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在化工、石油化工、酒精工业领域中，在塔设备的加热手段方面，大体有两种做法：第一种是将直接蒸汽（生蒸汽）进入塔底的加热室，通过不同形式的泡吹装置而实施加热；第二种是通过间接式加热方法，蒸汽通过釜内加热装置及塔外加热装置--外循环式蒸馏再沸器而实施加热。 前者所述的直接式方法利用得比较普遍，后者间接式加热法也在许多工业装置上应用，其中又可分为内加热、夹套加热及另附设外加热装置--外循环式蒸馏再沸器等多种方式。今天，主要讲外循环式蒸馏再沸器的几种型式。 通常将再沸器大体上分为交叉流和轴向流两种类型。在交叉流型中，沸腾过程全部发生在壳程，如釜式再沸器、内置式再沸器和水平热虹吸再沸器；在轴向流型中，沸腾流体沿轴向流动，最常用的型式为立式热虹吸再沸器。当循环量不够时，抑或自流循环不行时，两者均可借泵的作用而增加循环量及流体的提升高度和克服管网阻力的能动力，从而完成和实现工艺过程的要求，达到预期的工艺目标。现介绍一下外循环式再沸器的各种型式。 1、外循环式再沸器的基本型式 其结构（见图5-1）主要由上室和下室并用法兰与中部的列管式加热段（内装折流板）相连接而组成，此系管壳式再沸器。通常应根据物料的性质不同及是否具有腐蚀性（强、弱）选择不同的材质如A3、304、316L等的板、管而制成。为了调节再沸器冷凝液的排出量，还装有玻璃液位计，并装有压力表以控制器内压力。根据需要也可配置器中、器顶视镜，这样可使操作人员一目了然便于调节。 2、釜式再沸器 釜式再沸器（见图5-2）有一个扩大的壳体，气液分离过程在壳体中进行。该器的优点为性能相对可靠，特别在高真空条件下，其性能更好。缺点是容易结垢，通常为所有类型再沸器中最易结垢者，造价较高。 3、水平热虹吸再沸器 这种再沸器（见图5-3）的进料从塔底引入，液体在壳程沸腾发生气化。由于进料管和排出管中液体的密度差产生静压差，成为流体自然循环的推动力。其优点为有较高的循环率，其缺点是壳程结垢后很难清洗。 4、立式管侧热虹吸再沸器 立式管侧热虹吸再沸器（见图5-4）沸腾过程发生在管程，加热介质在壳程，两相流混合物以较高的流速由排出管流向塔内。要求排出口的流通截面至少应与管束总的过流面积一样大。排除管既可由沿轴向的大直径弯管和塔连接，也可采用侧面开口与塔连接。流动循环的驱动压头由塔内液池的液面高度提供。塔内的液面和再沸器的上管板在一个水平面上。其优点为循环速度快，不仅传热膜系数高于水平式，而且有很好的防垢作用。缺点是垂直管不易拆卸、清洗及维修。其最佳适用条件为纯组分、中等压力、温差、热流及易结垢的场合。这是一种较为常用的型式之一。 5、垂直壳侧热虹吸再沸器 垂直壳侧热虹吸再沸器（见图5-5）沸腾过程发生在壳程。壳侧装有折流板，以使流体纵向流动。适用于特殊场合，如加热流体有腐蚀性，因而要求特殊的金属材料，这时加热介质走管程较为合适。其最大的问题是由于气态的积聚而造成局部过热，从而造成上部管板出现故障。 6、强制流动水平式再沸器 强制流动水平式再沸器（见图5-6）沸腾过程发生在管内侧，流体循环的动力由高容量泵提供。强制流动再沸器的最佳应用场合为严重结构和极高黏性的流体。在流体保持很高的流速和非常低的蒸发率的条件下，可使结垢的速率大大减小，然而这就要求有效流速在5～6m/s，因此泵的造价和能源的消耗都很高。 7、强制流动立式再沸器 除了强制、水平式再沸器外，比较常用的还有强制流动立式再沸器（见图5-7），其可供酒精醪塔糟液的循环蒸发和压出之用。其釜底液可参与再沸器的循环，另一部分也可借抽压力排出而进入具一定压头的后续设备，如糟液二次预热器等。在这种条件下，泵的性能优选是其关键，要求此等泵具有耐高温、耐腐蚀、耐含有大量固形物（泥沙、纤维等杂物）且有一定粘稠性者为佳，其要求压头大，流量能满足工艺要求，但动力不是很大者（省电）。 此种装置，如果在特殊场合使用，其器顶部也可设计成具有一定分离空间者，当蒸汽循导汽管分离出去后，部分流体可以从此部位分出而进入低位贮罐。 8、外循环式惰气蒸馏再沸器 在垂直管内流动沸腾系统中引入惰性气体，可使传热显着增强，从而开发了“载气蒸发”技术。这种载气蒸发方法显然也可用于惰气蒸馏的再沸器，使传热得到强化。图5-8是外循环式惰气蒸馏再沸器的运转示意图。流体从蒸馏塔底进入再沸器的加热管，惰气也从加热管底部引入。引入惰气能使传热显着增强，这是由于在惰气气泡与沸腾液体接触的最初时刻，气液界面上液体迅速汽化，从临近液体取出汽化潜热。使气液界面上的液体温度降低形成一个“界面汽化阱”。 9、膜环式再沸器 在膜环式再沸器中（如图5-9中），有2/3的再沸器的蒸汽发生器具有可变截面的环状通道，双相流体产生上升流动。而1/3管中液体呈膜状下降而沉入管下空间--实施密闭循环。应用膜--环式无垢工艺就可以极大地强化传热过程（大约达2倍），特别是在小的和中等热流体条件下更好。 其在再沸器的加热表面的2/3处，置有管径的0.027m和0.029m（相当于27～29mm）的可变截面的插入物，这样就可在环状通道中建立气--液混合物上升的两相流体的可能性。而在加热表面的1/3出则无腾。对再沸器的研究工作指出，这种工况的再沸器与在通常的蒸汽发生管内的最适传热过程相比，极大地强化了传热过程，其结果可以增大再沸器的生产能力达42%之多。 应用非金属插入物，可以降低再沸器的金属耗用量和减少制造过程中的损失。 研究指出，管长L=2m要比管长L=4m的再沸器总加热面积在同一生产能力的条件下低13%。由此证实，再沸器的管长稍短（在插入物最适尺寸范围）要比更长者更经济。 在酒精工业的醪液精馏装置中应用再沸器在膜--环式工况蒸发的条件下，在最适沉降管和上升插入物的条件下，就可极大地增大由壁向沸腾液体的传热强度，提高其生产能力。
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发表于 2023-3-31 09:29:18
