热泵精徭工艺分析化工行业就是能耗大户，其中精镭又就是能耗扱鬲得单元揀作，而传统得精餾方式热力学效率很低，能量浪费很大。

如何降低精憎塔得能耗，充分利用低温热源，已成为人们普遍关注得问题。

对此人们提出了许多节能措施，通过大董得理论分析、实验研究以及工业应用表明其中节能效果比较显著得就是热泵精憎技术。

热泵精馅就是把精馅塔塔顶蒸汽加压升温，使其用作塔底再沸器得热源，回收塔顶蒸汽得冷凝潜热。

热泵精餾在下述场合应用，有望取得良好效果：(1)塔顶与塔底温差较小，因为压缩机得功耗主要取决于温差，温差越大，压缩机得功耗越大。

損国外文献报导，只要塔顶与塔底温差小于36°C,就可以获得较好得经济效果。

(2)沸点相近纽分得分离，按常规方法，蒸惚塔需要较多得塔盘及较大得回流比，才能得到合格得产品，而且加热用得蒸汽或冷却用得循环水都比较多。

若釆用热泵技术一般可取得较明显得经济效益。

(3)工厂蒸汽供应不足或价格偏商，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、价格偏喷■，需要釆用制冷技术或其她方法解决冷却问題吋。

(5)—般蒸憎塔塔顶温度在38〜138°C之间，如果用热泵流程对缩短投资回收期有利就可以釆用，但就是如果有较便宜得低压蒸汽与冷却介质来源，用热泵流程就不一定有利。

(6)蒸餾塔底再沸器温度在300°C以上，釆用热泵流程往往就是不合适得。

以上只就是对一般请况而言，对于某个具体工艺过程，还要进行全面得经济技术评定之后才能确定。

根据热泵所消耗得外界能量不同，热泵赭憎可分为蒸汽加压方式与吸收式两种类型J蒸汽加压方式蒸汽加压方式热泵箱憎有两种：蒸汽压缩机方式与蒸汽喷射式。

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.分割式与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，可以釆用间接式热泵精徭，见图1o图1间接式热泵精馅流程图它主要由祷惚塔、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得工质(冷剂)工作：冷剂与塔顶物料换热后吸收热董蒸发为气体，气体经压缩提高压力与温度后，送至塔釜加热釜液，而本身，親结成液体。

液体经节流减压后再去塔顶换热，完成一个循环。

于就是塔顶低温处得热董，通过冷剂得媒介传递到塔釜高温处。

在此流程中，制冷循环中得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。

间接式热泵精鶴得特点就是：(1)塔中要分离得产品与冷剂完全隔离；(2)可使用标准精餾系统，易于设计与控制；(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)，压缩机需要克服较离得温差与压力差，因此其效率较低。

考虑到工质得化学稳定性，间接式热泵箱镭应用得温度范围限制在130°C左右，而许多有机产品得精馅塔却在较商得温度下操作。

与普通制冷剂相比，水得化学与热稳定性好，泄漏时对人与臭氧层无负效应，价格便宜，而且具有极好得传热特性，在热交换中所需得换热面积较小，特别适合精憎塔底温度较高得赭馅系统。

表1就是以水为工质，用间接式热泵精馅分离乙苯-对二甲苯得节能结果。

虽然单独工质循环式热泵精馅比常规箱憎得总投资费用大，但回收期短，一般在一年之内。

耗能忌黄用常规精偶塔顶直接间接式热热泵精谓泵精谄熬汽十h 26 4) 0电Z 0 1350 1550冷却水E・h 1400 120 140蒸汽•示h ,07 0 20电元・h 0 X7.75 100.75冷却水元• h 45. 5 4.9 4 55总操作费用元小552 5 91.65 1()5.3节能敷益元,h 0 4仇防447. 2投资回收期年U 0.3 4 23麦1不同热泵精餾流程处理乙苯-对二甲苯溶液得节能及经济效果J 1. 2塔顶气体直接压缩式塔顶气体直接压缩式热泵精憎就是以塔顶气体作为工质得热泵，其流程见图2,精憎塔顶气体经压缩机压缩升温后进入塔底再沸器，冷凝放热使釜液再沸，冷凝液经节流阀城压降温后，一部分作为产品出料，另一部分作为精馅塔顶得回流。

