[实用新型]一种压缩过程带内冷却的开式热泵精馏系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种精馏系统，具体涉及一种压缩过程带内冷却的开式热泵精馏系统。

背景技术

大多数的化工生产中都存在物料分离过程，分离过程的能耗占生产总能耗的40%左右，其中95%的能耗又为精馏、蒸馏、干燥、蒸发、浓缩等过程所消耗。在常规精馏塔的操作流程中，塔底再沸器所输入的能量大约有95％在塔顶被冷却介质带走，这些能量大多数最终变成废热进入环境，造成巨大的能源浪费。热泵精馏技术是一种实现精馏过程节能的有效技术手段，这种系统中靠热泵装置将塔顶气态物料冷凝成液态，并将冷凝热的温度提高，用作塔釜再沸器的热源，从而实现能量的循环利用，全部或部分省去塔釜物料加热所需的蒸汽和塔顶物料冷凝所需的冷却水，达到减少公用工程消耗的目的。

热泵精馏系统有“开式”和“闭式”两种形式，其中开式热泵精馏系统的构成如附图1所示，压缩机从塔顶抽吸气态挥发物，经压缩后升压升温进入冷凝器，塔底液态混合物料由溶液循环泵送入冷凝器，塔底液态混合物料与压缩机的高温排气在冷凝器内换热，前者升温后回到精馏内再沸，后者则冷凝成液态进入回流罐成为塔顶出料，如此从而实现精馏塔内不同组分的分馏。整个系统需要输入机械功，用于驱动压缩机，该系统实现了塔顶冷凝热的循环使用，从而实现了节省塔釜加热蒸汽和塔顶冷却介质的效果。与闭式热泵精馏系统相比，开式系统的构成更为简单，系统热效率一般也更高。

并非所有的精馏系统均适合采用热泵精馏工艺实现节能，热泵装置适于塔顶和塔釜温差不太大的系统，一般温差不宜超过30～50℃。对于塔顶和塔釜温差比较大的精馏系统则难于使用传统的热泵装置，主要限制因素是塔顶和塔釜温差大会导致压缩机的压力比升高，进而导致压缩机的排气温度过高，可能超过压缩机的工作温度安全极限，使压缩机难以正常工作。对于这种塔顶和塔底温差较大的精馏系统，解决压缩机排气温度过高的技术手段是采用带有中间冷却器的两级压缩机，但这种方案导致压缩机本身的复杂程度和成本大幅度提高，可靠性下降；同时，这种方案最大的问题是中间冷却器要将塔顶物料冷凝热的相当一部分释放掉，无法用于塔釜加热，因此系统的综合能效比和经济性下降；此外，压缩机中间冷却器还要消耗冷却水或冷却空气，进一步增加了系统的运行成本。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术存在的以上问题，提供一种压缩过程带内冷却的开式热泵精馏系统，能够解决传统开式热泵精馏系统在这种情况下因压缩机排气温度过高而无法正常工作及可靠性降低的问题，并能够杜绝因使用两级压缩机所带来的复杂性和成本提高、能源利用率降低、经济性不佳等缺点。

为实现上述目的，达到上述技术效果，本实用新型通过以下技术方案实现：

一种压缩过程带内冷却的开式热泵精馏系统，包括精馏塔，所述精馏塔分别与回流阀和压缩机连接，所述回流阀与回流罐连接，所述压缩机与所述回流罐之间通过冷凝器连接，所述冷凝器与溶液循环泵连接，所述溶液循环泵还与所述精馏塔连接，所述压缩机与所述回流罐之间设有一个塔顶冷凝物料喷液管路，所述塔顶冷凝物料喷液管路上设有一个流量控制阀，所述压缩机的排气口设有压缩机排气温度传感器，所述压缩机排气温度传感器通过信号线与电控元件连接。

进一步的，所述电控元件与所述喷液流量控制阀的执行机构由电气线路连接。

进一步的，所述喷液管路的一端与所述压缩机吸气结束并封闭、且尚未开始排气的工作腔相连，另一端与所述回流罐内液面以下的部位相连。

进一步的，所述喷液流量控制阀及其电控元件做成整体式结构。

优选的，所述喷液流量控制阀带有一个感温包和一个压力执行元件，所述感温包与所述压力执行元件通过毛细管相连；所述感温包安装于压缩机排气管道上，感温包内密闭地充注有感温介质，所述感温介质的压力通过所述压力执行元件直接驱动所述喷液流量控制阀的阀芯，系统中省去压缩机排气温度传感器和喷液流量控制阀的电控元件。

本实用新型的有益效果是：

1）回流罐内少量的液态塔顶冷凝物料在喷液流量控制阀的控制下喷入压缩机吸气结束并封闭之后的工作腔中，能够实现压缩机压缩过程的内冷却，从而可提高压缩机的压力比并降低排气温度，使压缩机能够适应塔顶和塔釜温差较大的工作场合。

2）喷液流量控制阀的开度由压缩机排气温度信号反馈控制，由此可根据压缩机排气温度的设定要求，精确控制喷入压缩机工作腔内的液态塔顶物料量，进而将压缩机的排气温度控制在工艺许可的安全范围内，保证压缩机的工作安全与运行可靠性。