閉式熱泵的模擬計算流程如圖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,泡點溫度的循環(huán)工質(zhì)進入塔頂冷凝器,為使冷凝器冷劑足夠,假設(shè)冷劑出口仍含有1%摩爾分數(shù)的液體。為保證進入壓縮機的不含氣體,還需設(shè)過熱器,將工質(zhì)過熱到露點以上1 ℃。上述2點都是在實際工程設(shè)計時必須考慮的問題,取多少裕度則根據(jù)具體情況而定。工質(zhì)進入壓縮機提升壓力后,再進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)流到初始壓力1MPa,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荷要求。當然工質(zhì)所能提供的熱負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算結(jié)果。該循環(huán)工質(zhì)流量應(yīng)當取基本工況計算得到的回流量1616kmol/h和塔頂上升氣量1723kmol/h之間的某個數(shù)值。需要特別注意的是同一個工質(zhì)流量需要同時滿足塔的冷凝器和再沸器2個熱負荷要求。而這2個熱負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)流后壓力等多個因素之間進行平衡,務(wù)使達到最適宜的工藝參數(shù)匹配。

壓縮機出口壓力的確定原則和方法

       壓縮機出口壓力的確定原則主要是壓縮后的溫度應(yīng)當滿足塔釜再沸器的傳熱溫差要求,通�？紤]仍然是冷熱物料的溫差應(yīng)當在10℃左右,以保證有足夠的推動力。

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)當是節(jié)流后的溫度應(yīng)當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。