CN201454124U - 一种带有热泵的降膜短程蒸馏装置 - Google Patents

Abstract

一种带热泵的降膜短程蒸馏装置，包括：热泵，蒸馏装置，真空装置(8)，仪表控制箱(12)，物料泵(13)等，其特征是：下釜体(1)，蒸发段(2)，气液传质段(3)，分凝段(5)，全凝段(6)，上封头(7)由下而上依次装配成共腔体、而非管道连接的蒸馏装置，在蒸馏装置内，气液传质分离段(3)、分凝段(5)、全凝段(6)下各设置一个液体收集分布器(4)。蒸发段是管内降膜换热器，全凝段是管外降膜式换热器，下釜体带有加热体。该蒸馏装置使分离介质与工质间的传热温差趋向最小，减少过程压降及温差，使热泵工质的蒸发温度与冷凝温度趋近，以获得最佳节能效果，尤其适用于易分离物系的分离。

Description

一种带有热泵的降膜短程蒸馏装置

技术领域

本实用新型属于一种液体分离装置，特别是属于一种节能的化工装置。

背景技术

蒸馏釜广泛应用于液体物料的浓缩、脱溶、脱气、提纯等化工工艺操作。它是利用被分离物料与存余物料在同一压力状态下的挥发度不同而进行分离的操作。被分离物料的挥发要靠大量的热量供给而实现，挥发气体的收集一般还要通过冷却降温使其还原到液体状态。这样的釜底加热釜顶放热的的过程，使得热效率低，绝大部分热能被变成无用的低位能排入环境，形成一定的热污染。热泵是一种能够从低温热源吸收热量，然后向高温热阱放出热量的装置。利用热泵技术将低温位挥发气体的热量转移到高温态的存余物料中，达到既制冷又加热的双重目的，是目前蒸馏节能研究的热点课题。同时热泵工作过程的实现要靠输入一定的净功。热泵输出的热量与输入净功之比值定义为热泵的性能系数。研究表明，热泵的性能系数高低取决于低温热源与热阱之间的温差。一般说来，温差愈小所需的压缩功愈小，热泵的性能愈好。《化学工程》第36卷第8期(2008年8月)发表了“蒸馏过程热泵节能——热泵基本原理(陆恩锡吴震)”一文，文章在对热泵工作原理介绍的基础上，对蒸馏过程所应用的机械压缩式热泵与蒸馏装置的匹配进行了阐述。一套热泵蒸馏装置的实施须有一套巧妙而相匹配的蒸馏设备。然而文章仅介绍了蒸馏过程常用压缩式热泵的几种类型，给出了热泵与蒸馏设备的工艺可行性组合，没有涉及蒸馏设备的结构及操作优化问题。

发明内容：

为了使热泵蒸馏在更大范围获得应用，且应用效果更好，本发明的目的是提供一种带有热泵的降膜短程蒸馏装置，使分离介质与工质间的传热温差趋向最小，减少过程压降及温差，使热泵工质的蒸发温度与冷凝温度趋近，以获得最佳节能效果，尤其适用于易分离物料的分离。本发明的技术方案是：一种带有热泵的降膜短程蒸馏装置，包括：热泵——由节流器、回热器、压缩机等组成，蒸馏装置——由下釜体、蒸发段、气液传质段、液体收集分布器、分凝段、全凝段、上封头等组成，真空装置，仪表控制箱，物料泵等，其特征是：下釜体、蒸发段、气液传质段、分凝段、全凝段、上封头由下而上依次装配成共腔体、而非管道连接的蒸馏装置，在蒸馏装置内，气液传质段、分凝段、全凝段下各设置一个液体收集分布器。真空泵与上封头用管道连接使蒸馏装置形成真空，物料泵与下釜体用管道连接用于物料的循环汽化或出料，仪表控制箱用于协调热泵与蒸馏装置的有机匹配，热泵为蒸馏装置提供供热与供冷的双重服务功能。

所述的降膜短程蒸馏装置，下釜体、蒸发段、气液传质段、分凝段、全凝段、上封头由下而上依次装配成共腔体、而非管道连接的蒸馏装置，物料从蒸发到冷凝的路程短，减少管路压降引起的物料沸点升高。

所述的降膜短程蒸馏装置，在蒸发段物料以管内降膜的方式与管外热泵工质进行热量传递，消除液柱静压对物料沸点升高的影响，且能显著提高传热膜系数.

