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重沸器

产品描述:重沸器是一个能够交换热量,同时有汽化空间的一种特殊换热器。在重沸器中的物料液位和分馏塔液位在同一高度。从塔底线提供液相进入到重沸器中。
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重沸器(也称再沸器)顾名思义是使液体再一次汽化。它的结构与冷凝器差不多,不过一种是用来降温,而重沸器是用来升温汽化。

重沸器多与分馏塔合用:重沸器是一个能够交换热量,同时有汽化空间的一种特殊换热器。在重沸器中的物料液位和分馏塔液位在同一高度。从塔底线提供液相进入到重沸器中。通常在重沸器中有25-30%的液相被汽化。被汽化的两相流被送回到分馏塔中,返回塔中的气相组分向上通过塔盘,而液相组分掉回到塔底。

物料在重沸器受热膨胀甚至汽化,密度变小,从而离开汽化空间,顺利返回到塔里,返回塔中的气液两相,气相向上通过塔盘,而液相会掉落到塔底。由于静压差的作用,塔底将会不断补充被蒸发掉的那部分液位。


重沸器的特点:

1、总传热系数是碳钢、不锈钢列管式换热器的2倍以上;

2、耐温耐压高;

3、因自身全圆弧柔性过度结构,对流体实现变截面流动,形成正压差和负压差,自除垢、防垢能力非常强;

4、管壁薄(0.8-1.0mm),自身波纹结构无应力,无温度梯度,流体温度几乎瞬间均一;

5、压降小;

6、应力分布均匀,不出现拉裂变;

7、换热管束可拆卸、抽出、维修和清洗;

8、换热面积是同等条件下碳钢、不锈钢的60%即可充分满足工况条件;


重沸器类型:

立式:热虹吸式、强制循环式

卧式:热虹吸式、强制循环式、釜式重沸器、内置式重沸器

立式热虹吸:

▲循环推动力:釜液和换热器传热管气液混合物的密度差。

▲结构紧凑、占地面积小、传热系数高。

▲壳程不能机械清洗,不适宜高粘度、或脏的传热介质。

▲塔釜提供气液分离空间和缓冲区。

卧式热虹吸:

▲循环推动力:釜液和换热器传热管气液混合物的密度差。

▲占地面积大,传热系数中等,维护、清理方便。

▲塔釜提供气液分离空间和缓冲区。

强制循环式:

▲适于高粘度、热敏性物料,固体悬浮液和长显热段和低蒸发比的高阻力系统。

釜式重沸器:

▲可靠性高,维护、清理方便。

▲传热系数小,壳体容积大,占地面积大,造价高,易结垢。

内置式重沸器:

▲结构简单。传热面积小,传热效果不理想。


重沸器结垢:

重沸器在化工厂应用非常广泛,重沸器(也称再沸器)能使液体再一次汽化,是一个能够交换热量,同时汽化液体的一种特殊换热器;多与分馏塔合用;物料在重沸器受热膨胀甚至汽化,密度变小,从而离开汽化空间,顺利返回到塔里。长期使用后,换热管中结有物料垢,当垢层越来越厚,生产效率降低,甚至造成停产事故,重沸器除垢可采用清洗剂清洗。

腐蚀:

在生产过程中,由于换热器管板受水分冲刷、气蚀和微量化学介质的腐蚀,管板焊缝处经常出现渗漏,导致水和化工材料出现混合,生产工艺温度难以控制,致使生成其它产品,严重影响产品质量,降低产品等级。冷凝器管板焊缝渗漏后,企业通常利用传统补焊的方法进行修复,管板内部易产生内应力,且难以消除,致使其它换热器出现渗漏,企业通过打压,检验设备修复情况,反复补焊、实验,2~4人需要几天时间才能修复完成,使用几个月后管板焊缝再次出现腐蚀,给企业带来人力、物力、财力的浪费,生产成本的增加。

重沸器应用:

重沸器(图1)

立式热虹吸重沸器:立式热虹吸重沸器是利用塔底单相釜液与换热器传热管内汽液混合物的密度差形成循环推动力,构成工艺物流在精馏塔底与重沸器间的流动循环。立式及卧式热虹吸重沸器本身没有气、液分离空间和缓冲区,这些均由塔釜提供。

工艺物流测在管程,传热系数高,投资低,为获得好的循环,可能需要比较高的塔裙高度。汽化率为3%-35%。可用于真空和低压系统。

这种重沸器具有的特点:

循环推动力:釜液和换热器传热管气液混合物的密度差;

结构紧凑、占地面积小、传热系数高;

壳程不能机械清洗,不适宜高粘度、或脏的传热介质;

塔釜提供气液分离空间和缓冲区;

设备被直接安装在塔旁由于管线系统简单,故设备造价低。

缺点:

管长通常受塔裙高度、传热面积的限制。维修和清洗困难,不能用于有过流量和突然脉动可能的系统,当沸点有较高的提升时会使蒸汽的发生率较低。

重沸器(图2)

卧式热虹吸:

加热介质在管内流动,管程可以为单流程,也可以为多流程。进料是从塔底下降管引入重沸器,液体在壳程沸腾发生汽化,形成密度较小的汽液混合物,由于进料管和排出管中液体的密度差,产生静压差,成为流体自然循环的推动力。

这种重沸器具有的特点:

循环推动力:釜液和换热器传热管气液混合物的密度差。

占地面积大,传热系数中等,维护、清理方便。

塔釜提供气液分离空间和缓冲区。

有较高的循环率,因而有较高的流速和较低的出口干度,从而防止了高沸点组分的积聚和降低了结垢的速率。

卧式重沸器:工艺物流测在壳程,传热系数中偏高,投资适中,占地面积大,裙座高度低,汽化率为3%-35%。

缺点:

为获得好的流体分布,通常使用多个接管,这样造成了管线系统的复杂,提高了设备价。

适用场合:

对于宽沸点范围的流体,应设水平折流板,以防止轻组分在进口处闪蒸及重组分在出口处浓缩。为了防止流动阻塞和流动不稳定,应对大热流密度加以限制。该型重沸器适用于中等压力、中等温差及低静压头的场合

重沸器(图3)

强制循环式重沸器:

强制循环式重沸器是依靠泵输入机械功进行流体的循环。在多数系统中一般适合采用外沸腾管束。通常,确保蒸发率小于1%,而流体经过出口管处的阀门后将完全闪蒸。另外,循环率是受到泵控制的,因此要考虑泵动力消耗的费用,可以通过流体的循环体积、首期投资和操作费用来优化计算循环率.

适用场合

适于高粘度、热敏性物料,固体悬浮液和长显热段和低蒸发比的高阻力系统。

强制流动重沸器的佳应用场合为严重结垢和极高粘性的流体。

重沸器(图4)

釜式重沸器:

釜式重沸器由一个带有气液分离空间的壳体和一个可抽出的管束组成,管束末端有溢流堰,以保证管束能有效地浸没在液体中。溢流堰外侧空间作为出料液体的缓冲区。重沸器内液体的装填系数,对于不易起泡沫的物系为80%,对于易起泡沫的物系则不超过65%。

这种重沸器具有的特点:

对流体力学参数不敏感,可靠性高,可在高真空下操作,维护与清理方便。

缺点:

传热系数小,壳体容积大,占地面积大,造价高,塔釜液在加热段停留时间长,易结垢。

重沸器(图5)

内置式重沸器 :

塔内置式重沸器的特点是管束直接插入蒸馏塔的塔底液池中。其他同釜式重沸器一样,其优点亦和釜式重沸器相同。

这种重沸器具有的特点:

内置式重沸器是将重沸器的管束直接置于塔釜内而成,省去了壳体及连接管路,其结构简单,造价比釜式重沸器低。

缺点:

由于是塔内置的形式,管束长度受蒸馏塔直径限制,故尺寸有限。塔釜空间容积有限,传热面积不能太大,传热效果不够理想。


重沸器的布置要求:

( 1) 重沸器应尽量靠近塔体布置,甚至重沸器的管口可与塔的管口直接对接。若重沸器与塔直接对接,且 PID 图上两管口之间有仪表接口,则该仪表接口应让设备改在对接的任一管口上。

( 2) 带双重沸器的塔,重沸器以对称布置为宜。

( 3) 塔底与重沸器连接的汽相管中心与重沸器管板的距离不应太大,以免造成热虹吸效果不好而影响重沸器的效率。

( 4) 重沸器的支座位置应这样确定: 重沸器与塔的相连管口的向上位移应相同。支座位置确定后应及时反馈给设备专业。对于立式虹吸式重沸器,塔釜正常液位通常与重沸器上管板相当,为了适应液位的波动,重沸器管板的高度和塔的气相连接管下端高度应当留有适当余量。

( 5) 多台重沸器与塔布置时,重沸器的位置和安装高度除应保证工艺要求外,还应满足进出口集合管的布置要求,并便于操作和检修。

( 6) 用蒸汽或热载体加热的卧式重沸器应靠近塔体布置,并与塔体维持一定高差,二者之间的距离应满足管道布置要求,重沸器抽管束的一端应有检修场地和通道。

重沸器生根在塔体上,既可全生根,亦可半生根:

重沸器(图6)

重沸器是否生根在塔上,除了满足工艺要求外,还应考虑重沸器自身的大小和质量以及精馏塔的可承载能力。

图( a) 中重沸器的体积相对较小,质量也不是很大,完全可以依托在塔体上。

图 ( b) 中重沸器的体积相对较大,在布置空间不是很大的情况下,就应采用半生根的方式,这样的布置就较为紧凑,占地面积小,经济性强。

重沸器安装在单独的支架或框架上:

重沸器(图7)

重沸器是否安装在单独的支架或框架或地面上,除了满足工艺要求外,还要考虑重沸器的形式。

图 (a) 中的重沸器因周边没有可利用的框架,因此应将 2 台重沸器联合布置,以方便操作维修;

图 ( b) 中一卧式重沸器直接支撑于地面,另一重沸器利用周边框架进行布置,这样布置就更为经济,操作亦更为方便。