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[高效]釜式再沸器

作者:高考题库网
来源:https://www.bjmy2z.cn/gaokao
2021-03-03 18:25
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2021年3月3日发(作者:tude)



[


高效


]

< p>
釜式再沸器



再沸器


< /p>


再沸器是蒸馏塔底或侧线的热交换器,用来汽化一部分液相产物返回塔内作气


相回流,使塔内汽液两相间的接触传质得以进行,同时提供蒸馏过程所需的热量,

又称重沸器。设计再沸器时,必须同蒸馏塔的操作特点和结构联系起来。



工业中应用的再沸器多为管壳式换热器,主要有釜式、虹吸式


(


立式和卧式


)



强制 循环式和内置式等型式,见图


1





1.


各种型式再沸器介绍





1.1.


釜式再沸器



由一个扩大部分的壳体



和一个可抽出的管束组成,管



束末端有溢流堰以保证管束能



有效的浸没在沸腾液体中,故



循环在管束与其周围液体之间



进行,溢流堰外侧空间作为出



料液体的缓冲区,壳侧扩大部



分空间作为汽液分离空间。釜



式再沸器的气化率可达到



80,


以上,相当于一块理论塔



板的作用。



其优点是维修和清洗方



便,传热面积大,气化率高,



操作弹性大,可在真空下操作。



但其传热系数小,壳体容积大,



物料停留时间长易结垢,占地



面积大,金属耗量大,投资较图


1


再沸器型式



高。



1.2.


热虹吸式再沸器



热虹吸式再沸器为 有组织的自然循环式,精馏塔底的液体进入再沸器被加热而


部分汽化,形成的汽液混合物 密度显著减小,并一起进入精馏塔内,在塔内进行汽


液分离,利用两侧的密度差使塔底液 体不断被虹吸入再沸器。虹吸式再沸器分为两





:


立式和卧式,通常管内蒸发采用立式,且为单管 程


;


壳程蒸发采用卧式,可以为


多管程 。炼油工业约


95,


使用卧式热虹吸,而化工行业约


95,


使用立式热虹吸,石油化工行业介于期


间 ,其原因与装置规模及介质的结垢性有关,也与使用习惯有关。



1.2.1.


卧式虹吸再沸器


< /p>


壳体可采用


J



H



X


型结构。按照工艺过程卧式虹吸 再沸器又可分为一次通过


式和循环式,一次通过式是指塔底出产品,进再沸器的物料由最 下一层塔板抽出其


组成与塔底产品不同


;


循环式是指塔底产品和再沸器进料同时抽出其组成相同。一


次通过式和循环式也可由泵 强制输送。流程见图


2





卧式虹吸式



再沸器的气化率不



应过大,对于烃类



设计的气化率一般



小于


30,


,对于水



溶液一般不超过





20,


,气化量较大



时需采用循环式



(


个人见过的



ABB


公司用于丙



烯塔底的卧式虹吸



再沸器,循环式流



程,壳程采用


X





4



4


出,气化



率可达到


50,


, 且图


2


卧式热虹吸再沸器流程



实际运行过程没有



问题


)


。卧式虹吸再沸器的分馏效果小于一块理论塔板,且由于出口管线较长


阻力降较大,不适用于低压和真空操作工况。



1.2.2.


立式虹吸再沸器


< /p>


立式虹吸再沸器一般采用固定管板、单管程、管内汽化,出口管与塔体连接,


减小了阻力,适用于低压和真空操作。其分馏效果低于一块理论塔板,气化率一般


10,15,


考虑。按工艺过程可分为一次通过式和循环 式,为了使操作稳定常在塔


底部加一块隔板,流程图见图


3





1.3.


强制循环式再沸器





强制循环式再沸器依靠泵的外加机 械能维持强制循环,因而循环速度便于控制


和调节,物料停留时间短,适用于粘稠物料、 有少量固体的悬浮液和热敏性物料,


也分为立式和卧式两种,其传热和压降均可按强制对 流进行。



1.4.


内置式再沸器



将管束直接置于塔内 ,不需要壳体和工艺配管,结构简单,投资小,易清洗,


但塔内容积有限,传热面积小, 液体循环差,不适于粘稠液体,设计计算原则与釜


式再沸器相同。



1.5.


