CN114425172A - 超重力耦合热泵精馏节能成套设备 - Google Patents

Abstract

一种超重力耦合热泵精馏节能成套设备，其特征在于：包括工质罐，其通过高压液体管道与蒸发器连接，能将高压制冷剂液体分流成多个支路，以实现多个过程，在进一步实现节能目的的同时，又保证设备工作性能的稳定，增加能效，提高使用寿命，给企业、社会与环境带来特大的经济利益和社会效益。

Description

超重力耦合热泵精馏节能成套设备

技术领域

本发明涉及一种超重力热泵精馏技术领域,具体涉及一种超重力耦合热泵精馏节能成套设备。

背景技术

随着环保要求的不断提高，降低能耗、提高产品经济效益成为各行各业追求的目标。在中小型农药、医药、精细化工的生产过程中形成的有机溶剂大多可进行回收再利用，以达到降低成本、减少排放、避免污染的目的。

如已公开的中国发明专利申请（CN113457195A）高节能超重力热泵精馏设备，将超重力与热泵耦合，从而达到高节能的目的。

如何进一步增加节能效果，提高传质效率，是本领域技术人员需要一直研究改进的方向。

发明内容

为了克服背景技术的不足，本发明提供一种超重力耦合热泵精馏节能成套设备。

本发明所采用的技术方案：一种超重力耦合热泵精馏节能成套设备，包括

超重力旋转床，其壳体上形成有液体进口管、二次蒸汽进口管、二次蒸汽出口管、液体出口管；

进料循环泵，其与液体进口管连接，用于物料的进料；

蒸发器，其蒸汽出口与超重力旋转床的二次蒸汽进口管相连接，其液体进口与超重力旋转床的液体出口管相连接，用于使液体汽化；

冷凝器，其与超重力旋转床的二次蒸汽出口管相连接，用于二次蒸汽冷凝；

溶媒罐，其与冷凝器相连接，用于收集并存储有机溶剂；

热泵压缩机，其用于将低压制冷剂蒸汽转换成高压制冷剂蒸汽；

气油分离罐，其与热泵压缩机的出口连接，用于分离高压制冷剂蒸汽与高温润滑油，气油分离罐的气体出口与蒸发器之间通过第一高压蒸汽管道连接，能将高压制冷剂蒸汽输送至蒸发器，并与蒸发器内的物料进行热交换；

油冷却器，其连接气油分离罐的液体出口与热泵压缩机的入口，用于回流高温润滑油的冷却；

工质罐，其通过高压液体管道与蒸发器连接，用于高压制冷剂液体分流；

工质罐通过第一高压制冷剂液体分流管道连接第一电子节流阀，第一电子节流阀通过第一低压制冷剂液体管道连接冷凝器，能将低压制冷剂液体输送至冷凝器，并与冷凝器内的二次蒸汽进行热交换，冷凝器通过第一低压制冷剂蒸汽管道与热泵压缩机的入口连接；

工质罐通过第二高压制冷剂液体分流管道连接第二电子节流阀，第二电子节流阀通过第二低压制冷剂液体管道连接油冷却器，能将低压制冷剂液体输送至油冷却器，并与油冷却器内的高温润滑油进行热交换，油冷却器通过第二低压制冷剂蒸汽管道与热泵压缩机的入口连接。

还包括封闭循环连接的真空泵、气水分离罐、冷却器，所述真空泵与冷凝器、蒸发器、超重力旋转床相连通；

所述工质罐通过第三高压制冷剂液体分流管道连接第三电子节流阀，第三电子节流阀通过第三低压制冷剂液体管道连接冷却器，能将低压制冷剂液体输送至冷却器，并与冷却器内的循环水进行热交换，冷却器通过第三低压制冷剂蒸汽管道与热泵压缩机的入口连接。

所述第一高压制冷剂液体分流管道上设有增焓器；

所述工质罐通过第四高压制冷剂液体分流管道连接第四电子节流阀，第四电子节流阀通过第四低压制冷剂液体管道连接增焓器，能将低压制冷剂液体输送至增焓器，并与第一高压制冷剂液体分流管道内的高压制冷剂液体进行热交换，增焓器通过第四低压制冷剂蒸汽管道与热泵压缩机的中间接口连接。

