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再沸器
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<
/p>
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<
/p>
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
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类：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，
< br>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
图
1
再沸器型式
壳体可采用
J
、
H
、
< br>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<
/p>
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
< br>小于
30
％，
对于水
溶
液
一
般
不
超
过
20
< br>％，气化量较大
时
需
采
用
循
环
式
（
个
人
见
< br>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
结
构
4
进
4
出，气化<
/p>
率可达到
50
％，
且
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
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，气化率一般按
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
。
图
3
立式热虹吸再沸器流程
图
2
卧式热虹吸再沸器流程
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。<
/p>
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
< br>％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
费，并使得新
设备开车时所需的
?
T
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。
2.2.
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
?
T
、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
再沸器开工时需
要的
?
T
远远低于达到规定的污垢热阻
时的
?
T
，
若
开工时对新设备提
供满足设计的
?
T<
/p>
就可能使再沸器处于膜状沸腾，
所以开工时要使
< br>?
T
尽可能小，
然后逐渐
增加
?
T
达到设计能
力，防止不必要的模式沸腾。
对再沸器热源的控制是降低开工
时
?
T
的有效方法。若采用蒸汽加热，
可在蒸汽进口
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
?
T
，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
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
?
T
。
2.2.2.
在很低的
?
T
下操作
由于工艺的限制，再沸器有时需要在很低的
?
T
（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。
2.2.3.
在较高的
?
T
下操作
再沸器在较高的
?
T
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。
有些工况需要使用高温加热介质，<
/p>
此时的
?
T
比泡
核沸腾所需要的
?
T
要高出很多，
这
种情况下可以将再沸器设计成处于膜状沸腾状态，但由于操作难以
控制所以除非必要一般
不推荐。
总之
，再沸器的设计要尽量处于完全泡核沸腾状态或处于完全膜状沸腾状态，由于泡
核沸腾传
热系数高得多且壁温较低，总是优先考虑泡核沸腾状态。
2.3.
操作压力的考虑
2.3.1.
接近临界压力的操作
接近临界压力时
蒸汽密度接近液体密度，降低了循环的推动力，此时汽液分离能力较
差，会使泡核沸腾的
最大热通量降低。这种工况下釜式再沸器有较好的操作性能，内置式
的再沸器效果会更好
，若采用立式热虹吸再沸器需要采用大直径和较短的管子、
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