[发明专利]一种基于热泵技术的蒸馏冷凝节能工艺

说明书

发明领域

本发明属于化工过程控制领域，具体涉及到一种基于热泵技术的蒸馏冷凝节能工艺。

发明背景

蒸馏是一种热力学分离工艺，利用混合液体或液-固体系中各组分沸点不同，使低沸点组分蒸发，再冷凝以分离整个组分的单元操作过程。蒸馏涉及蒸发和冷凝两种操作。其它分离手段，如：萃取、吸附等，常需要使用系统组分以外的其它溶剂。因此，蒸馏法的优点在于不需引入新的杂质。     蒸馏有几种形式。第一，简单蒸馏的目的是使混合液逐渐汽化并使蒸气及时冷凝以分段收集的分离操作,例如:制造蒸馏水以去处其中溶解的固体杂质,还有,制造蒸馏酒以浓缩酒精，去除部分水分。第二，精馏（分馏）是在一个设备中进行多次部分汽化和部分冷凝，以分离液态混合物，其中，借助回流来实现高纯度和高回收率的分离操作。对于各组分挥发度相等或相近的混合液，为了增加各组分间的相对挥发度，可以在精馏分离时添加溶剂或盐类，这类分离操作称为特殊蒸馏，其中包括恒沸精馏、萃取精馏和加盐精馏；还有在精馏时混合液各组分之间发生化学反应的，称为反应精馏。精馏应用最广泛，例如： 将石油经过分馏可以分离出汽油、柴油、煤油和重油等多种组分。因此,蒸馏方法在工业生产和人们日常生活中有非常重要的应用。第三，蒸馏是将液体混合物加热后经受一次部分汽化的分离操作。通常，将液体混合物在一定压力下加热到一定温度，然后注入下级压力较低的容器中，突然扩容使部分液体汽化为蒸汽的过程。多个这样的过程组成的系统称多级闪蒸。它是制造蒸馏水或者海水淡化的主要方式之一。     蒸馏是耗能过程，余热回收技术的应用十分关键。余热是指受历史、技术、理念等因素的局限性，在已投运的耗能装置中，原始设计未被合理利用的显热和潜热，包括：高温废气余热、冷却介质余热、废汽废水余热、高温产品和炉渣余热、化学反应余热、可燃废气废液和废料余热等。根据调查，各行业的余热总资源约占其燃料消耗总量的17%~67%，可回收利用的余热资源约为余热总资源的60%。

余热的回收利用途径很多。一般说来，综合利用余热最好，其次是直接利用，再次是间接利用。除了高品质热源有重要用途外，事实上，低温也可以用来制热或利用吸收式热泵来提高热量的数量或温度供生产和生活使用。余热回收设备简要回顾如下。第一，热管余热回收器，是利用热管的高效传热特性及其环境适应性制造的换热装置，主要应用于工业节能领域，可广泛回收存在于气态、液态、固态介质中的废弃热源。第二，各种类型的换热器，根据冷、热流体热量交换的原理和方式基本上可分三大类即：间壁式、混合式和蓄热式，在化工生产中换热器可作为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等,应用广泛。

当前余热回收技术主要是基于将热量从高温物质传送到低温物质的传统余热利用技术。依据热力学第二定律，在自然状态下，热永远都只能由热处转到冷处，具有不可逆性。因此，传统余热回收技术达到冷热两端达到一定平衡状态下，并不能充分利用余热。这些余热回收技术可以归纳为被动式余热回收技术。

热泵是一种利用高位能使热量从低位热源流向高位热源的装置。热泵可以从低温热源中提取热量用于供热。热泵的供热量远远大于它所消耗的机械能，所以说热泵技术是一种低温余热利用的节能技术，是一种主动式传热技术，可以充分利用低品位热源，而普通的余热回收技术很难利用低品位热源。基于热泵技术的能量回收，是环境取能、节能环保的一类高新技术。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种基于热泵技术的蒸馏冷凝节能工艺。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：

步骤(1)原料注入预热器，吸收来自热泵的热量达到预热效果；

步骤(2)将经预热器预热后的原料注入蒸馏器，原料吸收来自热泵的热量，同时通过蒸馏器的进气口（出气口）调节蒸馏器内压力，控制原料的沸点，使原料的温度进一步升高，部分原料蒸发，另一部分原料变成带有余热的废料注入储热器；

步骤(3) 储热器中的废料的温度被热泵带走，当废料的温度低于预定温度时，储热器将废料排出，所述的预定温度根据实际情况或具体工艺而定。

步骤(4) 蒸馏器中部分原料蒸发后由液态变成气态产生相变，生成的气体被注入冷凝器中，其热量被热泵吸走，再次发生相变，气体变成液态产品，产品由冷凝器排出；同时蒸馏器中没有发生相变的不凝气从冷凝器排出。

所述的蒸馏器中部分原料相变生成的气体是经原料分离出来的气态产品，具有较高的温度，其热量在冷凝器中被热泵吸走并输送到预热器，传递给原料；预热器用该热量辅助预热原料，并将预热后的原料注入蒸馏器，形成热量循环。