所述气油分离罐的气体出口有两个，其中一个气体出口连接第一高压蒸汽管道，另一个气体出口与冷凝器之间通过第二高压蒸汽管道连接，能将高压制冷剂蒸汽输送至冷凝器，并与冷凝器内残留的低压制冷剂液体进行热交换；

所述热泵压缩机的入口处连接有气液分离罐，所述冷凝器与气液分离罐之间连接有第五低压制冷剂液体管道。

所述蒸发器采用降膜式蒸发器，所述冷凝器采用降膜式冷凝器。

所述进料循环泵与超重力旋转床的液体进口管之间设有预热器，

所述超重力旋转床的二次蒸汽出口管与冷凝器之间通过二次蒸汽换热管道相连接，所述二次蒸汽换热管道经过预热器，并能与预热器形成热交换。

还包括回流罐，所述回流罐通过管道连接冷凝器与超重力旋转床，且管道上设有回流泵。

所述超重力旋转床包括壳体、转轴以及转子组件，所述转轴可旋转地设置在壳体中心，并连接有驱使其旋转的动力源；所述转子组件包括对应设置的动盘与静盘，所述动盘与转轴固定连接，其上表面形成有若干圈同心设置的动折流圈；所述静盘固定在壳体内，并位于动盘的上方，所述静盘下表面形成有若干圈同心设置的静折流圈，所述动折流圈与静折流圈依次间隔交替设置形成曲折的折流圈通道，所述静盘形成有夹套加热室，所述夹套加热室连接有换热液进口与换热液出口；

所述蒸发器上连接有循环管道以及循环泵，所述循环管道通过进料管道与超重力旋转床的液体出口管相连接，所述循环管道通过排料管道与夹套加热室的换热液进口连接。

所述进料循环泵与超重力旋转床之间还设有平衡罐。

本发明的有益效果是：高压制冷剂液体进入工质罐内，被分流成多个支路，分别进入冷凝器、油冷却器、冷却器、增焓器等，在进一步实现节能目的的同时，又保证设备工作性能的稳定，增加能效，提高使用寿命，给企业、社会与环境带来特大的经济利益和社会效益。

附图说明

图1为本发明实施例超重力耦合热泵精馏节能成套设备的工艺流程示意图。

图2为图1中A处的放大示意图。

图3为本发明实施例超重力旋转床的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例作进一步说明：

如图1-3所示，一种超重力耦合热泵精馏节能成套设备，包括超重力旋转床1、进料循环泵2、预热器35、蒸发器3、冷凝器4、热泵压缩机6、工质罐10以及电子节流阀。

其中，所述超重力旋转床1的具体结构如图3所示，包括壳体、转轴以及转子组件，所述壳体侧壁形成有液体进口管101，壳体下端设有二次蒸汽进口管102与液体出口管104，所述壳体上端设有二次蒸汽出口管103与回流液进口管108。

所述转轴可旋转地设置在壳体中心，且与壳体密封配合，所述转轴下端连接有动力源，能驱使转轴速旋转。所述转子组件设有3组，并沿转轴从上至下层层排列，所述壳体侧壁的液体进口管101则对应设置在相邻两组转子组件之间，实现液体进料补充。

每组转子组件均包括对应设置的动盘105与静盘106。所述动盘105与转轴固定连接，能随转轴同步高速旋转，所述动盘105呈中心低、边缘高的锥形结构，其上表面垂直连接有若干圈同心设置的动折流圈，所述动折流圈的内侧壁形成密集布置的第一弧形凹槽，所述第一弧形凹槽优选为半球形，所述动折流圈上还形成有密集布置的通孔。随着动盘105的高速旋转，能将动盘105上的液体甩离中心，在动折流圈内表面上的液体能够产生超重力的加速度，因此能够沿着动折流圈向上运动。进一步的，所述动折流圈内侧与动盘105的连接处设有若干周向均布的提升片，提升片的作用是为了防止液体在动折流圈与动盘105的连接处（死角）停留，动折流圈与动盘105的连接处的液体能够沿着提升片快速上升，减少死角处持液量的同时也直接减少了旋转轴的轴功率。

