淺談塔底再沸器的兩種工藝及管道設計要點

摘 要：塔底再沸器是化工生產過程中的重要設備，其工作效率的高低主要決定于內部組成部分的布置及管道系統的設計。本文簡要地談論了兩種塔底再沸器的設備布置工藝及這兩種再沸器的管道設計要點。

關鍵詞：塔底再沸器 工藝 管道

中圖分類號：TE962 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）11（a）-0064-01

塔底再沸器也即塔底重沸器，是化工生產過程中常用的傳熱工具，主要是借助帶有熱量的蒸汽、氣體或者液體作為載體來將蒸餾塔中的塔底產物的加熱及汽化。再沸器在傳熱過程中，蒸發量主要受塔底產物和載熱體的溫度差值限制，在很多種情況下，二者溫差很小，蒸發率很低，傳熱量少，不能達到滿意的傳熱效果。因此，我們需要選擇一種工藝較好的再沸器，能夠在溫差很小的情況下仍然能夠獲得較好的傳熱效果，并且耗費較少的能源。

1 塔底再沸器的分類及要求

塔底再沸器有兩個組成重要部分：一是設備布置；二是管道的設計。這兩部分的布置及設計不僅影響著再沸器的工作效率并且決定著整個傳熱過程中消耗的能量大小。不同的再沸器有著不同的傳熱原理，因此應根據再沸器工作原理合理地布置再沸器內部的設備并恰當地設計再沸器的管道系統。根據塔底再沸器內載有熱量的介質的流向不同可以將塔底再沸器分為軸向流和交叉流兩種。在軸向流塔底再沸器中，沸騰的載熱蒸汽、氣體或者液體順著軸向流動，熱量載體與塔底產物的熱量交換主要在管程進行，而在交叉流塔底再沸器中，這些熱量交換則全部在殼程進行。常見的軸向流再沸器為立式熱虹吸再沸器，強制流動再沸器；交叉流再沸器在形式上則主要包括內置式、釜式及水平熱虹吸式。

在實際工程應用中，要求塔底再沸器不僅能夠性能穩定、使用方便、制造簡單、維修容易、使用時間長，而且要求其立體占用空間少，平地占用面積少等。當然，滿足上述所有條件是十分不容易的，所以在實際應用時應根據現場狀況找出最主要的因素，選擇一種適合于自身工程的再沸器形式。在工程中，最常用的再沸器為立式熱虹吸再沸器，該形式的再沸器的性能最穩定，節能效果較好，使用周期較長，維修費用較低，綜合效率較高。

2 常用的兩種塔底再沸器的工藝及管道設計要點

塔底再沸器的工藝以及傳熱管道的設計特點不僅直接影響著再沸器的整體傳熱效果，而且在很大程度上決定著再沸器的能源利用率。因此，為了獲得較好的傳熱效率并使用較少的能源，必須結合自身工程的實際特點，仔細對比綜合效益較高的再沸器的工藝及管道設計要點。

2.1 立式熱虹吸再沸器

2.1.1 立式熱虹吸再沸器的工藝簡介

該再沸器的工作主要依賴于靜壓力，具體過程為液體在再沸器的管道內部產生液態和氣態這兩種混合物，而從塔的底部進入再沸器中的流體的密度大于氣液態混合物的密度，如此一來，前后兩者的密度差帶來了一定的靜壓力，這種靜壓力可以作為一種助力使得再沸器內部的傳熱載體自然流動，形成循環模式。

該再沸器的加熱過程在殼程，而沸騰過程產生在管道內部，氣液態混合物獲得較高的流速，可以很快地從排出管流入塔內。再沸器的排出管道與塔的接合方式有兩種：一是順著再沸器內部的直徑彎道和塔相接合；二是在再沸器的側面上設置開口，通過這些開口與塔來接合。雖然出口處管道的布置形式對于再沸器帶來的影響不是很大，但是出口處管道的最小面積對于再沸器帶來的影響卻很大。塔內的液面高度為熱量載體帶來驅動力。大多數情況下，再沸器的上管板的高度與塔內液體裝置的液面高度是一致的。

2.1.2 立式熱虹吸再沸器的管道設計要點

（1）再沸器排出管的壓力降低值主要受再沸器管路的返回口的空間位置影響，因此，為了獲得最小的降低值，在設計再沸器的內部管道時應反復試驗，找出最恰當的開口位置，以確保再沸器內部的管道走勢最合理，管道的長度最小，進而獲得最少的壓力降低值，節約能量。

（2）再沸器內的熱量往返需要一定的推動力，因此，在設計再沸器的管道時，不僅要充分考慮設備的實際應用條件，還要考慮到再沸器的高度問題，再沸器的檢修維護費用，盡量在獲得較高效率的同時節省資金，使工程的效益最高。

（3）應根據再沸器長度與直徑的比值來考慮是否設置導向支撐架，當二者的比值大于六時，應當設置導向支架。

（4）當再沸器工作到一定程度時，無論是管道還是外殼均達到很高的溫度，此時應嚴格控制操作流程，否則操作失誤很容易帶來經濟損失甚是很大的危險。因此在設計再沸器的管道時，切忌忽略管道的柔韌性能，而且要慎重考慮。當再沸器工作時，再沸器的內部構件也均獲得一定量的熱量，因此在設計管道時，也要將這些構件的熱量增漲值考慮在內。

2.2 釜式再沸器

2.2.1 釜式再沸器的工藝簡介

釜式再沸器區別于其他再沸器的最大特點就是它有一個較大的外殼，再沸器的氣體和液體的分離過程就在這里發生。為了使得管道全部在液面以下，通常借助一個立體擋板來阻擋液體，這個擋板就構成了溢流堰，溢流堰以外的空間構成了液體流出再沸器前的緩沖區。一般情況下，加熱管道有兩種形式：一是雙管程的U形構造；二是很多個管程的浮頭式構造。釜式再沸器的最大優勢在于它的運行比較穩定，對流體的參數限制不高，而且它在很高的真空條件下運行，為常規維護帶來很大方便。缺點是殼體內容易產生垢，而且殼體很大，占用空間大，費用高。

2.2.2 釜式再沸器的管道設計要點

（1）在安裝釜式再沸器時，首先應當考慮到兩個高度問題：一是釜式再沸器的相對高度；二是塔的常規壓面高度。其中，前者的高度視工藝而定。

（2）釜式再沸器特別容易結垢，所以為了降低結垢量，在設計管道時，應盡可能的使得管道長度較短，從而進一步使得再沸器在管線上的壓力降低值達到最小，節約能源。

（3）在設計管道時，必須考慮到管線的拆卸問題，因此在最初設計管道時，要提前為管線留出一定的空間，以便于管道拆卸。

3 結語

塔底再沸器的工藝及管道設計效果直接影響著它的綜合效益，因此在實際應用時，應根據工程的不同需要合理地選擇再沸器的形式，并恰當地對再沸器的管道進行設計。

參考文獻

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