溶剂分离热泵的制作方法

本发明属于热泵技术领域，特别涉及在溶剂的蒸发、冷凝过程中，回收利用溶剂的汽化潜热的溶剂分离热泵，主要应用在化工、制药、制油企业的浓缩、提取生产工艺中。

背景技术：

在化工、制药、制油企业的浓缩、提取生产工艺中，需要把溶剂（水、乙醇、溶剂油等）与浓缩、提取物分离，目前普遍采用的分离方式是：将溶剂加热至沸点，使溶剂蒸发与浓缩、提取物分离，再把蒸汽溶剂的汽化潜热通过冷却塔散发掉，使溶剂凝结成液体回收重复使用。

在此过程中，85.2%的热能消耗在溶剂蒸发的汽化潜热上，而这部分热能又通过冷却塔白白地散发到大气中（如1kg水从20℃提升到100℃需要的热能是1kg100℃水形成100℃蒸汽需要的热能的14.8%）。

目前现有的水、地、空气源热泵，主要应用在建筑物的采暖和空调制冷中，由于溶剂蒸发和冷凝的温度较高，现有热泵产品结构和性能都无法直接应用在浓缩、提取生产工艺当中。

技术实现要素：

为了解决现有浓缩、提取生产工艺中因散发溶剂的汽化潜热造成耗能过大的技术缺陷，本发明提供了一种溶剂分离热泵，它在制冷剂的蒸发侧（溶剂冷凝器）吸收溶剂的汽化潜热再把此热能传递给制冷剂的冷凝侧（物料加热器），促使溶剂在物料加热器中蒸发形成气体、在溶剂冷凝器中凝结形成液体与浓缩、提取物分离，由于回收利用了溶剂的汽化潜热，没有冷却塔汽化潜热的散发，因此，在浓缩、提取生产工艺中可以减少85%的锅炉蒸汽消耗。

本发明所采用的技术方案：

溶剂分离热泵，由溶剂分离部件和溶剂汽化潜热回收部件构成。

溶剂分离部件：由物料加热器、溶剂气液分离器、溶剂冷凝器、溶剂储液罐、溶剂蒸汽管道、溶剂真空导出泵构成。

溶剂汽化潜热回收部件：由物料加热器、溶剂冷凝器、压缩机、制冷剂气液分离器、制冷剂油分离器、制冷剂循环管路、膨胀阀、制冷剂储液罐构成。

结构特征：物料加热器由制冷剂冷凝通道、锅炉蒸汽加热通道构成；溶剂冷凝器由溶剂冷凝通道、制冷剂蒸发通道构成。

溶剂分离部件和溶剂汽化潜热回收部件工作过程如下：

物料由进料口进入物料加热器，先由锅炉蒸汽加热通道把溶剂加热到沸点，沸腾的溶剂经溶剂气液分离器后，蒸汽溶剂进入溶剂蒸汽管道，再由溶剂蒸汽管道进入溶剂冷凝器中的溶剂冷凝通道内。

开启溶剂汽化潜热回收部件，关闭锅炉蒸汽加热通道，溶剂冷凝器内制冷剂蒸发通道中的制冷剂吸收了溶剂冷凝通道内溶剂的汽化潜热形成气体；溶剂冷凝通道内的溶剂因释放汽化潜热凝结形成液体，液体溶剂进入溶剂储液罐，再由溶剂真空导出泵导出。

从制冷剂蒸发通道出来的制冷剂进入制冷剂气液分离器，气体制冷剂经压缩机的压缩进入物料加热器中的制冷剂冷凝通道，制冷剂把汽化潜热和压缩机增加的蒸汽焓释放给物料，使溶剂沸腾并经溶剂气液分离器分离出蒸汽，蒸汽溶剂再由溶剂蒸汽管道进入溶剂冷凝器中溶剂冷凝通道；制冷剂冷凝通道内的制冷剂因释放汽化潜热凝结形成液体，液体制冷剂进入制冷剂储液罐再经膨胀阀降压进入溶剂冷凝器中的制冷剂蒸发通道，以此往复循环。