所述静盘106固定在壳体内，并位于动盘105的上方，所述静盘106同样呈中心低、边缘高的锥形结构，与动盘105平行，所述静盘106下表面垂直连接有若干圈同心设置的静折流圈，所述静折流圈的内侧壁形成密集布置的第二弧形凹槽，所述第二弧形凹槽同样优选为半球形。进一步的，所述静盘106形成有夹套加热室107，所述夹套加热室107连接有换热液进口与换热液出口，能够实现加热目的。

所述动折流圈与静折流圈依次间隔交替设置形成曲折的呈“S”型的折流圈通道。

上述超重力旋转床的工作原理如下：

气体从二次蒸汽进口管102进入壳体，在压差的作用下，气体通过动折流圈与静折流圈之间的折流圈通道曲折地由外缘向中心流动，然后从中间向上流出，如此层层上升，最后从二次蒸汽出口管103处离开。

液体则从液体进口管101进入，以与气体相反的路径流动，在气体、液体流动的过程中，受动盘高速旋转运动的影响，液体会先在动折流圈与静折流圈之间的折流圈通道内与气体接触完成一个传质过程，通过传质产生的强烈击碎、剪切，被剪切后的液体会向外缘继续运动，如此层层下降，最后从液体出口管104处流出。

采用上述超重力旋转床，其优点在于：

1、所述动折流圈的内侧壁形成密集布置的第一弧形凹槽，所述静折流圈的内侧壁形成密集布置的第二弧形凹槽，通过第一弧形凹槽与第二弧形凹槽，在不增加超重力旋转床整体体积的前提下，大幅度地增加了动折流圈与静折流圈的内表面面积，从而提高传质效率，液体在动折流圈与静折流圈之间快速运动时，发生的强烈击碎、剪切效果是现有平面结构产生的传质效率数倍以上；

2、动盘与静盘呈中心低、边缘高的锥形结构，根据离心力物理原理，液体受离心力的作用下，液体在动盘上总是呈上升过程，动盘的结构实其能更好的适应液体流动，从而在一定程度上减少转轴的功率，同时液体在静盘上，能够更快地沿静盘上表面流向中心位置；

3、在动折流圈内侧与动盘的连接处设设置提升片，动盘旋转过程中，液体能够沿着提升片快速上升，防止液体在动折流圈与动盘的连接处（死角）停留，减少死角处持液量的同时也直接减少了旋转轴的轴功率；

4、在静盘上形成夹套加热室，进一步增加换热了功能。

所述蒸发器3与冷凝器4均具有管程与壳程，在整个换热过程中，制冷剂与物料之间无任何直接接触过程，只是相互热量交换与传递过程。

其中，所述蒸发器3采用降膜式蒸发器，所述冷凝器4采用降膜式冷凝器，降膜式蒸发器与降膜式冷凝器的基本结构均为现有结构，因此这里不做详细说明。降膜式蒸发器具有传热系数K值大，温差小，效率高，持液量少，占地面积小，汽化速度快等特点。降膜式冷凝器的换热管在排列方式上设置了足够的汽道，能使二次蒸汽迅速到达管束深处，确保冷凝器内温度分布均匀，解决了传统冷凝器因蒸汽分布不均匀引起的冷凝效率低，冷却水循环流量过大等缺点。降膜式冷凝器是将二次蒸汽与低压制冷剂液体进行热交换，低压制冷剂液体在管程内壁呈膜状往下流动，形成0.5-1.0mm厚度降液膜，使低压制冷剂液体快速汽化相变的效能，吸收二次蒸汽中的潜热，二次蒸汽热量被吸收后，成冷凝液离开。降膜式冷凝器具有蒸发速度快、传热效率高等优势；是目前最为先进的冷凝器之一。

需要说明的是，管程是指蒸发器或冷凝器内供液体介质流通换热的管道式通道，在布膜器的作用下，液体介质通过管程进口进入管程后，能够在管程管道内壁呈液膜状下流动，以保证充分换热，液体介质吸热后会变成蒸汽并从管程出口排出；壳程则指蒸发器或冷凝器内管程外供气体介质流通换热的通道，蒸汽通过壳程进口进入壳程后，能够与管程管道外壁充分接触，从而与管程内液体介质进行换热，放热后形成液体并能从壳程出口流出。

