【壓縮機網(wǎng)】隨著化工領域工藝的不斷發(fā)展和提高，特別是精細化工行業(yè)中出現(xiàn)了一個非常重要的環(huán)節(jié)——分離，液體中不同組分的分離多采用“精餾”工藝。“精餾”就是利用工藝反應生成的液體混合物中各組分沸點的差別，使液體混合物中一部分氣化并形成蒸氣部分而后再冷凝，從而實現(xiàn)其所含組分的分離，是一種典型傳質(zhì)分離的工藝單元操作。精餾裝置最主要的核心裝置是“精餾塔”，同時精餾塔也是最消耗能源的一環(huán)，其耗能可以占到整套工藝流程中總耗能的60%以上，所以精餾塔的效率高低，直接決定了工藝流程的合理性和經(jīng)濟性。為了降低整套工藝流程的能耗和提高精餾塔的效率，現(xiàn)在越來越多的精餾工藝中引入了“熱泵精餾”技術(shù)。“熱泵精餾”的核心理念是利用機械功的方式，通過提高精餾塔塔頂?shù)牡蜏責崦狡焚|(zhì)，并將其作為塔釜再沸器的熱源來源，實現(xiàn)塔頂、塔釜熱量的循環(huán)利用模式，在熱泵精餾技術(shù)中，用于對塔頂?shù)蜏責崦阶龉Φ?a href="http://teamkylake.com" target="_blank" class="keylink">壓縮機就是最核心、最關(guān)鍵的設備。

　　熱泵精餾工藝中采用的壓縮機型式一般分為離心式和容積式兩大類，容積式壓縮機又以羅茨式（雙螺旋式）和雙螺桿式為主。在此，筆者主要就雙螺桿式蒸汽壓縮機在熱泵精餾工藝中應用闡述一下個人的見解，如有疏漏錯誤之處，還請大家指正。

　　首先，筆者認為熱泵精餾工藝中，采用的雙螺桿式蒸汽壓縮機應該是經(jīng)過特殊改進的蒸汽壓縮機，而不能是通用型的蒸汽壓縮機，用“蒸汽熱泵”的稱呼描述，似乎更為準確。原因有兩點，一是熱泵精餾工藝中，進行分離的液態(tài)混合物，一般是化工成品或半成品，如甲醇、乙醇等等精細化工成品、半成品，不會是以水為主體液態(tài)物質(zhì)，所以其蒸發(fā)出來的蒸汽應該是工藝性氣體熱媒介，是具有酸、堿、鹽等化學特性的工藝蒸汽，而不是純凈水蒸汽。也就是說是不同于水蒸發(fā)出來的水蒸汽，而是帶有物理、化學特性的工藝蒸汽。這些工藝蒸汽的物理特性與化學特性，與普通的蒸汽是有區(qū)別的，包括密度、熵值等指標與普通蒸汽差別很大。其二，很多化工產(chǎn)品的沸點都不高，有的在100℃左右，有的比水的沸點要低，所以很多時候產(chǎn)品會以氣液兩相物態(tài)的形式出現(xiàn)，即蒸汽中裹挾著一部分液態(tài)組分。所以精餾塔頂熱媒介，也就是工藝蒸汽與普通蒸汽是完全不同的。對這些工藝蒸汽的回收與壓縮，如果采用傳統(tǒng)型式的蒸汽壓縮機，那么后期的運行效果就會非常不理想。

 

　　雙螺桿式蒸汽壓縮機最初是以干式無油雙螺桿壓縮機為原型衍生出來的，干式無油雙螺桿壓縮機最早是以工藝氣體為主要輸送介質(zhì)，衍生為蒸汽壓縮機后，就以水蒸汽為主要輸送介質(zhì)，但其保留了干式無油雙螺桿壓縮機的一切特點，允許被輸送的介質(zhì)中帶有凝液和不凝氣等組分，這是其最大的特點之一。

　　如果將雙螺桿式蒸汽壓縮機用于純凈的水蒸汽的增壓與輸送，是沒有任何問題的。純水蒸汽多來源于熱電聯(lián)產(chǎn)產(chǎn)生的飽和蒸汽，其純凈度比較高，組分干凈，對蒸汽壓縮機的要求比較低，此時選擇蒸汽壓縮機的型式一般是以效率作為首選指標，而雙螺桿式蒸汽壓縮機正是以高效低耗的性能著稱。但是如果用于熱泵精餾工藝，雙螺桿式蒸汽壓縮機現(xiàn)在所具備的這些特點，就不夠了。首先是熱媒介的組分不純凈，是具有某些特定物理、化學特性的工藝蒸汽了；第二個問題是“含液”，而不是簡單的帶液了，含液與帶液是完全不同的表述。帶液是蒸汽中有極少量的液態(tài)組分，而含液則是介質(zhì)中混有一部分液體組分了，其性質(zhì)是完全不同的。很多熱媒蒸汽就變成了一種氣液兩相的混合狀態(tài)，由大部分氣態(tài)組分裹挾著小部分液態(tài)組分通過壓縮機輸送。對于壓縮機來講，輸送介質(zhì)中如果含有一定比例的液態(tài)組分時，壓縮機是無法承受的，就會發(fā)生故障導致壓縮機損壞。所以，此時輸送這些混合組分就不是純粹的壓縮機能完成的，而是需要一種雙螺桿壓縮機+雙螺桿泵組合型式的“雙螺桿式蒸汽熱泵”。

