一种耦合回热式混合工质热泵的精馏塔制造技术

本申请提供的耦合回热式混合工质热泵的精馏塔，包括压缩机

【技术实现步骤摘要】
一种耦合回热式混合工质热泵的精馏塔


[0001]本申请涉及化工精馏分离
，特别涉及一种耦合回热式混合工质热泵的精馏塔
。

技术介绍

[0002]精馏是分离混合物中轻组分和重组分的重要方法
。
现有精馏塔运行时一般同时需要在塔顶冷凝器供应冷量和在塔底再沸器供应热量，分别用于轻组分的冷凝和重组分的再沸；蒸气压缩式制冷机组和热泵是作为冷源和热源的主要选择之一
。
然而对于塔顶塔底温差较大的精馏塔，常规的机械式制冷机组只能供应冷量，其冷凝器的热热量品位较低难以直接用于塔底再沸；而常规的蒸气压缩式热泵机组则只能供应热量，其冷端也难以直接用于塔顶冷凝
。
综合来看，采用常规蒸气压缩式制冷或热泵机组用于精馏塔存在能量综合利用效率不高，能耗较大的问题
。
[0003]混合工质回热式循环能在较大温度跨度内运行制冷
/
泵热，其制冷
/
泵热温跨可超过
100℃
，并可通过优化工质配比同时满足制冷
/
泵热需求，系统结构简单
、
效率较高
、
灵活性强，且尤其适合分布式冷
/
热负荷
。
通过耦合精馏塔与混合工质回热式热泵循环可实现大温跨精馏过程冷量
、
热量的高效供应
。