选择再沸器应考虑的因素



选择蒸馏 塔再沸器时,在满足工艺要求的前提下优先选用立式热虹吸再沸器,


因为它具有一系列突 出的优点和良好性能,但下面情况不能选用立式虹吸再沸器。



1.5.1.


再沸器中静压波动较大的场合



当蒸 馏塔在较低液位排除塔釜液、间歇排除塔釜业、对塔釜液面不作严格控制


时会产生压力波 动,应采用釜式再沸器。



1.5.2.


高真空操作或结垢严重时



1.5.3.


气化率低于


5,


不会产生热虹吸,气化率大于


40,


时应采用 釜式


1.5.4.


塔的安装高度受限或没有足够空间安装立式虹吸再沸器


2.


再沸器设计考虑的因素



2.1.


结垢因素



一般根据工程经验选择污 垢热阻值,由于沸腾传热系数一般较高,所以指定的


污垢热阻通常在总传热系数中占相当 大的比例,应通过设备形式的选择和操作条件


的调整,做到尽可能降低污垢热阻的影响。



2.1.1.


影响污垢生成的因素



污垢的生成与 流体流动速度、温度、汽化热有关,或三者兼而有之。





含沉淀物或重残渣等介质,污垢的生成与速度关系密切,因此 提高流速来减少


结垢是首要问题。这种工况下应首选立式虹吸式再沸器,也可选择卧式强 制循环再


沸器,不能使用釜式再沸器。


与流体温度有关的结垢一般是通过某种化学反应形成的,当管子温度超过反应


温度时 结垢速度会迅速增加。由于釜式重沸器可以在较低的有效温差下操作,是比


较合适的选择 。



汽化敏感的结垢常发生在重组分随汽化的发生从液体中析出 的时候,在釜式或


液体循环速率较低的卧式虹吸再沸器中易发生,此时选立式虹吸再沸器 合适。



2.1.2.


气化率对结垢的影响



在较低的气化 率下各种结垢都有减小的倾向,对容易结垢的介质其气化率以不


超过

20,


为宜。



2.1.3.


流动分布的影响



壳程不良的流动分 布将导致结垢的加快,例如管心距太小、旁路面积较大、折


流板切口太大或切口方位错误 等都可能造成不良的流动分布。任何引起局部高气化


率、高壁温或低流速的壳程几何形状 都将引起严重的结垢。管子壁温高也会促进另


一侧介质结垢加快。



2.1.4.


尽量采用符合实际的污垢系数



不推 荐为了保险而采用过高的污垢系数,过大的污垢系数将使换热面积过大造


成浪

< p>


,T


费,并使得新设备开车时所需的比正常操作 要小很多,再沸器操作性能变


差。若污垢热阻选择过大,会使实际运行条件和设计条件相 差悬殊,开工时若根据


设计条件去分析实际运行情况就没有意义了。


,T2.2.


有效温差





,T


再沸 器设计时都要考虑一定的污垢热阻,新设备开工时需要将、介质的膜传


热系数降低到设计 水平以下来补偿暂时不存在的污垢热阻。



2.2.1.


开工时对操作的考虑



,T,T


再沸器开工时需要的远远低于达到规定的污垢热阻时的,若开工时对新设

备提



,T,T


供满足设计的就可 能使再沸器处于膜状沸腾,所以开工时要使尽可能小,


然后逐渐



,T


增加达到设计能力,防止不必要的模式沸腾。



,T


对再沸器热源的控制是降低开工时的有效方 法。若采用蒸汽加热,可在蒸汽


进口



,T


管线上设置阀门进行节流,通过降低蒸汽的压力和饱和温度来降低,但设备


有很大潜力时,可以使用冷凝液淹没法。对于用无相变流体加热的情况可以设置旁


路,开工时用旁



,T


路减小 热流体流量从而降低热流出口温度,用此方法来调节。



,T2.2.2.


在很低的下操作



,T


由于工艺的限制,再沸器有时需要在很低的


(


小于


4?)


下操作,此时泡 核沸


腾传热系数受表面粗糙度的影响很大,变得很不稳定。此工况下,为增强泡核沸腾< /p>


效果,对于不易结垢的流体可使用多孔表面管或


T


型管改变表面,使操作变得稳


定。



,T2.2.3.


在较高的下操作



,T


再沸器在较高的下操作会产生三种不同的极限状态,即膜状 沸腾、雾状流和


不稳定沸腾,超过临界最大热通量会发生上述三种状态之一。

< p>


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