如图1-2所示，所述进料循环泵2的进口与物料进口连接，所述进料循环泵2的出口与预热器35连接，所述预热器35与超重力旋转床1的液体进口管101连接，所述蒸发器3的蒸汽出口与超重力旋转床1的二次蒸汽进口管102相连接，其液体进口与超重力旋转床1的液体出口管104相连接，通过进料循环泵2能够实现物料自动进料，物料通过预热器35进行预热后，能够通过液体进口管101进入到超重力旋转床1内，又能通过液体出口管104进入到蒸发器4内，蒸发器内的液体经过热交换后又形成二次蒸汽，又能够通过二次蒸汽进口管102重新回到超重力旋转床1。

另外，所述蒸发器3上连接有循环管道39以及循环泵40，所述循环管道39通过进料管道41与超重力旋转床1的液体出口管104相连接，所述循环管道39通过排料管道42与夹套加热室107的换热液进口连接，在循环泵40的作用下，蒸发器3内残留的液体物料能够循环使用，当残留物过多时，又可通过排料管道42排出，排出时先通过超重力旋转床1的夹套加热室107，以进一步充分利用其残留余热，更加节能环保。

所述进料循环泵2与超重力旋转床1之间还设有平衡罐43，超重力旋转床1多余的液体物料能够进入到平衡罐43，并通过进料循环泵2重新循环利用，保证整体工艺稳定平衡。

所述超重力旋转床1的二次蒸汽出口管103与冷凝器4之间通过二次蒸汽换热管道36相连接，所述二次蒸汽换热管道36经过预热器35，并能与预热器35形成热交换，在二次蒸汽进入冷凝器4之前，先与预热器36形成热交换，在实现预热器35预热效果的同时，也是对二次蒸汽的预冷却，保证二次蒸汽在进入冷凝器4后有效冷凝，不仅提高换热效率，而且更加节能。

进入冷凝器4内的二次蒸汽，其热量被吸收后，形成冷凝液，冷凝液被分流成两部分。其中一部分回流至超重力旋转床1进行继续传质，其具体实现结构包括回流罐37，所述回流罐37通过管道连接冷凝器4与超重力旋转床1的回流液进口管108，且管道上设有回流泵38，通过回流泵38与回流罐37，把部分冷凝液通过回流液进口管108回流至超重力旋转床1内，回流比是由PLC自动进行调整，直至工艺稳定平衡，以此来保证超重力旋转床的传质过程连续保持高效的传质状态，保证工艺平稳持续。而另一部分冷凝液，当达到所需纯度后流入与冷凝器4连接的溶媒罐5中进行收集并存储。

还包括封闭循环连接的真空泵20、气水分离罐21、冷却器22，所述真空泵20与冷凝器4相连通，由于超重力旋转床1、预热器、蒸发器、冷凝器、等都是相连通的，因此可以工作开始之前通过一个真空泵20能够进行抽真空，以降低溶液的沸点，提高精馏的效率，降低精馏温度，适合于高粘度热敏性物料的精馏。

所述热泵压缩机6用于将低压制冷剂蒸汽转换成高压制冷剂蒸汽，所述热泵压缩机6的出口处连接有气油分离罐7，所述气油分离罐7用于分离高压制冷剂蒸汽与高温润滑油，所述气油分离罐7包括两个气体出口和一个液体出口，所述气油分离罐7的液体出口则通过油冷却器9与热泵压缩机6的入口连接，高温润滑油能够经过油冷却器9冷却后回流至热泵压缩机6。

所述气油分离罐7的其中一个气体出口与蒸发器3之间通过第一高压蒸汽管道8连接，能将高压制冷剂蒸汽输送至蒸发器3，从而与蒸发器3内的物料进行热交换，经过换热，蒸发器3内液体物料被蒸发形成二次蒸汽，而高压制冷剂蒸汽则转变成高压制冷剂液体，并通过高压液体管道11流出。

