化工釜式再沸器.docx

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。
图SEQ图\*ARABIC1再沸器型式
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REF_Ref228244456\h图1。
各种型式再沸器介绍
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，投资较高。
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，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。
卧式虹吸再沸器
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REF_Ref228248147\h图2。
图SEQ图\*ARABIC2卧式热虹吸再沸器流程
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结构4进4出，气化率可达到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。
立式虹吸再沸器
图SEQ图\*ARABIC3立式热虹吸再沸器流程
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REF_Ref228249423\h图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。
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。
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。
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。
高真空操作或结垢严重时
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
塔的安装高度受限或没有足够空间安装立式虹吸再沸器
再沸器设计考虑的因素
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。
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