Выделение концентрированного этилена из этан-этиленовой фракции сопряжено с трудностями, обусловленными близкими температурами кипения этилена и этана (минус 103,9 и минус 88,6 °С при атмосферном давлении). В связи с этим для разделения этан-этиленовой фракции при высоком давлении требуется много тарелок (около 75) и высокое флегмовое число (4,5-5). Поэтому в процессе выделения этилена расходуется значительное количество энергии, в частности холода, необходимого для конденсации орошения. Для снижения расхода энергии используют внешние и внутренние холодильные циклы с максимальным использованием холода и тепла отходящих потоков. Эти циклы, как правило, основаны на принципе теплового насоса.
Принцип теплового насоса заключается в том, что для подвода тепла используют энергию сжатия газа, а для отвода тепла – дроссельный эффект в сочетании с испарением.
Различают схемы внешнего теплового насоса и внутреннего. Более выгодна схема внутреннего теплового насоса (рис. 1.13). При ее применении снижаются энергетические затраты и исключается часть поверхности нагрева. По одному варианту (рис. 1.13- а) пары из верхней части колонны засасываются компрессором, сжимаются и поступают в кипятильник, где за счет выделившегося при компримировании тепла последнее подводится в низ колонны. При этом пары конденсируются и поступают в верхнюю часть колонны, где образуют флегму. По другому варианту (рис. 1.13- б) часть остатка, вытекающего из нижней части колонны, дросселируется и используется как хладагент в дефлегматоре. Затем пары сжимаются компрессором и подаются в нижнюю часть колонны для использования их тепла. Схема внутреннего теплового насоса применяется при малых разностях температур между верхом и низом колонны; термодинамическая эффективность этой схемы примерно на 40 % выше, чем схемы с внешним тепловым насосом.