所述工质罐10通过高压液体管道11与蒸发器3连接，高压制冷剂液体能够通过高压液体管道11流入工质罐10，而工质罐10能够将高压制冷剂液体分流成四个支路。

第一支路

所述工质罐10通过第一高压制冷剂液体分流管道12连接第一电子节流阀13，第一电子节流阀13通过第一低压制冷剂液体管道14连接冷凝器4，冷凝器4通过第一低压制冷剂蒸汽管道15与热泵压缩机6的入口连接，且所述第一高压制冷剂液体分流管道12上还设有增焓器27，高压制冷剂液体经过增焓器27增焓以及第一电子节流阀13调节后，形成低压制冷剂液体，低压制冷剂液体通过第一低压制冷剂液体管道14进入到冷凝器4，在冷凝器4内与二次蒸汽进行热交换，换热后，二次蒸汽冷凝形成冷凝液流出，低压制冷剂液体则转变成低压制冷剂蒸汽，低压制冷剂蒸汽通过第一低压制冷剂蒸汽管道15回到热泵压缩机6内。

第二支路

所述工质罐10通过第二高压制冷剂液体分流管道16连接第二电子节流阀17，第二电子节流阀17通过第二低压制冷剂液体管道18连接油冷却器9，油冷却器9通过第二低压制冷剂蒸汽管道19与热泵压缩机6的入口连接。高压制冷剂液体经过第二电子节流阀17调节后，形成低压制冷剂液体，低压制冷剂液体通过第二低压制冷剂液体管道18进入到油冷却器9，在油冷却器9内与高温润滑油进行热交换，换热后，高温润滑油的热量被吸收而降温，低压制冷剂液体则转变成低压制冷剂蒸汽，低压制冷剂蒸汽通过第二低压制冷剂蒸汽管道19回到热泵压缩机6内。利用高温润滑油中的热量与低压制冷剂液体进行热交换，不仅进一步达到节能目的，而且高温润滑油中的热量被吸收后，温度降低，进一步确保热泵压缩机6的使用寿命。

第三支路

所述工质罐10通过第三高压制冷剂液体分流管道23连接第三电子节流阀24，第三电子节流阀24通过第三低压制冷剂液体管道25连接冷却器22，能将低压制冷剂液体输送至冷却器22，冷却器22通过第三低压制冷剂蒸汽管道26与热泵压缩机6的入口连接。高压制冷剂液体经过第三电子节流阀24调节后，形成低压制冷剂液体，低压制冷剂液体通过第三低压制冷剂液体管道25进入到冷却器22，在冷却器22内与循环水进行热交换，换热后，循环水的热量被吸收，低压制冷剂液体则转变成低压制冷剂蒸汽，低压制冷剂蒸汽通过第三低压制冷剂蒸汽管道26回到热泵压缩机6内。利用高温冷却水中的热量与低压制冷剂液体进行热交换，不仅进一步达到节能目的，而且进一步满足真空泵的技术性能。

第四支路

所述工质罐10通过第四高压制冷剂液体分流管道28连接第四电子节流阀29，第四电子节流阀29通过第四低压制冷剂液体管道30连接增焓器27，增焓器27通过第四低压制冷剂蒸汽管道31与热泵压缩机6的中间接口连接。

高压制冷剂液体经过第四电子节流阀29调节后，形成低压制冷剂液体，低压制冷剂液体通过第四低压制冷剂液体管道30进入到增焓器27，在增焓器27内与第一部分中高压制冷剂液体进行换热，低压制冷剂液体吸收高压制冷剂液体中的部份湿热后，变成低压制冷剂蒸汽，并通过第四低压制冷剂蒸汽管道31进入热泵压缩机6的中间接口，不能能够控制热泵压缩机6产生过热蒸汽，又能增加无功热量，同时达到节能目的。

同时，第一部分中高压制冷剂液体在增焓器27内被吸收部分湿热，然后再经第一电子节流阀13节流后变成低压制冷剂液体进入冷凝器，能够吸热更多的热量。

另外，所述气油分离罐7的另一个气体出口与冷凝器4之间通过第二高压蒸汽管道32连接，能将部分高压制冷剂蒸汽输送至冷凝器4，并与冷凝器4内残留的低压制冷剂液体进行热交换，所述热泵压缩机6的入口处连接有气液分离罐33，所述冷凝器4与气液分离罐33之间连接有第五低压制冷剂液体管道34，残留的低压制冷剂液体则通过第五低压制冷剂液体管道34流出，通过气液分离罐33实现气液分离，气体重新进入热泵压缩机6，液体被分离出。

