閉式熱泵的模擬計(jì)算流程如圖2所示。丙烯精餾塔塔本身為常規(guī)精餾塔,為模擬閉式熱泵,另設(shè)熱泵系統(tǒng)模擬流程,如圖2右方所示。壓力為1MPa,泡點(diǎn)溫度的循環(huán)工質(zhì)進(jìn)入塔頂冷凝器,為使冷凝器冷劑足夠,假設(shè)冷劑出口仍含有1%摩爾分?jǐn)?shù)的液體。為保證進(jìn)入壓縮機(jī)的不含氣體,還需設(shè)過熱器,將工質(zhì)過熱到露點(diǎn)以上1 ℃。上述2點(diǎn)都是在實(shí)際工程設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮的問題,取多少裕度則根據(jù)具體情況而定。工質(zhì)進(jìn)入壓縮機(jī)提升壓力后,再進(jìn)入塔釜再沸器提供蒸餾所需的熱量,本身則大部分變?yōu)闅怏w。工質(zhì)再節(jié)流到初始?jí)毫?MPa,為使工質(zhì)完全回復(fù)到初始狀態(tài),還需設(shè)冷卻器,將工質(zhì)全部冷卻到泡點(diǎn)溫度,這樣就完成了工質(zhì)循環(huán)過程。

圖2　閉式熱泵流程示意圖

關(guān)鍵工藝參數(shù)及其確定原則

關(guān)鍵工藝參數(shù)

      閉式熱泵的關(guān)鍵工藝參數(shù)有:循環(huán)工質(zhì)流量;壓縮機(jī)出口壓力;循環(huán)工質(zhì)節(jié)流后壓力。

循環(huán)工質(zhì)流量的確定原則和方法

       循環(huán)工質(zhì)的流量的確定原則主要是必須滿足塔頂冷凝器和塔釜再沸器的熱負(fù)荷要求。當(dāng)然工質(zhì)所能提供的熱負(fù)荷與壓縮后壓力以及節(jié)流后壓力均有關(guān)系,但其流量大小是最重要的因素。

      該流量的確定主要應(yīng)參考丙烯塔基本工況的計(jì)算結(jié)果。該循環(huán)工質(zhì)流量應(yīng)當(dāng)取基本工況計(jì)算得到的回流量1616kmol/h和塔頂上升氣量1723kmol/h之間的某個(gè)數(shù)值。需要特別注意的是同一個(gè)工質(zhì)流量需要同時(shí)滿足塔的冷凝器和再沸器2個(gè)熱負(fù)荷要求。而這2個(gè)熱負(fù)荷又必然是大小不同的。故而必須在工質(zhì)流量、壓縮后壓力及工質(zhì)節(jié)流后壓力等多個(gè)因素之間進(jìn)行平衡,務(wù)使達(dá)到最適宜的工藝參數(shù)匹配。

壓縮機(jī)出口壓力的確定原則和方法

       壓縮機(jī)出口壓力的確定原則主要是壓縮后的溫度應(yīng)當(dāng)滿足塔釜再沸器的傳熱溫差要求,通常考慮仍然是冷熱物料的溫差應(yīng)當(dāng)在10℃左右,以保證有足夠的推動(dòng)力。

循環(huán)工質(zhì)節(jié)流后壓力的確定原則和方法

      循環(huán)工質(zhì)節(jié)流后壓力的確定原則應(yīng)當(dāng)是節(jié)流后的溫度應(yīng)當(dāng)滿足塔頂冷凝器的傳熱溫差要求,該節(jié)流后壓力設(shè)置的方法可以參考基本工況的塔頂冷凝器溫度,即節(jié)流后工質(zhì)的溫度必須低于冷凝器溫度10℃左右。