利 . (6）蒸馏塔底再沸器温度在 300 ℃以上，采用热泵流程往往是不合适的。 以上只是对一般情况而言 ,对于某个具体工艺过程 ,还要进行全面的经济技术评定之后才能确 定。 根据热泵所消耗的外界能量不同，热泵精馏可分为蒸汽加压方式和吸收式两种类型 1.蒸汽加压方式 蒸汽加压方式热泵精馏有两种：蒸汽压缩机方式和蒸汽喷射式。 1.1 蒸汽压缩机方式 蒸汽压缩机方式又可分为间接式、 塔顶气体直接压缩式、 分割式和塔釜液体闪蒸再沸式流程。 1.1 。1 间接式 当塔顶气体具有腐蚀性或塔顶气体为热敏性产品或塔顶产品不宜压缩时 ,可以采用间接式热 泵精馏，见图 1. 图 1 间接式热泵精馏流程图 它主要由精馏塔、压缩机、蒸发器、 冷凝器及节流阀等组成。 这种流程利用单独封闭循环的 工质（冷剂）工作：冷剂与塔顶物料换热后吸收热量蒸发为气体，气体经压缩提高压力和温 度后，送至塔釜加热釜液，而本身凝结成液体。液体经节流减压后再去塔顶换热 ,完成一个 循环。 于是塔顶低温处的热量， 通过冷剂的媒介传递到塔釜高温处。 在此流程中， 制冷循环中的冷 剂冷凝器与塔釜再沸器合为一个设备。在此设备中冷剂冷凝放热而釜液吸热蒸发。 间接式热泵精馏的特点是： （1）塔中要分离的产品与冷剂完全隔离 ; (2)可使用标准精馏系统，易于设计和控制 ; (3 ）与塔顶气体直接压缩式相比较，多一个热交换器（即蒸发器） ,压缩机需要克服较高的 温差和压力差 ,因此其效率较低。 考虑到工质的化学稳定性，间接式热泵精馏应用的温度范围限制在 130℃左右，而许多有机 产品的精馏塔却在较高的温度下操作。 与普通制冷剂相比， 水的化学和热稳定性好， 泄漏时对人和臭氧层无负效应，价格便宜，而 且具有极好的传热特性， 在热交换中所需的换热面积较小， 特别适合精馏塔底温度较高的精 馏系统。 表 1 是以水为工质，用间接式热泵精馏分离乙苯 -对二甲苯的节能结果。虽然单独工质循环 式热泵精馏比常规精馏的总投资费用大，但回收期短，一