淺談再沸器的分類及原理

再沸器，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。

再沸器多與分餾塔合用：再沸器是一個能夠交換熱量，同時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，而液相會掉落到塔底。由于靜壓差的作用，塔底將會不斷補充被蒸發(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，最常用的型式為立式熱虹吸再沸器。當循環(huán)量不夠時，抑或自流循環(huán)不行時，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)阻力的能動力，從而完成和實現(xiàn)工藝過程的要求，達到預(yù)期的工藝目標?，F(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、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，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)。

釜式再沸器

釜式再沸器具有擴大的殼體，并且在殼體中進行汽 - 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)，具有兩個管道或具有多個管道的浮頭結(jié)構(gòu)。

水動力對釜式再沸器影響不大，因此其性能相對可靠，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。 水壺再沸器的缺點是它易于結(jié)垢。 它通常是最容易擴展的再沸器類型。 另外，外殼更大，成本更高。 釜式再沸器的最佳應(yīng)用是低壓，沸點范圍窄，溫差小或大的清潔液。 對于臨界壓力的條件，雖然殼體較大且成本較高，但其性能相對可靠。

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。流動循環(huán)的驅(qū)動壓頭由塔內(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水平面上。其優(yōu)點為循環(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。適用于特殊場合，如加熱流體有腐蝕性，因而要求特殊的金屬材料，這時加熱介質(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。

強制流動水平式再沸器

沸騰過程在管內(nèi)進行，流體循環(huán)的動力由高容量泵提供。 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。強制流動水平式再沸器的最佳應(yīng)用是嚴重的結(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。

外循環(huán)式惰氣蒸餾再沸器

在垂直管內(nèi)流動沸騰系統(tǒng)中引入惰性氣體，可使傳熱顯著增強，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，使傳熱得到強化。圖5-8是外循環(huán)式惰氣蒸餾再沸器的運轉(zhuǎn)示意圖。流體從蒸餾塔底進入再沸器的加熱管，惰氣也從加熱管底部引入。引入惰氣能使傳熱顯著增強，這是由于在惰氣氣泡與沸騰液體接觸的最初時刻，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“界面汽化阱”。