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          1. 連云港譽美電力機械有限公司帶你了解再沸器的類型和典型布置方案

            再沸器(Reboiler)是蒸餾塔底或側線的熱交換器,用來汽化一部分液相產物返回塔內作氣相回流,使塔內汽液兩相間的接觸傳質得以進行,同時提供蒸餾過程所需的熱量,又稱重沸器。大多數的再沸器為管殼式換熱器。根據實際生產中不同的需要,沸騰過程既可以發生在殼程,也可以發生在管程。

            工程上對再沸器的基本要求是操作穩定、調節方便、結構簡單、加工制造容易、安裝檢修方便、使用周期長、運轉安全可靠,同時也應考慮其占地面積和安裝空間高度要合適。一般來說,同時滿足上述各項要求是困難的,故在設計上應進行全面分析、綜合考慮,找出主要的、起決定性作用的要求,選擇一種比較合理的再沸器形式。

             

            一、再沸器的類型

            根據循環形式,再沸器分為自然循環式熱虹吸和強制循環式熱虹吸再沸器

            自然循環式熱虹吸再沸器在國內的精餾塔(裝置)工藝中最為常用。自然循環式熱虹吸再沸器依靠塔釜內的液體靜壓頭和再沸器內兩相流的密度差產生推動力形成熱虹吸式運動。利用再沸器中氣液混合物和塔底液體的密度差作為推動力,增加流體在管內的流動速度,減少了污垢的沉積,提高了傳熱系數。

            強制循環式熱虹吸再沸器用泵強制把流體從塔中抽出,送入再沸器加熱循環。用蒸汽加熱的再沸器,可在蒸汽管上設置調節閥,控制蒸汽流量,或在冷凝液出口管上安裝調節閥,改變再沸器內冷凝的液位而調節熱量。


            根據安裝形式,再沸器分為立式和臥式

            立式有熱虹吸式,強制循環式。

            臥式有熱虹吸式,強制循環式,釜式再沸器,內置式再沸器。


            立式熱虹吸再沸器

            立式熱虹吸再沸器是利用塔底單相釜液與換熱器傳熱管內汽液混合物的密度差形成循環推動力,構成工藝物流在精餾塔底與再沸器間的流動循環。立式及臥式熱虹吸再沸器本身沒有氣、液分離空間和緩沖區,這些均由塔釜提供。

            立式熱虹吸再沸器加熱介質走殼側,工藝物流走管程,在管內汽化,傳熱系數高,投資低,為獲得好的循環,可能需要比較高的塔裙高度,適用于真空和低壓系統。

            特點:

            ?循環推動力:釜液和換熱器傳熱管氣液混合物的密度差;

            ?結構緊湊、占地面積小、傳熱系數高;

            ?釜液在加熱段的停留時間短,不易結垢,管程容易清洗,且調節方便;

            ?塔釜提供氣液分離空間和緩沖區;

            ?設備被直接安裝在塔旁由于管線系統簡單,故設備造價低。

            缺點:

            ?由于殼程不能機械清洗,不適宜高粘度、或臟的傳熱介質;再沸器要求的靜壓頭比較大,需要塔的安裝高度較高;且單個設備的傳熱面積有一定限制。


            臥式熱虹吸再沸器

            加熱介質在管內流動,管程可以為單流程,也可以為多流程。進料是從塔底下降管引入再沸器,液體在殼程沸騰發生汽化,形成密度較小的汽液混合物,由于進料管和排出管中液體的密度差,產生靜壓差,成為流體自然循環的推動力。

            特點:

            ?循環推動力:釜液和換熱器傳熱管氣液混合物的密度差。

            ?占地面積大,裙座高度低,傳熱系數中等,維護、清理方便。

            ?塔釜提供氣液分離空間和緩沖區。

            ?有較高的循環率,因而有較高的流速和較低的出口干度,從而防止了高沸點組分的積聚和降低了結垢的速率。

            ?清洗方便,傳熱面積較大。

            缺點:

            ?占地面積大,且為獲得好的流體分布,通常使用多個接管,這樣造成了管線系統的復雜,提高了設備價。出口管線較長,壓力降較大,不適于低壓和真空操作工況以及結垢較嚴重的場合。

            ?中等黏度的流體在臥式中的沸騰狀態比在立式中要好,當流體黏度小于0.5cP時,可考慮采用立式熱虹吸;但當黏度大于0.5cP時,則考慮采用臥式熱虹吸再沸器。


            強制循環式再沸器

            強制循環式再沸器是依靠泵輸入機械功進行流體的循環。在多數系統中一般適合采用外沸騰管束。通常,確保蒸發率小于1%,而流體經過出口管處的閥門后將完全閃蒸。另外,循環率是受到泵控制的,因此要考慮泵動力消耗的費用,可以通過流體的循環體積、首期投資和操作費用來優化計算循環率.