所述的降膜短程蒸馏装置，在全凝段，热泵液相工质以管外降膜的方式与管内气体传热，缩小传热温差，提高传热膜系数。

所述的降膜短程蒸馏装置，下釜体使高浓物料在釜体再次加热汽化，既相当于辅助再沸器，又克服物料浓度增加沸点升高对热泵工况的苛求，使热泵工质的冷凝可以在较低温度工况下工作。釜体加热形式可以是热水、蒸汽、导热油，也可以是电阻加热、电感加热、电磁波加热。

所述的降膜短程蒸馏装置，设置有将冷物料预热，将轻组分部分冷凝的分凝器，可有效降低热泵的压缩功。

附图说明：

图1是实施例的总体结构示意图

图中：1.下釜体  2.蒸发段  3.气液传质段  4.液体收集分布器  5.分凝段6.全凝段  7.上封头  8.真空装置  9.节流器  10.回热器  11.压缩机  12.仪表控制箱  13.物料泵

具体实施方式：

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：物料自分凝段5加入，与上升的低沸点气相轻组分经间壁换热后，从内部流入蒸发段2；分凝的轻组分由液体收集分布器4收集调节流量后部分作为气液传质段3的回流液使用。流入蒸发段2的物料经布膜分配后，在换热管内呈膜状流流下，与管外的高温高压热泵工质进行热量传递，物料中轻组分沸腾上升，高浓重组分落入下釜体1再次加热汽化，最后达到符合要求的重组分釜液排出。蒸发段2管外被冷凝成液态的工质，经节流器9减压膨胀作为全凝段6的冷媒，将该段管内轻组分气相全凝后由液体收集分布器4收集作为塔顶产物排出或部分作为回流。热泵工质在全凝段6汽化后经压缩机11压缩成高压高温气体后供蒸发段2使用。回热器10是使热泵工质液体过冷、蒸汽过热。仪表控制箱12协调热泵装置和蒸馏设备有机匹配，保证系统工作稳定可靠、处于最佳工作状态。对某些物料的分离采用真空装置8连接上封头7使蒸馏装置在负压下操作。物料泵13用于釜液循环汽化，满足釜液质量的工艺要求。

Claims (5)

1.一种带有热泵的降膜短程蒸馏装置，包括：热泵——由节流器(9)、回热器(10)、压缩机(11)等组成，蒸馏装置——由下釜体(1)、蒸发段(3)、气液传质段(3)、液体收集分布器(4)、分凝段(5)、全凝段(6)、上封头(7)等组成，真空装置(8)，仪表控制箱(12)，物料泵(13)等，其特征是：下釜体(1)，蒸发段(2)，气液传质段(3)，分凝段(5)，全凝段(6)，上封头(7)由下而上依次装配成共腔体、而非管道连接的蒸馏装置，在蒸馏装置腔内，气液传质段(3)、分凝段(5)、全凝段(6)下各设置一个液体收集分布器(4)，热泵为蒸馏装置提供供热与供冷的双重服务。

2.根据权利要求1所述的一种带有热泵的降膜短程蒸馏装置，其特征在于：蒸发段(2)是管内降膜的换热器。

3.根据权利要求1所述的一种带有热泵的降膜短程蒸馏装置，其特征在于：全凝段(6)是管外降膜的换热器。

4.根据权利要求1所述的一种带有热泵的降膜短程蒸馏装置，其特征在于：下釜体(1)带有加热体，加热形式可以是热水、蒸汽、导热油，也可以是电阻加热、电感加热、电磁波加热。

5.根据权利要求1所述的一种带有热泵的降膜短程蒸馏装置，其特征在于：设置有将冷物料预热，将轻组分部分冷凝的分凝器(5)。