热虹吸式再沸器的设计与选用解析

1、    热虹吸式再沸器的设计与选用解析    陈发挥摘 要：再沸器常用于蒸馏塔底，对塔底流体加热使其部分汽化返回塔内，为蒸馏塔提供上升蒸汽，设计再沸器时，必须与蒸馏塔的使用特点和结构联系起来。在石油化工厂，热虹吸式再沸器应用很广泛，且多采用管壳式。关键词：再沸器;热虹吸式;设计;选用1 常见再沸器的种类1.1 立式热虹吸再沸器如图所示立式热虹吸再沸器是利用塔底单相釜液与换热器传热管内汽液混合物的密度差形成循环推动力，构成工艺物流在精馏塔底与再沸器间的流动循环。立式及卧式热虹吸再沸器本身没有气、液分离空间和缓冲区，这些均由塔釜提供。工艺物流侧在管程，传热系

2、数高，投资低，为获得好的循环，可能需要比较高的塔裙高度。汽化率为15%-40%。可用于真空和低压系统。式热虹吸再沸器具有的特点：循环推动力是釜液和换热器传热管气液混合物的密度差;结构紧凑、占地面积小、传热系数高;壳程不能机械清洗，不适宜高粘度、或脏的传热介质;塔釜提供气液分离空间和缓冲区;设备被直接安装在塔旁由于管线系统简单，故设备造价低。1.2 卧式热虹吸式再沸器如图所示卧式热虹吸式再沸器加热介质在管内流动，管程可以为单流程也可以为多流程。进料是从塔底下降管引入再沸器，液体在壳程沸腾发生汽化，形成密度较小的汽液混合物，由于进料管和排出管中液体的密度差产生静压差，成为流体自然循环的推动力。卧式

3、热虹吸式再沸器具有的特点：循环推动力是釜液和换热器传热管气液混合物的密度差;占地面积大，传热系数中等，维护、清理方便;塔釜提供气液分离空间和缓冲区。有较高的循环率，因而有较高的流速和较低的出口干度，从而防止了高沸点组分的积聚和降低了结垢的速率。工艺物流侧在壳程，传热系数中偏高，投资适中，占地面积大，裙座高度低，汽化率为3%-35%。2 热虹吸式再沸器流动沸腾机理立式热虹吸式再沸器的受热段可分为五段，分别为：单相对流显热段，由于静压头的存在，该区域的压力大于流体饱和状态的压力。为使液体气化沸腾，必须将液体加热到对应压力下的饱和温度以上;过冷沸腾段，当流体经换热管向上流动，压力逐降低，直到接近换热

4、管壁温所对应的饱和蒸气压时，在换热管壁上液体开始形成气泡，气泡不断长大，破裂。尽管没有气体产生，但由于气泡的作用，该段流体的膜传热系数迅速增加;泡状流和活塞流段，当流体持续加热达到饱和温度时，大量气泡在管壁形成，离开换热管内壁并在流体内变大聚集形成氣体活塞;搅动流段，随着气体体积的增加，气体活塞聚集在一起形成一连串的气核。但在这个区域气体流速还不足以带动液体向上流动，同时由于气液相间的相互作用，管内液体出现搅动现象;环状流段，当气体的剪切应力足够大时，气体带动液体沿换热管向上运动，此时流体在立式热虹吸再沸器内完成了主要的相变和传热过程。设计再沸器时要避免雾状流的出现。3.选用注意事项结构尺寸：

5、管径：由于管内物料中含有蒸汽和液体，管外径通常为38mm，不应小于25mm。管长：通常采用2.5m，最长为3.5m或4m，很少采用5m;压力降：总压力降包括从塔底液面起，流体流经再沸器入口管压、换热管压降，气液混合物返回塔底液面上方所克服的阻力。入口管线压力降越小，循环量越大，出口汽化分率越小，不利于稳定操作;出口管线压力降越小，操作性能越稳定;进出管口大小：一般再沸器出口管截面积不小于管程的总横截面积，液体混合物进口管径为1/2蒸汽出口管;出口汽化率：有机物通常取15%40%，大多数操作情况下平均值约为25%28%。水溶液的气化率可以从5%到25%30%范围变化;再沸器的安装高度：再沸器最佳

6、设计要能够使液体混合物在到达管子顶部时全部完成单程的气化率，然后气液混合物离开再沸器进入精馏塔底部空间，为了达到这个目的，可调节再沸器的上管板与蒸馏塔塔釜液位持平。有时为了优化循环速率，塔釜液位需要高出管板约25%30%的再沸器管长;再沸器有效温差：气液混合物的出口温度与壳程热流体的入口温度差不应超过2328。温差过高，与流体温度有关的结垢速度迅速增加甚至出现焦化现象，汽液混合物有可能在管子上部转化为传热速率较低的膜状沸腾。4 结语综上所述，热虹吸式再沸器可利用自身液柱静压差提供驱动力，不需额外消耗动力，金属耗量低，投资和操作费用相对较低，可控性好，在石油化工企业应用较广泛。再沸器的选用合理与否，直接影响其所服务蒸馏塔的运行稳定，了解热虹吸式再沸器沸腾机理和选型注