            適用場合

            ?適于高粘度、熱敏性物料,固體懸浮液和長顯熱段和低蒸發比的高阻力系統。

            ?強制流動再沸器的最佳應用場合為嚴重結垢和極高粘性的流體。


            釜式再沸器

            釜式再沸器由一個帶有氣液分離空間的殼體和一個可抽出的管束組成,管束末端有溢流堰,以保證管束能有效地浸沒在液體中。溢流堰外側空間作為出料液體的緩沖區。再沸器內液體的裝填系數,對于不易起泡沫的物系為80%,對于易起泡沫的物系則不超過65%。

            特點:

            ?對流體力學參數不敏感,可靠性高,可在高真空下操作,維護與清理方便。

            缺點:

            ?傳熱系數小,殼體容積大,占地面積大,造價高,塔釜液在加熱段停留時間長,易結垢。


            內置式再沸器

            塔內置式再沸器的特點是管束直接插入蒸餾塔的塔底液池中。其他同釜式再沸器一樣,其優點亦和釜式再沸器相同。

            特點:

            ?內置式再沸器是將再沸器的管束直接置于塔釜內而成,省去了殼體及連接管路,其結構簡單,造價比釜式再沸器低。

            缺點:

            ?由于是塔內置的形式,管束長度受蒸餾塔直徑限制,故尺寸有限。塔釜空間容積有限,傳熱面積不能太大,傳熱效果不夠理想。

            小結:

            再沸器的選擇上,盡量使用立式熱虹吸再沸器;控制方案中不對塔釜液面進行嚴格控制的,一般選用釜式再沸器;在沒有足夠的空間高度的情況下,考慮選用臥式熱虹吸再沸器或者釜式再沸器。高粘度的情況下選用強制循環式再沸器。


            二、再沸器的布置要求

            ⒈再沸器應盡量靠近塔體布置,甚至再沸器的管口可與塔的管口直接對接。

            ⒉帶雙再沸器的塔,再沸器以對稱布置為宜。

            ⒊塔底與再沸器連接的汽相管中心與再沸器管板的距離不應太大,以免造成熱虹吸效果不好而影響再沸器的效率。 

            ⒋再沸器的支座位置應這樣確定: 再沸器與塔的相連管口的向上位移應相同。對于立式虹吸式再沸器,塔釜正常液位通常與再沸器上管板相當,為了適應液位的波動,再沸器管板的高度和塔的氣相連接管下端高度應當留有適當余量。

            ⒌多臺再沸器與塔布置時,再沸器的位置和安裝高度除應保證工藝要求外,還應滿足進出口集合管的布置要求,并便于操作和檢修。 

            ⒍用蒸汽或熱載體加熱的臥式再沸器應靠近塔體布置,并與塔體維持一定高度差,二者之間的距離應滿足管道布置要求,再沸器抽管束的一端應有檢修場地和通道。


            三、典型設備布置方案

            再沸器生根在塔體上,既可全生根,亦可半生根

            再沸器是否生根在塔上,除了滿足工藝要求外,還應考慮再沸器自身的大小和質量以及精餾塔的可承載能力。圖(a)中再沸器的體積相對較小,質量也不是很大,完全可以依托在塔體上。圖(b)中再沸器的體積相對較大,在布置空間不是很大的情況下,就應采用半生根的方式,這樣的布置就較為緊湊,占地面積小,經濟性強。

            再沸器安裝在單獨的支架或框架上

            再沸器是否安裝在單獨的支架或框架或地面上,除了滿足工藝要求外,還要考慮再沸器的形式。圖(a)中的再沸器因周邊沒有可利用的框架,因此應將2臺再沸器聯合布置,以方便操作維修; 圖(b)中一臥式再沸器直接支撐于地面,另一再沸器利用周邊框架進行布置,這樣布置就更為經濟,操作亦更為方便。 


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