[发明专利]一种再沸器设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及酒精溶液再沸器技术领域，特别涉及一种再沸器设计方法。

背景技术

在化工生产过程中，再沸器是一种装在精馏塔底部用于使塔底产物汽化的换热设备。再沸器的主要形式是管壳式换热器，它有交叉流及轴向流两种类型；交叉流再沸器的沸腾过程发生在壳体一侧，这种类型的代表有釜式再沸器、水平热虹吸再沸器及内置式再沸器；轴向流再沸器中流体的流动方向为轴向，这种类型的代表有立式热虹吸式再沸器和强制对流式再沸器，这两种类型的换热器，它们的沸腾过程大多数情况下是发生在管程的，但在某些特殊情况下其沸腾过程也有可能发生在壳体一侧。

釜式再沸器具备一个放大的壳体，气体与液体的分离过程发生在壳体内，它受水动力的影响较小，且可靠性较高，另外，增大管间距可以提高其热流密度，在温度差较小的情况下可以得到较好的运行状况，其缺点是易结垢、壳体直径大，生产成本高。塔内置式再沸器的管束直接的插入精馏塔塔底的液池中，它受水动力的影响较小，造价较低。对于水平式热虹吸再沸器而言，物料经塔底下降管进入再沸器，沸腾过程发生在壳体侧，在此基础上形成了密度比较小的气液混合物，进料管液体与排出管液体之间的密度差所形成的静压差构成了流体自然循环的推动力，其特点是具有较大的流速、高的循环率等，需要的静压头较低，且降低了结垢的速率；它的弊端是壳程一旦发生结垢现象将很难清理。立式管侧热虹吸再沸器，其沸腾现象出现在管侧，热源从壳程流过，流动循环的推动力由塔内液池的液面高度差提供；其典型特点是循环速度高、传热膜系数比水平热虹吸式再沸器高且不易结垢，其不足之处是垂直管较难拆卸，且清洗维修较为困难，造价也比较高。垂直壳侧热虹吸再沸器的沸腾现象出现在壳程一侧，该类再沸器的资料相对较少，现场试验表明：该类再沸器存在的十分显著的问题是因气态的积聚会造成局部区域的过热，进而在上部管板出现故障，设计该类再沸器时应当保证两相混合物以比较均匀的速度经过管板。强制流动再沸器，它的沸腾现象出现在管内侧，促进流体循环流动的循环推动力靠高容泵提供，这种类型的再沸器适用于较易结垢和流体粘度较高的场合，在流体流速很高且保持较低蒸发率的情况下可大大降低结垢速率，其缺点是泵的造价及能源消耗率都很高。

立式热虹吸再沸器，在化工行业应用十分广泛，它工作时利用塔釜内的液体静压头及再沸器内两相流的密度差产生的推动力，促进流体循环。立式热虹吸再沸器产生循环动力的方式属于自然循环的单元操作，它和强制再沸器中所利用的强制对流方式相比更节能。现阶段，工程上对立式热虹吸再沸器的设计主要是参阅大量的国家设计标准，并进行冗繁的试差计算，就这样反复进行计算，直至设计出符合要求的再沸器，很显然这种设计方法十分的冗杂。

发明内容

本发明为了解决现有的技术问题，而提出一种再沸器设计方法。

本发明的目的通过以下技术方案实现：一种再沸器设计方法，包括以下步骤：

步骤1、根据给定的工艺条件和设计要求进行工艺计算，确定再沸器的工艺尺寸；

步骤2、假设出口气含率从而得出循环流量，进行热流量的校核与压力降的校核；

步骤3、判断热流量的校核与压力降的校核是否合理，如果合理，则进行步骤4；如果不合理，则重新假设出口气含率，进行二次计算；

步骤4、根据步骤1得出的再沸器工艺尺寸以及根据再沸器的标准系列确定的结构尺寸对再沸器的主体进行结构设计及选型；

步骤5、对设计出的再沸器的各个部件进行强度校核计算；

步骤6、判断再沸器的各个部件的强度校核计算结果是否满足强度要求，如果满足，则进行再沸器施工图的绘制；如果不满足，则对再沸器的主体结构重新设计。

进一步地，所述再沸器为立式热虹吸再沸器。

进一步地，绘制施工图采用的工具是AUTOCAD。

进一步地，所述强度校核计算采用Sw6软件来验证。

进一步地，所述Sw6软件对再沸器的强度校核包含6个方面的内容，分别是：壳程圆筒校核计算、前端管箱圆筒校核计算、前端管箱封头校核计算、后端管箱圆筒校核计算、后端管箱封头校核计算、管板校核计算。