图2塔顶气体直接压缩式热泵精憎流程图塔顶气体直接压缩式热泵精馅得特点就是:(1) 所需得载热介质就是现成得；(2) 因为只需要一个热交换器(即再沸器)，压缩机得压缩比通常低于单独工质循环式得压缩 比； (3) 系统简单，稳定可靠。

塔顶气体直接压缩式热泵精餾适合应用在塔顶与塔底温度接近，或被分离物质因沸点接近难 以分离，必须釆用较大回流比得情况下，因此需要消耗大量加热蒸汽(即离负荷得再沸器)，或 在低压运行必须釆用冷冻剂进行冷凝。

为了使用冷却水或空乞作冷凝介质，必须在较高塔压 下分离菜些易挥发物质得场合。

塔顶气体直接压缩式热泵精餾应用十分广泛，如丙烯-丙烷得分离釆用该流程，其热力学效率 可以从3、6%提离到8、1%,节能与经济效益非常显著。

菜厂釆用热泵精餾得结果见麦2,由此可见，当选用热泵精馅时，能源费用急剧下降。

此时，冷 却水温度已不再就是决定因素，赭镭塔可在更低得压力下操作，既简化了分离过程，又降低了 设备成本。

表2不同精镭形式下丙烯-丙烷分离得节能与经济效果比较1、1、3分割式热泵 分割式热泵精憎组成及其流程如图3所示。

图3分割式热泵精馅流程图分割式热泵焙憎流程分为上、下两塔，上塔类似于直接式热泵赭馅，只不过多了一个进料口;压 缩 机下塔则类似于常规箱镭得提馅段即蒸出塔，进料来自上塔得釜液，蒸汽則进入上塔塔底。

分割式热泵精馅得节能效果明显，投资费用适中，控制简单。

分割式热泵箱憎得特点就是可通过控制分割点浓皮（即下塔进料浓度）来调节上塔得温差，从而选择合适得压缩机。

在实际设计时，分割点浓度得优化就是很必要得。

分割式热泵箱徭适用于分离体系物得相图存在恒浓区与恒柿区得大温差精馅，如乙醇水溶液、异丙醇水溶液等。

表3就是菜工厂釆用常规精馅、塔顶直接式热泵精镭与分割式热泵焙镭工艺处理异丙醇水溶液得结果。

耗能及费用常规精憾塔顶直接热泵精馆分割式热泵精谓藝汽"h」36 () 2电{)2400 1200冷却水5宀IV 1 (X)() HX) HM)萎汽/元• h- 1350 0 20电/元・厂() 16X K4冷却水•'元・h" 20总操作裁用/元小」：57(> 170 106节能效益/元小」() 2(X> 264表3不同精镭形式下异丙醇溶液分离得节能与经济效果比较从表3可以瞧出，分割式可选择单级压缩机，其耗电量大大降低；而塔顶直接式就必须选择昂贵得多级压缩机。

其耗电量几乎就是分割式得2倍。

1、1、4闪蒸再沸闪蒸再沸就是热泵得一种变型，它以釜液为工质，其流程如图4所示。

与塔顶气体直接压缩式相似，它也比间接式少一个换热器，适用场合也基本相同。

不过，闪蒸再沸在塔压高时有利，而塔顶气体直接压缩式在塔压低时更有利。

图4闪蒸再沸式热泵精憎流程图1、2蒸汽喷射式图5就是釆用蒸汽喷射泵方式得蒸汽汽提减压精憎工艺流程。

在该流程中，塔顶蒸汽就是稍含低沸点组成得水蒸乞，其一部分用蒸汽喷射泵加压升温，随駆动蒸汽一起进入塔底作为加热蒸汽。

蒸汽(40) 詆汽在传统方式中，如果进料预热需蒸汽量10,再沸器需蒸汽# 30,则共需蒸汽量40。

而在釆用蒸汽喷射式热泵得精憎中，用于进料预热得蒸汽童不变，但由于向蒸汽喷射泵供给驱动蒸汽15就可得到用于再沸器加热得蒸汽30,故蒸汽消耗量就是25,可节省37、5%得蒸汽量，所以节能效果十分显箸。

