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技術(shù)資料

再沸器(重沸器)的分類和工作原理

時(shí)間:2022-05-16 13:34:35 作者:搪玻璃反應(yīng)釜 點(diǎn)擊:

再沸器(重沸器),也被稱之為重沸器,顧名思義是使液體再一次汽化。它的結(jié)構(gòu)與冷凝器差不多,不過一種是用來降溫,而再沸器是用來升溫汽化。

1.立式熱虹吸再沸器

2.臥式熱虹吸再沸器

3.強(qiáng)制循環(huán)式再沸器

4.釜式再沸器

5.內(nèi)置式再沸器

再沸器多與分餾塔合用:再沸器是一個(gè)能夠交換熱量,同時(shí)有汽化空間的一種特殊換熱器。在再沸器中的物料液位和分餾塔液位在同一高度。從塔底線提供液相進(jìn)入到再沸器中。通常在再沸器中有25-30%的液相被汽化。被汽化的兩相流被送回到分餾塔中,返回塔中的氣相組分向上通過塔盤,而液相組分掉回到塔底。


物料在重沸器受熱膨脹甚至汽化,密度變小,從而離開汽化空間,順利返回到塔里,返回塔中的氣液兩相,氣相向上通過塔盤,而液相會(huì)掉落到塔底。由于靜壓差的作用,塔底將會(huì)不斷補(bǔ)充被蒸發(fā)掉的那部分液位。


通常將再沸器大體上分為交叉流和軸向流兩種類型。在交叉流型中,沸騰過程全部發(fā)生在殼程,如釜式再沸器、內(nèi)置式再沸器和水平熱虹吸再沸器;在軸向流型中,沸騰流體沿軸向流動(dòng),最常用的型式為立式熱虹吸再沸器。當(dāng)循環(huán)量不夠時(shí),抑或自流循環(huán)不行時(shí),兩者均可借泵的作用而增加循環(huán)量及流體的提升高度和克服管網(wǎng)阻力的能動(dòng)力,從而完成和實(shí)現(xiàn)工藝過程的要求,達(dá)到預(yù)期的工藝目標(biāo)。現(xiàn)介紹一下外循環(huán)式再沸器的各種型式。


其結(jié)構(gòu)主要由上室和下室并用法蘭與中部的列管式加熱段(內(nèi)裝折流板)相連接而組成,此系管殼式再沸器。通常應(yīng)根據(jù)物料的性質(zhì)不同及是否具有腐蝕性(強(qiáng)、弱)選擇不同的材質(zhì)如A3、304、316L等的板、管而制成。為了調(diào)節(jié)再沸器冷凝液的排出量,還裝有玻璃液位計(jì),并裝有壓力表以控制器內(nèi)壓力。根據(jù)需要也可配置器中、器頂視鏡,這樣可使操作人員一目了然便于調(diào)節(jié)。

再沸器的分類和工作原理(圖1)

釜式再沸器


釜式再沸器具有擴(kuò)大的殼體,并且在殼體中進(jìn)行汽 - 液分離過程。 液面由垂直擋板保持,以確保束完全浸沒在液體中。 該束通常是U形管結(jié)構(gòu),具有兩個(gè)管道或具有多個(gè)管道的浮頭結(jié)構(gòu)。


水動(dòng)力對(duì)釜式再沸器影響不大,因此其性能相對(duì)可靠,特別是在高真空條件下,其性能更好。 通過增加管間距,可以獲得高熱通量,在溫差小的條件下可以獲得良好的操作條件。 水壺再沸器的缺點(diǎn)是它易于結(jié)垢。 它通常是最容易擴(kuò)展的再沸器類型。 另外,外殼更大,成本更高。 釜式再沸器的最佳應(yīng)用是低壓,沸點(diǎn)范圍窄,溫差小或大的清潔液。 對(duì)于臨界壓力的條件,雖然殼體較大且成本較高,但其性能相對(duì)可靠。

再沸器的分類和工作原理(圖2)

立式管側(cè)熱虹吸再沸器


立式管側(cè)熱虹吸再沸器沸騰過程發(fā)生在管程,加熱介質(zhì)在殼程,兩相流混合物以較高的流速由排出管流向塔內(nèi)。要求排出口的流通截面至少應(yīng)與管束總的過流面積一樣大。排除管既可由沿軸向的大直徑彎管和塔連接,也可采用側(cè)面開口與塔連接。流動(dòng)循環(huán)的驅(qū)動(dòng)壓頭由塔內(nèi)液池的液面高度提供。塔內(nèi)的液面和再沸器的上管板在一個(gè)水平面上。其優(yōu)點(diǎn)為循環(huán)速度快,不僅傳熱膜系數(shù)高于水平式,而且有很好的防垢作用。缺點(diǎn)是垂直管不易拆卸、清洗及維修。其最佳適用條件為純組分、中等壓力、溫差、熱流及易結(jié)垢的場(chǎng)合。這是一種較為常用的型式之一。



垂直殼側(cè)熱虹吸再沸器


垂直殼側(cè)熱虹吸再沸器沸騰過程發(fā)生在殼程。殼側(cè)裝有折流板,以使流體縱向流動(dòng)。適用于特殊場(chǎng)合,如加熱流體有腐蝕性,因而要求特殊的金屬材料,這時(shí)加熱介質(zhì)走管程較為合適。其最大的問題是由于氣態(tài)的積聚而造成局部過熱,從而造成上部管板出現(xiàn)故障。


垂直殼側(cè)熱虹吸再沸器


強(qiáng)制流動(dòng)水平式再沸器


沸騰過程在管內(nèi)進(jìn)行,流體循環(huán)的動(dòng)力由高容量泵提供。 通常,確保蒸發(fā)率小于1%,并且在通過出口管道的閥門后,流體將完全閃蒸。強(qiáng)制流動(dòng)水平式再沸器的最佳應(yīng)用是嚴(yán)重的結(jié)垢和高粘度流體。在流體保持高流速和極低蒸發(fā)速率的條件下,可以大大降低結(jié)垢速率。但是,有效流量需要5-6 ms,因此泵的成本和能耗非常高。


強(qiáng)制流動(dòng)水平式再沸器


外循環(huán)式惰氣蒸餾再沸器


在垂直管內(nèi)流動(dòng)沸騰系統(tǒng)中引入惰性氣體,可使傳熱顯著增強(qiáng),從而開發(fā)了“載氣蒸發(fā)”技術(shù)。這種載氣蒸發(fā)方法顯然也可用于惰氣蒸餾的再沸器,使傳熱得到強(qiáng)化。圖5-8是外循環(huán)式惰氣蒸餾再沸器的運(yùn)轉(zhuǎn)示意圖。流體從蒸餾塔底進(jìn)入再沸器的加熱管,惰氣也從加熱管底部引入。引入惰氣能使傳熱顯著增強(qiáng),這是由于在惰氣氣泡與沸騰液體接觸的最初時(shí)刻,氣液界面上液體迅速汽化,從臨近液體取出汽化潛熱。使氣液界面上的液體溫度降低形成一個(gè)“界面汽化阱”。

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