上述超重力耦合热泵精馏节能成套设备的工作过程及原理如下：

一、物料的精馏过程

1）开启真空泵20抽真空，当真空度达到-0.092Mpa时，开启进料循环泵2开始大循环进料。

2）物料在进料循环泵2的作用下经过预热器35后再进入超重力旋转床1内的各层动盘，物料在经过预热器35时，能够吸收预热器35壳程中的潜热实现预热目的，超重力旋转床1的动盘在电机的作用下，使得超重力旋转床1内的物料被甩出动盘外缘沿下流动，并从液体出口管104流出，开启循环泵40，物料被送入蒸发器3顶部的布膜器内，物料在布膜器的作用下将物料分布在每根加热管内壁呈液膜状下流动。

3）蒸发器3管程内呈膜状的物料与壳程内的高压制冷剂蒸汽进行热交换，物料发生相变，产生二次蒸汽，二次蒸汽由二次蒸汽进口管102进入超重力旋转床1内，进入超重力旋转床1内的物料液在动盘的高速旋转作用下，物料被旋转盘击碎、产生微小颗粒在各个折流圈之间快速运动时，与蒸发器3产生的二次蒸汽上升相遇，二次蒸汽将微小液态颗粒加热，沸点低的物质被汽化，而蒸汽中沸点高的物质被冷凝，冷凝液回流至蒸发器3内，完成一个传质过程。

其中，蒸发器3物料经循环管道39与循环泵40不断循环，精馏残馏液达到排放标准后定量进入超重力旋转床内静盘的夹套加热室内，作为加热源，使低沸点的溶媒吸收残馏液中的湿热，进一步达到节能目的。

4）超重力旋转床1内的低沸点物质汽化成蒸汽后，会通过二次蒸汽换热管道36进入到冷凝器4进行冷凝，其中，二次蒸汽会先通过预热器35与预热器内的物料进行热交换，物料吸收二次蒸汽的部份潜热，给进料物料预热，同时，二次蒸汽的热量被吸收后再进入冷凝器4，也更有利于其冷凝效果，从而达到节约能源的效果。

5）经过预热器35的部份蒸汽热量被物料吸收后，再进入冷凝器4的壳程内进行换热形成冷凝液，成冷凝液体(溶媒)分二个过程：

过程一、平衡调节：为了能使超重力旋转床1的传质过程连续保持高效的传质状态，使后续的工艺平稳持续，就必须把一部分达标冷凝液回流进入回流罐37内，进入回流罐内的冷凝液在回流泵38的作用下再送回超重力旋转床1内继续传质，回流比(回流比例的流量是根据有机溶剂的种类与纯度相关联)是由PLC自动进行调整，直至工艺稳定平衡。

过程二、进入冷凝器冷凝后的有机溶剂，分流部份达到所需纯度进入溶媒罐5收集排出。

二、制冷剂的循环换热过程

1）低压制冷剂蒸汽经过热泵压缩机6的压缩、增压、增温、增焓后，变成高压制冷剂蒸汽，然后沿第一高压蒸汽管道8进入蒸发器3的壳程内，与蒸发器3管程内呈膜状的物料进行热交换；

2）进入蒸发器3壳程内的高压制冷剂蒸汽潜热被放热后变成高压制冷剂液体进入工质罐10内，进入工质罐10内的高压制冷剂液体分四个支路三个过程：

过程一，高压制冷剂液体经第二电子节流阀17节流后变成低压制冷剂液体，并进入油冷却器9，与气油分离罐7分离出来的低密度高温润滑油进行热交换，使低压制冷剂液体吸收高温润滑油中的热量，变成低压制冷剂蒸汽后进入气液分离罐33内，而高温润滑油中的热量被吸收后进入热泵压缩机6，以达到节能目的，同时又能降低润滑油的温度，确保热泵压缩机6的使用寿命。