　　“雙螺桿式蒸汽熱泵”的理念就是根據(jù)工藝蒸汽的物態(tài)和組分，將雙螺桿壓縮機與雙螺桿泵進行接合，其在輸送不同階段蒸汽時，有時表現(xiàn)出雙螺桿壓縮機的特性，有時表現(xiàn)出雙螺桿泵的特性。通俗的講，就是有時“輸氣”，有時是“氣液混輸”。

　　這種具有雙螺桿壓縮機和雙螺桿泵的共性，可以做到“氣液混輸”的雙螺桿式蒸汽壓縮機，最適合應用于熱泵精餾工藝中，能夠充分適應精餾塔頂氣的多種組分和物態(tài)的特性。

　　根據(jù)筆者的調(diào)研發(fā)現(xiàn)，很多企業(yè)特別是一些精細化工企業(yè)，已經(jīng)接受了熱泵精餾的理念，對已建成的傳統(tǒng)單塔或者多塔進行了技術(shù)改造，以達到節(jié)能降耗、余熱梯次利用的目的。但是很多生產(chǎn)企業(yè)都反饋出一個比較集中的問題，就是熱泵精餾工藝中采用的壓縮機不好用、效率低，達不到預期設計指標，而且故障多、維修頻繁等等，都集中反應在選用的壓縮機上面。

　　通過綜合分析，筆者發(fā)現(xiàn)問題其實不是出在壓縮機本身上，而是出現(xiàn)在壓縮機選型這個關(guān)鍵環(huán)節(jié)上。很多熱泵精餾工藝中選用的蒸汽壓縮機，無論是離心式、羅茨式、雙螺桿式等，選型計算時都是以水蒸汽作為選型參考介質(zhì)，按照水蒸汽的特性來計算選型，而對工藝蒸汽的特性認識不足，或者是未引起充分重視，對工藝蒸汽中含液、物理、化學特性等特點沒有充分預判，造成了后面設備運行后故障頻發(fā)、效率低下，導致開車不順利或者無法運行。

　　筆者發(fā)現(xiàn)很多化工企業(yè)中，新建裝置或新工藝中對余熱的梯次利用，已經(jīng)考慮的非常全面了，只是一些早期的工藝裝置中，最初的工藝流程設計時沒有考慮到余熱利用，造成現(xiàn)有裝置很大的能源浪費，所以對這些早期裝置的改造，才是熱泵精餾工藝的重點和難點所在。這些早期的工藝裝置多是單塔精餾、雙塔精餾設計，對這些單塔、雙塔的工藝改造時，就會遇到氣量小、壓比高，同時占地面積受限、電耗配置受限、系統(tǒng)管路受限等諸多問題，這就要求對裝置改動越少越好。所以，當熱泵精餾工藝應用于傳統(tǒng)的單塔、雙塔的改造中，會因為工況特點對壓縮機的要求比較特殊。如果對工藝工況條件不清楚，草率的給用戶推薦選用蒸汽壓縮機，后續(xù)會有很多問題出現(xiàn)，這些問題會讓使用者對熱泵精餾工藝失去信心，同時也對蒸汽壓縮機性能產(chǎn)生質(zhì)疑。

　　所以，對于熱泵精餾工藝中雙螺桿式蒸汽壓縮機的應用與改進，筆者認為是非常關(guān)鍵的一步，其決定著整套工藝流程與裝置的成功與失敗，要慎之又慎。前期對工況進行詳細完備的調(diào)研 ，對工藝蒸汽的數(shù)據(jù)指標和特性要充分掌握。根據(jù)個人經(jīng)驗，在對很多早期的單塔、雙塔的熱泵精餾改造工藝中，雙螺桿式蒸汽熱泵就可以解決目前傳統(tǒng)通用型雙螺桿式蒸汽壓縮機在某些工況下無法勝任的問題，滿足熱泵精餾工藝中復雜工況的條件。另外，要根據(jù)現(xiàn)場的特定工況條件進行有針對性的改進改型，而不能“一視同仁”無差別的選用配置。這才是雙螺桿式蒸汽壓縮機在熱泵精餾工藝中應用的最關(guān)鍵基礎，只有基于此基礎，雙螺桿式蒸汽壓縮機才能有更廣闊的應用前景。

 

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