[發(fā)明專利]一種再沸器設(shè)計方法

在審

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• 申請日: 2017-11-20
• 公開（公告）號: CN107982952A
• 公開（公告）日: 2018-05-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蘇文濤;黃長燁;徐有寧;崔潔
• 申請（專利權(quán)）人: 沈陽工程學院
• 主分類號: B01D3/32
• 分類號: B01D3/32;B01B1/00;G06F17/50
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司23211
• 代理人: 劉景祥

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及酒精溶液再沸器技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種再沸器設(shè)計方法。

背景技術(shù)

在化工生產(chǎn)過程中，再沸器是一種裝在精餾塔底部用于使塔底產(chǎn)物汽化的換熱設(shè)備。再沸器的主要形式是管殼式換熱器，它有交叉流及軸向流兩種類型；交叉流再沸器的沸騰過程發(fā)生在殼體一側(cè)，這種類型的代表有釜式再沸器、水平熱虹吸再沸器及內(nèi)置式再沸器；軸向流再沸器中流體的流動方向為軸向，這種類型的代表有立式熱虹吸式再沸器和強制對流式再沸器，這兩種類型的換熱器，它們的沸騰過程大多數(shù)情況下是發(fā)生在管程的，但在某些特殊情況下其沸騰過程也有可能發(fā)生在殼體一側(cè)。

釜式再沸器具備一個放大的殼體，氣體與液體的分離過程發(fā)生在殼體內(nèi)，它受水動力的影響較小，且可靠性較高，另外，增大管間距可以提高其熱流密度，在溫度差較小的情況下可以得到較好的運行狀況，其缺點是易結(jié)垢、殼體直徑大，生產(chǎn)成本高。塔內(nèi)置式再沸器的管束直接的插入精餾塔塔底的液池中，它受水動力的影響較小，造價較低。對于水平式熱虹吸再沸器而言，物料經(jīng)塔底下降管進入再沸器，沸騰過程發(fā)生在殼體側(cè)，在此基礎(chǔ)上形成了密度比較小的氣液混合物，進料管液體與排出管液體之間的密度差所形成的靜壓差構(gòu)成了流體自然循環(huán)的推動力，其特點是具有較大的流速、高的循環(huán)率等，需要的靜壓頭較低，且降低了結(jié)垢的速率；它的弊端是殼程一旦發(fā)生結(jié)垢現(xiàn)象將很難清理。立式管側(cè)熱虹吸再沸器，其沸騰現(xiàn)象出現(xiàn)在管側(cè)，熱源從殼程流過，流動循環(huán)的推動力由塔內(nèi)液池的液面高度差提供；其典型特點是循環(huán)速度高、傳熱膜系數(shù)比水平熱虹吸式再沸器高且不易結(jié)垢，其不足之處是垂直管較難拆卸，且清洗維修較為困難，造價也比較高。垂直殼側(cè)熱虹吸再沸器的沸騰現(xiàn)象出現(xiàn)在殼程一側(cè)，該類再沸器的資料相對較少，現(xiàn)場試驗表明：該類再沸器存在的十分顯著的問題是因氣態(tài)的積聚會造成局部區(qū)域的過熱，進而在上部管板出現(xiàn)故障，設(shè)計該類再沸器時應當保證兩相混合物以比較均勻的速度經(jīng)過管板。強制流動再沸器，它的沸騰現(xiàn)象出現(xiàn)在管內(nèi)側(cè)，促進流體循環(huán)流動的循環(huán)推動力靠高容泵提供，這種類型的再沸器適用于較易結(jié)垢和流體粘度較高的場合，在流體流速很高且保持較低蒸發(fā)率的情況下可大大降低結(jié)垢速率，其缺點是泵的造價及能源消耗率都很高。

立式熱虹吸再沸器，在化工行業(yè)應用十分廣泛，它工作時利用塔釜內(nèi)的液體靜壓頭及再沸器內(nèi)兩相流的密度差產(chǎn)生的推動力，促進流體循環(huán)。立式熱虹吸再沸器產(chǎn)生循環(huán)動力的方式屬于自然循環(huán)的單元操作，它和強制再沸器中所利用的強制對流方式相比更節(jié)能。現(xiàn)階段，工程上對立式熱虹吸再沸器的設(shè)計主要是參閱大量的國家設(shè)計標準，并進行冗繁的試差計算，就這樣反復進行計算，直至設(shè)計出符合要求的再沸器，很顯然這種設(shè)計方法十分的冗雜。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了解決現(xiàn)有的技術(shù)問題，而提出一種再沸器設(shè)計方法。

本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：一種再沸器設(shè)計方法，包括以下步驟：

步驟1、根據(jù)給定的工藝條件和設(shè)計要求進行工藝計算，確定再沸器的工藝尺寸；

步驟2、假設(shè)出口氣含率從而得出循環(huán)流量，進行熱流量的校核與壓力降的校核；

步驟3、判斷熱流量的校核與壓力降的校核是否合理，如果合理，則進行步驟4；如果不合理，則重新假設(shè)出口氣含率，進行二次計算；

步驟4、根據(jù)步驟1得出的再沸器工藝尺寸以及根據(jù)再沸器的標準系列確定的結(jié)構(gòu)尺寸對再沸器的主體進行結(jié)構(gòu)設(shè)計及選型；

步驟5、對設(shè)計出的再沸器的各個部件進行強度校核計算；

步驟6、判斷再沸器的各個部件的強度校核計算結(jié)果是否滿足強度要求，如果滿足，則進行再沸器施工圖的繪制；如果不滿足，則對再沸器的主體結(jié)構(gòu)重新設(shè)計。

進一步地，所述再沸器為立式熱虹吸再沸器。

進一步地，繪制施工圖采用的工具是AUTOCAD。

進一步地，所述強度校核計算采用Sw6軟件來驗證。

進一步地，所述Sw6軟件對再沸器的強度校核包含6個方面的內(nèi)容，分別是：殼程圓筒校核計算、前端管箱圓筒校核計算、前端管箱封頭校核計算、后端管箱圓筒校核計算、后端管箱封頭校核計算、管板校核計算。