过程二，高压制冷剂液体经第三电子节流阀24节流后变成低压制冷剂液体进入冷却器22内与真空泵20产生的热量进行热交换，使低压制冷剂液体吸收真空泵循环水中的热量，变成低压制冷剂蒸汽后进入气液分离罐33内，以达到节能目的，又能满足真空泵的技术性能。

过程三，高压制冷剂液体经第四电子节流阀29后变成低压制冷剂液体进入增焓器27，与另一支路进入增烚器高压制冷剂液体进行热交换，低压制冷剂液体吸收高压制冷剂液体中的部份湿热后，变成低压制冷剂蒸汽进入热泵压缩机6的中间接口，以控制热泵压缩机6产生过热蒸汽，又能增加无功热量，同时达到节能目的。进入增焓器27的高压制冷剂液体部分湿热被吸收后，经第一电子节流阀13节流后变成低压制冷剂液体进入冷凝器4继续吸热更多的热量，形成制冷剂闭环。

上述超重力耦合热泵精馏节能成套设备的优点在于：

（1）与同等条件精馏塔相比，蒸汽能耗节省350 %;

（2）液速高，适用于高粘度物料的处理；

（3）微观混合程度很大，适用于气提、吹脱等工艺；

（4）持液量很小，适用于贵重/有毒物料的处理；

（5）气液停留时间短（10-100s），适用于高粘度热敏物系的分离；

（6）旋转转子可自清洗，适用于含固/易结垢物料处理；

（7）安装方向随意，抗颠簸，可安装于运动物体，并可撬装式模块化;

（8）传质效率高，不易液泛。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

各位技术人员须知：虽然本发明已按照上述具体实施方式做了描述，但是本发明的发明思想并不仅限于此发明，任何运用本发明思想的改装，都将纳入本专利专利权保护范围内。

Claims (9)

1.一种超重力耦合热泵精馏节能成套设备，包括

超重力旋转床（1），其壳体上形成有液体进口管（101）、二次蒸汽进口管（102）、二次蒸汽出口管（103）、液体出口管（104）；

进料循环泵（2），其与液体进口管（101）连接，用于物料的进料；

蒸发器（3），其蒸汽出口与超重力旋转床（1）的二次蒸汽进口管（102）相连接，其液体进口与超重力旋转床（1）的液体出口管（104）相连接，用于使液体汽化；

冷凝器（4），其与超重力旋转床（1）的二次蒸汽出口管（103）相连接，用于二次蒸汽冷凝；

溶媒罐（5），其与冷凝器（4）相连接，用于收集并存储有机溶剂；

其特征在于：还包括

热泵压缩机（6），其用于将低压制冷剂蒸汽转换成高压制冷剂蒸汽；

气油分离罐（7），其与热泵压缩机（6）的出口连接，用于分离高压制冷剂蒸汽与高温润滑油，气油分离罐（7）的气体出口与蒸发器（3）之间通过第一高压蒸汽管道（8）连接，能将高压制冷剂蒸汽输送至蒸发器（3），并与蒸发器（3）内的物料进行热交换；

油冷却器（9），其连接气油分离罐（7）的液体出口与热泵压缩机（6）的入口，用于回流高温润滑油的冷却；

工质罐（10），其通过高压液体管道（11）与蒸发器（3）连接，能用于高压制冷剂液体分流；

工质罐（10）通过第一高压制冷剂液体分流管道（12）连接第一电子节流阀（13），第一电子节流阀（13）通过第一低压制冷剂液体管道（14）连接冷凝器（4），能将低压制冷剂液体输送至冷凝器（4），并与冷凝器（4）内的二次蒸汽进行热交换，冷凝器（4）通过第一低压制冷剂蒸汽管道（15）与热泵压缩机（6）的入口连接；

工质罐（10）通过第二高压制冷剂液体分流管道（16）连接第二电子节流阀（17），第二电子节流阀（17）通过第二低压制冷剂液体管道（18）连接油冷却器（9），能将低压制冷剂液体输送至油冷却器（9），并与油冷却器（9）内的高温润滑油进行热交换，油冷却器（9）通过第二低压制冷剂蒸汽管道（19）与热泵压缩机（6）的入口连接。