技术实现思路

[0004]鉴于此，有必要针对现有技术中存在缺陷提供一种能适应较大精馏塔塔顶与塔底温差
、
结构简单可靠
、
整体能耗低的耦合回热式混合工质热泵的精馏塔
。
[0005]为解决上述问题，本申请采用下述技术方案：
[0006]本申请提供了一种耦合回热式混合工质热泵的精馏塔，包括：压缩机
(101)、
后冷却器
(102)、
回热换热器
(103)、
节流元件
(104)、
冷端换热器
(105)、
塔体
(106)
和回流分配器
(107)
；其中：
[0007]混合工质经所述压缩机
(101)
增压后形成的高压混合工质进入所述后冷却器
(102)
，所述高压混合工质在所述后冷却器
(102)
进行冷却过程中释放的热量用于再沸过程，然后经所述后冷却器
(102)
的出口进入所述回热换热器
(103)
，所述高压混合工质在所述回热换热器
(103)
中被低压混合工质冷却后，经所述节流元
(104)
降温降压形成低压混合工质，所述低压混合工质进入所述冷端换热器
(105)
为塔顶冷凝提供冷量，然后经所述冷端换热器
(105)
的出口进入所述回热换热器
(103)
，并经过所述回热换热器
(103)
释放冷量后返回至所述压缩机
(101)
完成循环；
[0008]待分离物料从进料口进入所述塔体
(106)
中部，气相物料自所述进料口向上经过所述塔体
(106)
的精馏段与回流液进行传热传质，然后在所述塔体
(106)
的塔顶的所述冷端换热器
(105)
中被所述低压混合工质提供的冷量冷凝后，气相轻组分作为产品采出，而液相轻组分经所述回流分配器
(107)
分为两股，一股作为产品采出，一股回流至所述塔体
(106)
后形成回流液参与精馏；所述液相物料从所述进料口向下经过所述塔体
(106)
的提馏段与
从所述后冷却器
(102)
返回至所述塔体
(106)
的气相进行传热传质，然后所述液相物料进入所述后冷却器
(102)
被所述高压混合工质加热沸腾，产生的气相重组分返回至所述塔体
(106)
，部分液相重组分则作为产品采出
。
[0009]在其中一些实施例中，所述混合工质为多元混合物，其组元包括但不限于下列物质中的几种：氮气
、
甲烷
、
四氟化碳
、
乙烯
、
乙烷
、
丙烯
、
丙烷
、
异丁烷
、
正丁烷
、
异戊烷
、
正戊烷
、
正己烷
、R23、R41、R116、R32、R125、R143a、R22、R218、R1234yf、R1234ze(E)、R1234ze(Z)、R134a、R152a、R227ea、R236fa、R236ea、R245fa、R245ca、R356mfc、R4310mee。
[0010]在其中一些实施例中，所述冷端换热器
(105)
还连接有附加冷源
(108)
，所述后冷却器
102
连接有附加热源
(109)。
[0011]在其中一些实施例中，所述后冷却器
(102)
出口的高压混合工质分为两股，一股所述高压混合工质直接进入所述塔体
(106)
的提馏段内的高压混合工质换热管
(110)
释放热量且同时也被所述待分离物料冷却；另一股所述高压混合工质进入所述回热换热器
(103)
被所述低压混合工质冷却；然后两股高压混合工质汇合后节流形成低压混合工质
。
[0012]在其中一些实施例中，所述冷端换热器
(105)
出口的低压混合工质分为两股，一股所述低压混合工质直接进入所述塔体
(106)
的精馏段内的低压混合工质换热管
(111)
释放冷量同时也被待分离物料加热；另一股所述低压混合工质进入所述回热换热器
(103)
释放冷量用于冷却高压混合工质；然后两股低压混合工质汇合后返回所述压缩机
(101)。
[0013]在其中一些实施例中，所述回热换热器
(103)
嵌入所述塔体
(106)
内，可直接与上述物料发生换热
。
[0014]在其中一些实施例中，所述回热换热器
(103)
为逆流间壁式换热器，所述高压混合工质和所述低压混合工质直接进行间壁式回热换热
。
[0015]另外，本申请还提供了一种耦合回热式混合工质热泵的精馏塔，包括：压缩机
(101)、
后冷却器
(102)、
节流元件
(104)、
冷端换热器
(105)、
塔体
(106)、
回流分配器
(107)、
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种耦合回热式混合工质热泵的精馏塔，其特征在于，包括：压缩机
(101)、
后冷却器
(102)、
回热换热器
(103)、
节流元件
(104)、
冷端换热器
(105)、
塔体
(106)
和回流分配器
(107)
；其中：混合工质经所述压缩机
(101)
增压后形成的高压混合工质进入所述后冷却器
(102)
，所述高压混合工质在所述后冷却器
(102)
进行冷却过程中释放的热量用于再沸过程，然后经所述后冷却器
(102)
的出口进入所述回热换热器
(103)
，所述高压混合工质在所述回热换热器
(103)
中被低压混合工质冷却后，经所述节流元
(104)
降温降压形成低压混合工质，所述低压混合工质进入所述冷端换热器
(105)
为塔顶冷凝提供冷量，然后经所述冷端换热器
(105)
的出口进入所述回热换热器
(103)
，并经过所述回热换热器
(103)
释放冷量后返回至所述压缩机
(101)
完成循环；待分离物料从进料口进入所述塔体
(106)
中部，气相物料自所述进料口向上经过所述塔体
(106)
的精馏段与回流液进行传热传质，然后在所述塔体
(106)
的塔顶的所述冷端换热器
(105)
中被所述低压混合工质提供的冷量冷凝后，气相轻组分作为产品采出，而液相轻组分经所述回流分配器
(107)
分为两股，一股作为产品采出，一股回流至所述塔体
(106)
后形成回流液参与精馏；所述液相物料从所述进料口向下经过所述塔体
(106)
的提馏段与从所述后冷却器
(102)
返回至所述塔体
(106)
的气相进行传热传质，然后所述液相物料进入所述后冷却器
(102)
被所述高压混合工质加热沸腾，产生的气相重组分返回至所述塔体
(106)
，部分液相重组分则作为产品采出
。2.
如权利要求1所述的耦合回热式混合工质热泵的精馏塔，其特征在于，所述混合工质为多元混合物，其组元包括但不限于下列物质中的几种：氮气
、
甲烷
、
四氟化碳
、
乙烯
、
乙烷
、
丙烯
、
丙烷
、
异丁烷
、
正丁烷
、
异戊烷
、
正戊烷
、
正己烷
、R23、R41、R116、R32、R125、R143a、R22、R218、R1234yf、R1234ze(E)、R1234ze(Z)、R134a、R152a、R227ea、R236fa、R236ea、R245fa、R245ca、R356mfc、R4310mee。3.
如权利要求1所述的耦合回热式混合工质热泵的精馏塔，其特征在于，所述冷端换热器
(105)
还连接有附加冷源
(108)
，所述后冷却器
102
连接有附加热源
(109)。4.
如权利要求1所述的耦合回热式混合工质热泵的精馏塔，其特征在于，所述后冷却器
(102)
出口的高压混合工质分为两股，一股所述高压混合工质直接进入所述塔体
(106)
的提馏段内的高压混合工质换热管
(110)
释放热量且同时也被所述待分离物料冷却...

【专利技术属性】
技术研发人员：公茂琼，王昊成，鹿丁，郭浩，董学强，
申请(专利权)人：中国科学院理化技术研究所，
类型：发明
国别省市：