立式熱虹吸重沸器安裝高度計算

臺寧寧，鄭 俊，鄒培軒

(中海油石化工程有限公司，山東 青島 266101)

立式熱虹吸重沸器是利用重沸器進、出口介質密度差產生的靜壓頭，使塔底液體被連續虹吸至重沸器，由于加熱而生成的氣液混合物自動返回至塔內，整個過程不需要泵即可實現被加熱介質的自循環。為保證立式熱虹吸重沸器操作穩定，需確保重沸器與塔的相對安裝高度合適，其安裝高度計算成為該類型重沸器設計工作中重要的一環。

按照工藝過程，立式熱虹吸重沸器可分為一次通過式和循環式兩種，見圖1。

圖1 立式熱虹吸重沸器示意圖

1 安裝高度計算思路

立式熱虹吸重沸器安裝高度計算為校核式的計算方法，即首先初步確定重沸器的安裝高度，根據此數值求解重沸器的循環推動力及各部分壓力降，使循環推動力等于或略大于各部分壓力降之和，若不滿足該條件，則需進行相關調整，再重新計算。

(1)

上式中Δpt為重沸器循環推動力，Δp1為塔出口至重沸器入口管線摩擦壓力降，Δp2為重沸器出口至塔入口管線摩擦壓力降，Δp3為重沸器壓力降，Δp4為出口管線動能損失。

為減小塔的標高，重沸器的上管板與塔底的液面一般保持在同一高度，一般不推薦塔底液面與上管板的標高差超過0.6 m。

為使校核標準定量化，本計算方法定義一安全系數。若循環推動力與各部分壓力降之比介于1和定義的安全系數之間，即滿足上式(1)，則認為該安裝高度滿足要求。若小于1，即循環推動力小于各部分壓力降，則需采取以下措施使得安裝高度滿足要求：①增大塔液面與重沸器上管板高度差以增大循環推動力；②增大重沸器進出口管線管徑以減小壓力降；③增加重沸器管長以增大循環推動力。因重沸器管長影響換熱面積，故重沸器管長不建議作為調節變量。若該比值大于安全系數，即循環推動力過大，則需采取相反的措施使得安裝高度滿足要求。該安全系數建議取1.2。

2 計算方法

2.1 重沸器顯熱段長度計算

立式熱虹吸重沸器的下段，介質處于未汽化狀態，稱為顯熱段。其上段為氣液混相狀態，稱為蒸發段。在計算立式熱虹吸重沸器的循環推動力及管束內壓降之前，需先求解重沸器內顯熱段和蒸發段的長度，其計算方法見表1。

表1 重沸器顯熱段長度計算方法

2.2 壓力降校核

合適的重沸器安裝高度應使重沸器循環推動力等于或略大于各部分壓力降之和。計算方法見表2。

表2 重沸器循環推動力與各部分壓力降計算方法

表2(續)

3 計算實例

基于上述計算方法，編制成立式熱虹吸重沸器計算程序，并使用該計算程序獲得某煉廠MTBE裝置脫硫塔重沸器合適的安裝高度。

3.1 計算參數輸入

立式熱虹吸重沸器安裝高度計算所需要的輸入參數見表3。

3.2 計算結果輸出

該脫硫塔重沸器合適的安裝高度為塔液面高于重沸器上管板0.3m。其循環推動力及各部分壓力降數值見表4。循環推動力與各部分壓力降之和的比值為1.05，說明確定的安裝高度滿足要求。

表4 計算結果輸出

4 結束語

立式熱虹吸重沸器安裝高度的計算較為復雜，其計算過程涉及到重沸器的傳熱計算和壓力降計算，應用了諸多經驗或實驗關聯式。設計人員可以此計算結果為依據，結合設計經驗，最終確定重沸器的安裝高度。

[1] 劉 巍，鄧方義.冷換設備工藝計算手冊 [M].2版.北京：中國石化出版社，2008：213-221.

[2] 尾花英朗.熱交換器設計手冊(上冊)[M] . 徐中權，譯.北京：烴加工出版社，1987：406-413.

(本文文獻格式：臺寧寧，鄭俊，鄒培軒.立式熱虹吸重沸器安裝高度計算[J].山東化工,2018,47(7):101-104.)