2.根据权利要求1所述的超重力耦合热泵精馏节能成套设备，其特征在于：还包括封闭循环连接的真空泵（20）、气水分离罐（21）、冷却器（22），所述真空泵（20）与冷凝器（4）、蒸发器（3）、超重力旋转床（1）相连通；

所述工质罐（10）通过第三高压制冷剂液体分流管道（23）连接第三电子节流阀（24），第三电子节流阀（24）通过第三低压制冷剂液体管道（25）连接冷却器（22），能将低压制冷剂液体输送至冷却器（22），并与冷却器（22）内的循环水进行热交换，冷却器（22）通过第三低压制冷剂蒸汽管道（26）与热泵压缩机（6）的入口连接。

3.根据权利要求1所述的超重力耦合热泵精馏节能成套设备，其特征在于：所述第一高压制冷剂液体分流管道（12）上设有增焓器（27）；

所述工质罐（10）通过第四高压制冷剂液体分流管道（28）连接第四电子节流阀（29），第四电子节流阀（29）通过第四低压制冷剂液体管道（30）连接增焓器（27），能将低压制冷剂液体输送至增焓器（27），并与第一高压制冷剂液体分流管道（12）内的高压制冷剂液体进行热交换，增焓器（27）通过第四低压制冷剂蒸汽管道（31）与热泵压缩机（6）的中间接口连接。

4.根据权利要求1所述的超重力耦合热泵精馏节能成套设备，其特征在于：所述气油分离罐（7）的气体出口有两个，其中一个气体出口连接第一高压蒸汽管道（8），另一个气体出口与冷凝器（4）之间通过第二高压蒸汽管道（32）连接，能将高压制冷剂蒸汽输送至冷凝器（4），并与冷凝器（4）内残留的低压制冷剂液体进行热交换；所述热泵压缩机（6）的入口处连接有气液分离罐（33），所述冷凝器（4）与气液分离罐（33）之间连接有第五低压制冷剂液体管道（34）。

5.根据权利要求1所述的超重力耦合热泵精馏节能成套设备，其特征在于：所述蒸发器（3）采用降膜式蒸发器，所述冷凝器（4）采用降膜式冷凝器。

6.根据权利要求1所述的超重力耦合热泵精馏节能成套设备，其特征在于：所述进料循环泵（2）与超重力旋转床（1）的液体进口管（101）之间设有预热器（35），所述超重力旋转床（1）的二次蒸汽出口管（103）与冷凝器（4）之间通过二次蒸汽换热管道（36）相连接，所述二次蒸汽换热管道（36）经过预热器（35），并能与预热器（35）形成热交换。

7.根据权利要求1所述的超重力耦合热泵精馏节能成套设备，其特征在于：还包括回流罐（37），所述回流罐（37）通过管道连接冷凝器（4）与超重力旋转床（1），且管道上设有回流泵（38）。

8.根据权利要求1所述的超重力耦合热泵精馏节能成套设备，其特征在于：所述超重力旋转床（1）包括壳体、转轴以及转子组件，所述转轴可旋转地设置在壳体中心，并连接有驱使其旋转的动力源；所述转子组件包括对应设置的动盘（105）与静盘（106），所述动盘（105）与转轴固定连接，其上表面形成有若干圈同心设置的动折流圈；所述静盘（106）固定在壳体内，并位于动盘（105）的上方，所述静盘（106）下表面形成有若干圈同心设置的静折流圈，所述动折流圈与静折流圈依次间隔交替设置形成曲折的折流圈通道，所述静盘（106）形成有夹套加热室（107），所述夹套加热室（107）连接有换热液进口与换热液出口；

所述蒸发器（3）上连接有循环管道（39）以及循环泵（40），所述循环管道（39）通过进料管道（41）与超重力旋转床（1）的液体出口管（104）相连接，所述循环管道（39）通过排料管道（42）与夹套加热室（107）的换热液进口连接。

9.根据权利要求1所述的超重力耦合热泵精馏节能成套设备，其特征在于：所述进料循环泵（2）与超重力旋转床（1）之间还设有平衡罐（43）。

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