化工过程中的再沸器.pdf

《化下装备技术》第18卷第6期19971
化工过程中的再沸器
西安交通大学动力程多相流国家重点实验室程立新陈听宽
介绍了各类再沸器的结构特点,详细分析了各利再沸器的优缺点及其迂用的场
对再沸器的设计作了简介,对再沸器的研究动向和技术改造进行了讨论。
关健词再沸器沸腾传热结构特点
轴间流动,最常用的形式为立式热虹吸再沸器。
1概况
热虹吸再沸器的循环量不够时,则使用泵来
沸腾传热设备是化过程中常用的一种设增加循环量,这时,称之为强制流动再沸器。
备,在化工过程中,装于蒸馏塔底部用于汽化制流动再沸器既可以为立式结构,也可以为水
塔底产物的换热器通常称之为再沸器(也称之平结构。通常,立式热虹吸再沸器利强制流动
为重沸器)。人多数的再沸器为管売式换热器。再沸器的沸腾过程均发在管稈,但在特殊的
根据买际生产中不同的需要,沸腾过程既可
应用场合,沸腾过程也可发生在売程。下面就
发生在売程,也可以发生在管程。加热介质通各利类型再沸器的优缺点及应用作一较洋细的
常是汽,也可以是载热的流体、气体等。出分析。
于沸腾佞热系数是换热温差的强函数,因此,再
2.1釜式再沸器
沸器的蒸发率受换热温差的影响很大。
如图1所示,釜式再沸器有一个扩人的
在有充分的换热温差的条件下通过调节体,汽液分离过程在売体中进行。液而通过
温差的大小,便很容易获得所需要的蒸发量,在个垂直的挡板来维持,以保证管宋完全浸没在
这种情况下,再沸器的近似设计将不会产生什液体中。管束通常为两管程的U形管结构,也
么回题。然而,为了有效地利川能源,要求再可以为多管的浮头式结构
沸器能在较小的温差条件下和稳定的加热介质
的操作条件下:作,因此.对再沸器良好的选
择就显得十分必要,这包插精地确定传热面
汽化物
积,较好地分和预测再沸器的性能等。此外,
即使在足够大的换热温差条件下,再沸器的性
液面控制
能也总要受到临界热负荷(CHF)的限制。因
此,为了更有效地利川能源、,对再沸器的性能
LA
分析?研究方向的讨论是作常有意义的。
2再沸器的类型及性能分析
供料
底部产物
再沸器可分为交又流和轴向流两利类型。
在交叉流类型中,沸勝过程全部发生在売程,常
图1金式再沸器
用的形式有翁式げ沸器、内置式げ沸器和水平
水动力対釜式再沸器的影响很小,因此,其
热虹吸再沸器。在轴向流类型中,沸腾流体性能相对可靠,特別在高真卒条件下,其性能
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化工过程中的再沸器
更好。通过增加管间节距,可获得很高的热流率。由丁管束为水半方向布置,日流幼面积易
密度,在小温差的条件下,可获得良好的运
丁控制,、因而需要的静压头较低。其缺点是壳
状况。式再沸器的缺点是容易结圻,通常为程结圻斤很难清泆。出于折流板及支撑板的影
所有类型再沸器中最容易结圻的一类,此外,売响,在高热流条件下,可发生局部的十涸现象。
体较人,造价较高。釜式再沸器的最佳应用场対」人型热虹吸再沸,为了使流动分布均匀
合是低压窄沸点范围以及小温差或人温差条需设多个管口和连接管件,这必然增加了再沸
件下的洁净流体。对于近临界压力的条件,尽器的造价。
管壳体较人,造价高,但性能较为可靠。
汽化物
2.2塔内置式再沸器
如图2所示,塔内置式再沸器的特点是管
液面控制」液体
束直接插入馏塔的塔底液池。其他同式
再沸器一样,其优点亦和総式再沸器相同.受
水力的影啊很小。巾于省去了壳体及连接管路
等,而内置式再沸器是所有类型再沸器中造
价最低的种。除了没们売体外,内置式再沸
供料
器的缺点和釜式再沸器样,此外,其传热面
也很有限。其应用场合类似」金式再沸器。
塔底产物
液面控制
图3水平热虹吸再沸器
汽化物
对」宽沸点范围的流体,应设水半折流板
以防止轻组分在进口处闪蒸及重组分在出口处
浓缩。为了防止流动阻塞利流功不稳定,应对
供料
最大热流密度加以限制。该型再沸器适用于中
等压力中等温差及低静压头的场合。
2.4立式管侧热虫吸再沸器
如图4所示,沸腾过程发生:在管程,加热
底部产物
介质在壳程,两相流混合物以较高的流速巾排
图2塔内置式再沸器
出管流向塔内。排出管口的流通截面至少应与
管束总的过流而积一样大,排出管的压降应
2.3水平热虹吸再沸器
」总压降的30%。排出管既可巾沿轴向的人直
如图3所示,进料是从塔底下降管引入再径弯管和塔迁接,也可采用侧而乒口和塔连接。
沸器,液休在壳程沸腾发生汽化,形成密度较试验表明,}口管的结构对冉沸器的性能影响
小的汽液混合物,由于进料管和排出管中液体很小,但出口管的最小过流面积刈再沸器的性
的密度差,生静压差,成为流体自然循环的能影响很大。流动循环的动压头山塔内液池
推动力。加热介质在管内流动,管程可以为单的液画高度提供。通常,塔内的液面和再沸器
流程,也可以为多流程。其优点是有较高的循的上管板在一个水平面上。对于真空条件,塔
环率,因而有较高的流速和较低的出口下度,从内液而高度可为管束长度的0.5-0.8倍,这
防止.了高沸点组分的积聚和降低了结垢的速可减少再沸器中液体的过冷长度。为消除在低
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