当物料到达所要求的浓度时，由出料泵导出。

优选的，所述的物料加热器，既是溶剂的蒸发器，也是制冷剂的冷凝器，溶剂在其中蒸发形成气体；制冷剂在制冷剂冷凝通道内凝结形成液体。

优选的，所述的溶剂冷凝器，也是制冷剂的蒸发器，溶剂在溶剂冷凝通道内凝结形成液体；制冷剂在制冷剂蒸发通道内蒸发形成气体。

优选的，所述的制冷剂循环管路，采用蒸馏水作为循环管路中的制冷剂。

本发明的有益效果：

1）由于没有溶剂汽化潜热的散发，减少了85%锅炉的蒸汽消耗，锅炉的蒸汽只消耗在物料初始加热到溶剂沸点阶段；

2）由于采用蒸馏水为制冷剂，当溶剂冷凝器中制冷剂蒸发通道内绝对压力1kpa时，制冷剂的蒸发温度是7℃；当物料加热器中制冷剂冷凝通道内绝对压力4mpa时，制冷剂的冷凝温度是250℃，因此，适应溶剂的蒸发、冷凝温度范围（在一个标准大气压下）：蒸发温度250℃以下；冷凝温度7℃以上(水、乙醇、溶剂油等溶剂的蒸发、冷凝温度都在这个范围之内)；

3）压缩机的耗能仅占汽化潜热散发量的10%以下，如，当制冷剂蒸发温度60℃、冷凝温度150℃时，蒸汽焓差（即压缩机的耗能）为：2745.7kj/kg-2609.9kj/kg=135.8kj/kg，而100℃水汽化潜热为2260kj/kg，所以在此种情况下压缩机的耗能只占汽化潜热散发量的6%（135.8/2260=6%）。

附图说明

图1为本发明各部件的结构示意和工作原理图；

其中：1、出料泵，2、制冷剂冷凝通道，3、锅炉蒸汽加热通道，4、进料口，5、物料加热器，6、溶剂气液分离器，7、溶剂蒸汽管道，8、制冷剂油分离器，9、压缩机，10、制冷剂气液分离器，11、溶剂冷凝器，12、溶剂冷凝通道，13、溶剂真空导出泵，14、溶剂储液罐，15、制冷剂蒸发通道，16、膨胀阀，17、制冷剂循环管路，18、制冷剂储液罐。

具体实施方式

参见图，本发明提供了一种溶剂分离热泵，由溶剂分离部件和溶剂汽化潜热回收部件构成。

溶剂分离部件：由物料加热器5、溶剂气液分离器6、溶剂冷凝器11、溶剂储液罐14、溶剂蒸汽管道7、溶剂真空导出泵13构成。

溶剂汽化潜热回收部件：由物料加热器5、溶剂冷凝器11、压缩机9、制冷剂气液分离器10、制冷剂油分离器8、制冷剂循环管路17、膨胀阀16、制冷剂储液罐18构成。

结构特征：物料加热器5由制冷剂冷凝通道2、锅炉蒸汽加热通道3构成；溶剂冷凝器11由溶剂冷凝通道12、制冷剂蒸发通道15构成。

溶剂分离部件和溶剂汽化潜热回收部件工作过程如下：

物料由进料口4进入物料加热器5中，先由锅炉蒸汽加热通道3把溶剂加热到沸点，沸腾的溶剂经溶剂气液分离器6后，蒸汽溶剂进入溶剂蒸汽管道7，再由溶剂蒸汽管道7进入溶剂冷凝器11中的溶剂冷凝通道12内。

开启溶剂汽化潜热回收部件，关闭锅炉蒸汽加热通道3，溶剂冷凝器11制冷剂蒸发通道15中的制冷剂吸收了溶剂冷凝通道12内溶剂的汽化潜热形成气体；溶剂冷凝通道12内的溶剂因释放汽化潜热凝结形成液体，液体溶剂进入溶剂储液罐14，再由溶剂真空导出泵13导出。

从制冷剂蒸发通道15出来的制冷剂进入制冷剂气液分离器10，气体制冷剂经压缩机9的压缩后进入物料加热器5中的制冷剂冷凝通道2，制冷剂把汽化潜热和压缩机增加的蒸汽焓释放给物料，使溶剂沸腾，沸腾的溶剂进入溶剂气液分离器6，蒸汽溶剂再由溶剂蒸汽管道7进入溶剂冷凝器11中溶剂冷凝通道12；制冷剂冷凝通道2内的制冷剂因释放汽化潜热凝结形成液体，液体制冷剂进入制冷剂储液罐18再经膨胀阀16降压后进入溶剂冷凝器11中的制冷剂蒸发通道15，以此往复循环。

当物料到达所要求的浓度时，由出料泵1导出。

制冷剂的循环路径：

制冷剂蒸发通道15——制冷剂气液分离器10——压缩机9——制冷剂油分离器8——制冷剂冷凝通道2——制冷剂储液罐18——膨胀阀16——制冷剂蒸发通道15。

溶剂分离路径：物料加热器5——溶剂气液分离器6——溶剂蒸汽管道7——溶剂冷凝通道12——溶剂储液罐14——溶剂真空导出泵13。