闭式热泵的关键工艺参数及其确定原则

       闭式热泵的模拟计算流程如图2所示。丙烯精馏塔塔本身为常规精馏塔,为模拟闭式热泵,另设热泵系统模拟流程,如图2右方所示。压力为1MPa,泡点温度的循环工质进入塔顶冷凝器,为使冷凝器冷剂足够,假设冷剂出口仍含有1%摩尔分数的液体。为保证进入压缩机的不含气体,还需设过热器,将工质过热到露点以上1 ℃。上述2点都是在实际工程设计时必须考虑的问题,取多少裕度则根据具体情况而定。工质进入压缩机提升压力后,再进入塔釜再沸器提供蒸馏所需的热量,本身则大部分变为气体。工质再节流到初始压力1MPa,为使工质完全回复到初始状态,还需设冷却器,将工质全部冷却到泡点温度,这样就完成了工质循环过程。

图2　闭式热泵流程示意图

关键工艺参数及其确定原则

关键工艺参数

      闭式热泵的关键工艺参数有:循环工质流量;压缩机出口压力;循环工质节流后压力。

循环工质流量的确定原则和方法

       循环工质的流量的确定原则主要是必须满足塔顶冷凝器和塔釜再沸器的热负荷要求。当然工质所能提供的热负荷与压缩后压力以及节流后压力均有关系,但其流量大小是最重要的因素。

      该流量的确定主要应参考丙烯塔基本工况的计算结果。该循环工质流量应当取基本工况计算得到的回流量1616kmol/h和塔顶上升气量1723kmol/h之间的某个数值。需要特别注意的是同一个工质流量需要同时满足塔的冷凝器和再沸器2个热负荷要求。而这2个热负荷又必然是大小不同的。故而必须在工质流量、压缩后压力及工质节流后压力等多个因素之间进行平衡,务使达到最适宜的工艺参数匹配。

压缩机出口压力的确定原则和方法

       压缩机出口压力的确定原则主要是压缩后的温度应当满足塔釜再沸器的传热温差要求,通常考虑仍然是冷热物料的温差应当在10℃左右,以保证有足够的推动力。

循环工质节流后压力的确定原则和方法

      循环工质节流后压力的确定原则应当是节流后的温度应当满足塔顶冷凝器的传热温差要求,该节流后压力设置的方法可以参考基本工况的塔顶冷凝器温度,即节流后工质的温度必须低于冷凝器温度10℃左右。