釆用蒸汽喷射泵方式得热泵赭馅具有如下优点：(1)新增设备只有蒸汽喷射泵，设备费用低；⑵蒸汽喷射泵没有转动部件，容易维修，而且维修费用低。

蒸汽喷射式热泵精餾如果在大压缩比或离真空度条件下操作，蒸汽喷射泵得驱动蒸汽量增大, 再循环效果显著下降。

因此，这种方式得热泵精憎适合应用在：(1)精餾塔塔底与塔顶得压差不大；(2)减压精镭得真空度比较低得情况下°2吸收式吸收式热泵由吸收器、再生器、冷却器与再沸器等设备纽成，常用涣化蚀水溶液或氣化钙水溶液为工质。

由再生器送来得浓涣化锂溶液在吸收器中遇到从再沸器送来得蒸汽，发生了强烈得吸收作用，不但升温而且放出热董＜Q吸〉，该热量即可用于赭镭塔蒸发器，实际上热泵得吸收器即为精憎塔得蒸发器。

浓涣化锂溶液吸收了蒸汽之后，浓度变稀，即送再生器蒸浓。

再生器所耗用得热能＜Q生〉就是热泵得原动力。

从再生器中蒸发出来得水蒸气，在冷却器中冷却、冷凝，而后送入精餾塔冷凝器，在此冷凝器中，塔顶憎出物被冷凝，而水又电新蒸发进入吸收器。

由此可见，精餾塔得冷凝器也就是热泵得再沸器，详见图6。

图6吸收式热泵精馅流程图吸收式热泵按照机内循环方向得不同可分为：冷凝器压力大于蒸发器压力得第一类吸收式热泵（I型）与蒸发器压力鬲于冷凝器压力得第二类吸收式热泵（II型）。

第一类吸收式热泵需要高温热源驱动，但不需要外界冷却水，热量能得到充分利用，主要应用于产生热水；第二类吸收式热泵可利用低品位热能直接驱动，以低温热源与冷却水之间得温差为推动力，可产生低压蒸汽。

表4吸收式热泵得特点回收余执类型、小余热形式供热温度"c 腿动能量（：（•屮值題厂CI型［卜何）低温黒冰、低压废蒸汽阿瞅）高温水、幡斗"I［型的• 100低温熱水低压废蒸汽irn- 150 砒ctlh的余热0.4X由表4可瞧出：1型吸收式热泵与II型吸收式热泵虽就是吸收式热泵得两大分支，二者原理相似，但由于驱动能量及供热量温度得差异，使二者应用条件有所不同。

一般在余热源温度较低（30〜60?C）,用热温度也较低（60〜1000 吋，可用I型热泵，其COP 值可达1、7左右，即消耗1kW驱动能，可以获得1、7kW得可用热。

而在余热源温度较高（60〜100°C）需要得供热温度也较高（100〜150°C）时，可用II型热泵，其COP值约为0、5,即每供给热泵1kW得低温余热，可以获得1>5kW温度较高得可用热，相当于不需要其它代价，就可以舟低温余热得一半左右回收利用。

吸收式热泵与压缩式热泵相比，虽然供热系数COP较小，但避免了使用动力，在动力紧张得情况下，有压缩式热泵所不可替代得优点。

吸收式热泵得优点就是：可以利用温度不离得热源作为动力，如工厂废汽、废热。

除功率不大得溶液泵外没有转动部件，设备维修方便，耗电量小，无噪音。

缺点就是热效率低，需要较高得投资，使用寿命不长。

因此只有在产热量很大、而温皮提升要求不商，并且可用废热直接驱动得情况下，吸收式热泵得工业应用才具有较大得吸引力。

以下就是吸收式热泵得应用举例。

日本某化工厂用II型热泵回收精憎塔有机蒸汽得余热8. 5t/ho 80C得有机余热蒸汽进入热泵得发生器与蒸发器，由吸收器将100C得热水加热到125〉C,经闪蒸获得1kg/cm2（表压）120°C得蒸汽4、25t/h,热泵一年运行以8000h计算，则可节约蒸汽34000to上海通用机械研究所为上海酒薪厂研制II型热泵回收蒸餾塔顶76°C酒精蒸汽23222kW功能量，产生0、5kg/cm2 （表压）得蒸汽1、8t/ho据估算热泵每年收利15万元，装置费用得回收期约为1、5年。