一种适用于大温差的闭式热泵精馏系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种精馏系统，具体涉及一种适用于大温差的闭式热泵精馏系统。
【背景技术】
[0002]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。
[0003]热泵精馏系统中的热泵有“开式”和“闭式”两种形式，其中闭式热泵精馏系统的构成如附图1所示，由压缩机、蒸发器、冷凝器、膨胀阀、冷媒储液罐等构成封闭的热泵装置。热泵装置的蒸发器将塔顶的气态物料冷凝成液态产品，一部分进入回流罐通过回流泵回流到塔内，其余为塔顶产品出料；压缩机驱动封闭在热泵装置内的冷媒构成循环，将蒸发器吸收的塔顶物料冷凝热提高温度品位后送入冷凝器。制冷剂膨胀阀用于保持蒸发器和冷凝器的工作压力及温差；塔釜液态混合物料被溶液循环泵送入热泵装置的冷凝器加热，实现不同组分的分馏。系统需要输入机械功，用于驱动压缩机。热泵精馏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。
[0004]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大的系统，一般温差不宜超过30?50°C ο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。对于这种大温差的精馏系统，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；这种方案最大的问题是中间冷却器要将蒸发器从塔顶吸收的热量的相当一部分释放掉，无法用于塔釜加热，因此系统经济性下降；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】
[0005]本实用新型的目的在于克服现有技术存在的以上问题，提供一种适用于大温差的闭式热泵精馏系统，能够主动控制压缩机的排气温度，保证压缩机安全工作。
[0006]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:
[0007]—种适用于大温差的闭式热泵精馏系统，包括精馏塔，所述精馏塔与回流泵连接，还与蒸发器连接，所述回流泵和所述蒸发器都与回流罐连接，所述蒸发器还分别与膨胀阀和压缩机连接，所述压缩机还与冷凝器连接，所述蒸发器和所述冷凝器都与冷媒储液罐连接，所述冷凝器还与容易让循环泵和所述精馏塔连接，所述压缩机与所述冷媒储液罐的封闭工作腔之间设有一个喷液管路，所述喷液管路上设有流量控制阀，所述压缩机的排气口设有压缩机排气温度传感器，所述流量控制阀与所述压缩机排气温度传感器之间通过电控元件连接。
[0008]进一步的，所述蒸发器，所述膨胀阀，所述压缩机，所述冷媒储液罐，所述冷凝器，所述喷液管路，所述流量控制阀，所述电控元件和所述压缩机排气温度传感器组成了热泵
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[0009]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；另一端与所述冷媒储液罐内液面以下的部位相连。
[0010]进一步的，所述流量控制阀及其所述电控元件为整体式结构。
[0011]优选的，所述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流量控制阀的阀芯，系统中省去所述压缩机排气温度传感器和所述流量控制阀的电控元件。
[0012]本实用新型的有益效果是:
[0013]I)少量的液态冷媒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，从而可同时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。
[0014]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冷媒量，进而将压缩机的排气温度控制在安全的范围内，保证压缩机的工作安全与运行可靠性。
[0015]3)相比于使用两级压缩机来解决系统高压力比的方案，本实用新型的压缩机结构更为简单，基本与单级压缩机相当，也不存在因为压缩机中间冷却器所带来的能源利用率下降，系统复杂性和成本提高、安全可靠性降低，需要消耗额外的冷却介质等问题。
[0016]4)本实用新型所提出的技术方案，使塔顶和塔釜温差较大的精馏塔使用闭式热泵循环利用塔顶冷凝热，进而实现整个精馏装置的节能具有可行性。
[0017]上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本实用新型的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本实用新型的【具体实施方式】由以下实施例及其附图详细给出。
【附图说明】
[0018]此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中:
[0019]图1是为传统的闭式热泵精馏系统构成示意图；
[0020]图2是本实用新型适用于大温差的闭式热泵精馏系统的实施例1的示意图；
[0021]图3是本实用新型适用于大温差的闭式热泵精馏系统的实施例2的示意图。
[0022]图中标号说明:
[0023]1、精馏塔，2、回流泵，3、回流罐，4、蒸发器，5、膨胀阀，6、压缩机，7、冷媒储液罐，8、冷凝器，9、溶液循环泵，10、热泵装置，11、喷液管路，12、流量控制阀，13、电控元件，14、压缩机排气温度传感器。
【具体实施方式】
[0024]下面将参考附图并结合实施例，来详述本实用新型的