浅谈塔底再沸器的两种工艺及管道设计要点

摘 要：塔底再沸器是化工生产过程中的重要设备，其工作效率的高低主要决定于内部组成部分的布置及管道系统的设计。本文简要地谈论了两种塔底再沸器的设备布置工艺及这两种再沸器的管道设计要点。

关键词：塔底再沸器 工艺 管道

中图分类号：TE962 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2012）11（a）-0064-01

塔底再沸器也即塔底重沸器，是化工生产过程中常用的传热工具，主要是借助带有热量的蒸汽、气体或者液体作为载体来将蒸馏塔中的塔底产物的加热及汽化。再沸器在传热过程中，蒸发量主要受塔底产物和载热体的温度差值限制，在很多种情况下，二者温差很小，蒸发率很低，传热量少，不能达到满意的传热效果。因此，我们需要选择一种工艺较好的再沸器，能够在温差很小的情况下仍然能够获得较好的传热效果，并且耗费较少的能源。

1 塔底再沸器的分类及要求

塔底再沸器有两个组成重要部分：一是设备布置；二是管道的设计。这两部分的布置及设计不仅影响着再沸器的工作效率并且决定着整个传热过程中消耗的能量大小。不同的再沸器有着不同的传热原理，因此应根据再沸器工作原理合理地布置再沸器内部的设备并恰当地设计再沸器的管道系统。根据塔底再沸器内载有热量的介质的流向不同可以将塔底再沸器分为轴向流和交叉流两种。在轴向流塔底再沸器中，沸腾的载热蒸汽、气体或者液体顺着轴向流动，热量载体与塔底产物的热量交换主要在管程进行，而在交叉流塔底再沸器中，这些热量交换则全部在壳程进行。常见的轴向流再沸器为立式热虹吸再沸器，强制流动再沸器；交叉流再沸器在形式上则主要包括内置式、釜式及水平热虹吸式。

在实际工程应用中，要求塔底再沸器不仅能够性能稳定、使用方便、制造简单、维修容易、使用时间长，而且要求其立体占用空间少，平地占用面积少等。当然，满足上述所有条件是十分不容易的，所以在实际应用时应根据现场状况找出最主要的因素，选择一种适合于自身工程的再沸器形式。在工程中，最常用的再沸器为立式热虹吸再沸器，该形式的再沸器的性能最稳定，节能效果较好，使用周期较长，维修费用较低，综合效率较高。

2 常用的两种塔底再沸器的工艺及管道设计要点

塔底再沸器的工艺以及传热管道的设计特点不仅直接影响着再沸器的整体传热效果，而且在很大程度上决定着再沸器的能源利用率。因此，为了获得较好的传热效率并使用较少的能源，必须结合自身工程的实际特点，仔细对比综合效益较高的再沸器的工艺及管道设计要点。

2.1 立式热虹吸再沸器

2.1.1 立式热虹吸再沸器的工艺简介

该再沸器的工作主要依赖于静压力，具体过程为液体在再沸器的管道内部产生液态和气态这两种混合物，而从塔的底部进入再沸器中的流体的密度大于气液态混合物的密度，如此一来，前后两者的密度差带来了一定的静压力，这种静压力可以作为一种助力使得再沸器内部的传热载体自然流动，形成循环模式。

该再沸器的加热过程在壳程，而沸腾过程产生在管道内部，气液态混合物获得较高的流速，可以很快地从排出管流入塔内。再沸器的排出管道与塔的接合方式有两种：一是顺着再沸器内部的直径弯道和塔相接合；二是在再沸器的侧面上设置开口，通过这些开口与塔来接合。虽然出口处管道的布置形式对于再沸器带来的影响不是很大，但是出口处管道的最小面积对于再沸器带来的影响却很大。塔内的液面高度为热量载体带来驱动力。大多数情况下，再沸器的上管板的高度与塔内液体装置的液面高度是一致的。

2.1.2 立式热虹吸再沸器的管道设计要点

（1）再沸器排出管的压力降低值主要受再沸器管路的返回口的空间位置影响，因此，为了获得最小的降低值，在设计再沸器的内部管道时应反复试验，找出最恰当的开口位置，以确保再沸器内部的管道走势最合理，管道的长度最小，进而获得最少的压力降低值，节约能量。

（2）再沸器内的热量往返需要一定的推动力，因此，在设计再沸器的管道时，不仅要充分考虑设备的实际应用条件，还要考虑到再沸器的高度问题，再沸器的检修维护费用，尽量在获得较高效率的同时节省资金，使工程的效益最高。

（3）应根据再沸器长度与直径的比值来考虑是否设置导向支撑架，当二者的比值大于六时，应当设置导向支架。

（4）当再沸器工作到一定程度时，无论是管道还是外壳均达到很高的温度，此时应严格控制操作流程，否则操作失误很容易带来经济损失甚是很大的危险。因此在设计再沸器的管道时，切忌忽略管道的柔韧性能，而且要慎重考虑。当再沸器工作时，再沸器的内部构件也均获得一定量的热量，因此在设计管道时，也要将这些构件的热量增涨值考虑在内。

2.2 釜式再沸器

2.2.1 釜式再沸器的工艺简介

釜式再沸器区别于其他再沸器的最大特点就是它有一个较大的外壳，再沸器的气体和液体的分离过程就在这里发生。为了使得管道全部在液面以下，通常借助一个立体挡板来阻挡液体，这个挡板就构成了溢流堰，溢流堰以外的空间构成了液体流出再沸器前的缓冲区。一般情况下，加热管道有两种形式：一是双管程的U形构造；二是很多个管程的浮头式构造。釜式再沸器的最大优势在于它的运行比较稳定，对流体的参数限制不高，而且它在很高的真空条件下运行，为常规维护带来很大方便。缺点是壳体内容易产生垢，而且壳体很大，占用空间大，费用高。

2.2.2 釜式再沸器的管道设计要点

（1）在安装釜式再沸器时，首先应当考虑到两个高度问题：一是釜式再沸器的相对高度；二是塔的常规压面高度。其中，前者的高度视工艺而定。

（2）釜式再沸器特别容易结垢，所以为了降低结垢量，在设计管道时，应尽可能的使得管道长度较短，从而进一步使得再沸器在管线上的压力降低值达到最小，节约能源。

（3）在设计管道时，必须考虑到管线的拆卸问题，因此在最初设计管道时，要提前为管线留出一定的空间，以便于管道拆卸。

3 结语

塔底再沸器的工艺及管道设计效果直接影响着它的综合效益，因此在实际应用时，应根据工程的不同需要合理地选择再沸器的形式，并恰当地对再沸器的管道进行设计。

参考文献

[1]蒋云龙.解决气体分馏装置脱碳五苔塔底再沸器结焦的一种可行的方法[J].中国新技术新产品，2012（12）.

[2]邢育红.针对苯胺装置制氢单元再生塔底再沸器泄漏问题的创新性技术改进[J].甘肃科技，2008（15）.