設計精餾塔,除了塔體及內部的塔板(或者填料)結構外,塔釜再沸器也算是一個重要的部分,再沸器用于汽化塔底產物,為精餾塔實現分離輕重組分供應熱量。這期我們主要講述常見的再沸器型式,包括釜式再沸器、立式和臥式熱虹吸再沸器、內置式再沸器、強制循環式再沸器和降膜式再沸器
1釜式再沸器
釜式再沸器管束通常為雙管程的U形管結構。管束插入一個擴大的殼體內,殼體作為塔底產品的緩沖容器和氣液分離空間,一個溢流擋板來維持管束浸沒在液體中。其優點是維修和清洗方便,傳熱面積大、汽化率高、操作彈性
大。但是也有缺點,比如傳熱系數小、殼體容積大、物料停留時間長(易結垢),外部配管所占空間較大且投資較高。所以說如果你的物料需要較高的汽化率,或者傳熱面積需要很大,參數波動較大,那可以選擇釜式再沸器;如果物料易結垢,那就盡量不選擇釜式再沸器。
2熱虹吸再沸器
以熱虹吸為原理制造的再沸器,熱虹吸再沸器里液體被加熱后,體積膨脹,密度變小變輕會上升,周圍冷的液體來補充。它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。從物料的流動來看,可以發現釜式再沸器是在再沸器中汽化一部分后的液相作為產品,而熱虹吸再沸器的產品是直接從塔底抽出的。并且釜式再沸器是氣相返塔,而熱虹吸再沸器是氣液兩相返塔。
立式熱虹吸再沸器通常為單管程的管殼式換熱器,沸騰過程發生在管程,加熱介質在殼程,它具有較高的傳熱系數,物料在加熱管內停留時間短,不易結垢,管程易于清洗。但是它的缺點是出口管徑較大,需要較高的塔裙座,單個設備的傳熱面積有一定限制,不適于高粘度液體或在高真空下操作,不適用于寬沸點介質和工藝條件波動較大的場合。
臥式熱虹吸再沸器,塔底物料進入再沸器的殼程,加熱介質走管程,液體在殼程沸騰并發生汽化。其優點是有較高的循環率,從而防止了高沸點組分的積聚,降低了結垢的可能性,適用于寬沸點介質;由于管束沿水平方向布置,在單個殼體中得到較大的換熱面積。臥式熱虹吸再沸器的缺點是進出口管道較復雜,通常不采用固定管板式結構,因此投資較大,水平安裝,占地面積較大,殼程結垢較難清理。
3內置式再沸器
它的管束直接置于塔內,通過一個管束法蘭支撐在塔釜。它的優點是不需要設置殼體和工藝配管,結構簡單,在所有型式的再沸器中其投資最小,受水力的影響很小,結垢傾向稍低于釜式再沸器。但它液體循環差,不適于粘稠液體,檢修時必須停工并將塔排凈。
4泵強制循環式再沸器
塔釜物料依靠泵提供的外來機械能量維持強制循環,其優點是循環速度便于控制和調節,物流循環速度較高,停留時間短,因此可減少結垢傾向;適用于粘稠物料或有少量固體的懸浮物和熱敏性物料,并可制成大傳熱面積的換熱器,其缺點是經濟合理的循環速度需要通過實驗和工廠運行經驗數據確定;循環泵的初期投資大,后期運行費用和維修費用亦較高。
5降膜式再沸器
類似于一個倒置的立式熱虹吸再沸器,自塔底的液體借助機泵被送到再沸器的頂部,在管板上均勻分配,由重力推動向下在管壁流動形成液膜并汽化。特別適合低溫差的真空沸騰,適合處理熱敏性物料;由于物料是向下流動,適合處理含固物料。其缺點是需要在管程入口設置分布器,投資較大,運行費較高
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