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(xù)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(huán)。為保證立式熱虹吸重沸器操作穩(wěn)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(huán)。

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(huán)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(huán)推動力及各部分壓力降，使循環(huán)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(huán)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(huán)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(huán)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(huán)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(huán)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(jié)變量。若該比值大于安全系數，即循環(huán)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(tài)，稱為顯熱段。其上段為氣液混相狀態(tài)，稱為蒸發(fā)段。在計算立式熱虹吸重沸器的循環(huán)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(fā)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(huán)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(huán)推動力與各部分壓力降計算方法

表2(續(xù))

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(huán)推動力及各部分壓力降數值見表4。循環(huán)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.)