臺(tái)寧寧，鄭 俊，鄒培軒

(中海油石化工程有限公司，山東 青島 266101)

立式熱虹吸重沸器是利用重沸器進(jìn)、出口介質(zhì)密度差產(chǎn)生的靜壓頭，使塔底液體被連續(xù)虹吸至重沸器，由于加熱而生成的氣液混合物自動(dòng)返回至塔內(nèi)，整個(gè)過(guò)程不需要泵即可實(shí)現(xiàn)被加熱介質(zhì)的自循環(huán)。為保證立式熱虹吸重沸器操作穩(wěn)定，需確保重沸器與塔的相對(duì)安裝高度合適，其安裝高度計(jì)算成為該類型重沸器設(shè)計(jì)工作中重要的一環(huán)。

按照工藝過(guò)程，立式熱虹吸重沸器可分為一次通過(guò)式和循環(huán)式兩種，見(jiàn)圖1。

圖1 立式熱虹吸重沸器示意圖

1 安裝高度計(jì)算思路

立式熱虹吸重沸器安裝高度計(jì)算為校核式的計(jì)算方法，即首先初步確定重沸器的安裝高度，根據(jù)此數(shù)值求解重沸器的循環(huán)推動(dòng)力及各部分壓力降，使循環(huán)推動(dòng)力等于或略大于各部分壓力降之和，若不滿足該條件，則需進(jìn)行相關(guān)調(diào)整，再重新計(jì)算。

(1)

上式中Δpt為重沸器循環(huán)推動(dòng)力，Δp1為塔出口至重沸器入口管線摩擦壓力降，Δp2為重沸器出口至塔入口管線摩擦壓力降，Δp3為重沸器壓力降，Δp4為出口管線動(dòng)能損失。

為減小塔的標(biāo)高，重沸器的上管板與塔底的液面一般保持在同一高度，一般不推薦塔底液面與上管板的標(biāo)高差超過(guò)0.6 m。

為使校核標(biāo)準(zhǔn)定量化，本計(jì)算方法定義一安全系數(shù)。若循環(huán)推動(dòng)力與各部分壓力降之比介于1和定義的安全系數(shù)之間，即滿足上式(1)，則認(rèn)為該安裝高度滿足要求。若小于1，即循環(huán)推動(dòng)力小于各部分壓力降，則需采取以下措施使得安裝高度滿足要求：①增大塔液面與重沸器上管板高度差以增大循環(huán)推動(dòng)力；②增大重沸器進(jìn)出口管線管徑以減小壓力降；③增加重沸器管長(zhǎng)以增大循環(huán)推動(dòng)力。因重沸器管長(zhǎng)影響換熱面積，故重沸器管長(zhǎng)不建議作為調(diào)節(jié)變量。若該比值大于安全系數(shù)，即循環(huán)推動(dòng)力過(guò)大，則需采取相反的措施使得安裝高度滿足要求。該安全系數(shù)建議取1.2。

2 計(jì)算方法

2.1 重沸器顯熱段長(zhǎng)度計(jì)算

立式熱虹吸重沸器的下段，介質(zhì)處于未汽化狀態(tài)，稱為顯熱段。其上段為氣液混相狀態(tài)，稱為蒸發(fā)段。在計(jì)算立式熱虹吸重沸器的循環(huán)推動(dòng)力及管束內(nèi)壓降之前，需先求解重沸器內(nèi)顯熱段和蒸發(fā)段的長(zhǎng)度，其計(jì)算方法見(jiàn)表1。

表1 重沸器顯熱段長(zhǎng)度計(jì)算方法

2.2 壓力降校核

合適的重沸器安裝高度應(yīng)使重沸器循環(huán)推動(dòng)力等于或略大于各部分壓力降之和。計(jì)算方法見(jiàn)表2。

表2 重沸器循環(huán)推動(dòng)力與各部分壓力降計(jì)算方法

表2(續(xù))

3 計(jì)算實(shí)例

基于上述計(jì)算方法，編制成立式熱虹吸重沸器計(jì)算程序，并使用該計(jì)算程序獲得某煉廠MTBE裝置脫硫塔重沸器合適的安裝高度。

3.1 計(jì)算參數(shù)輸入

立式熱虹吸重沸器安裝高度計(jì)算所需要的輸入?yún)?shù)見(jiàn)表3。

3.2 計(jì)算結(jié)果輸出

該脫硫塔重沸器合適的安裝高度為塔液面高于重沸器上管板0.3m。其循環(huán)推動(dòng)力及各部分壓力降數(shù)值見(jiàn)表4。循環(huán)推動(dòng)力與各部分壓力降之和的比值為1.05，說(shuō)明確定的安裝高度滿足要求。

表4 計(jì)算結(jié)果輸出

4 結(jié)束語(yǔ)

立式熱虹吸重沸器安裝高度的計(jì)算較為復(fù)雜，其計(jì)算過(guò)程涉及到重沸器的傳熱計(jì)算和壓力降計(jì)算，應(yīng)用了諸多經(jīng)驗(yàn)或?qū)嶒?yàn)關(guān)聯(lián)式。設(shè)計(jì)人員可以此計(jì)算結(jié)果為依據(jù)，結(jié)合設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，最終確定重沸器的安裝高度。

[1] 劉 巍，鄧方義.冷換設(shè)備工藝計(jì)算手冊(cè) [M].2版.北京：中國(guó)石化出版社，2008：213-221.

[2] 尾花英朗.熱交換器設(shè)計(jì)手冊(cè)(上冊(cè))[M] . 徐中權(quán)，譯.北京：烴加工出版社，1987：406-413.

(本文文獻(xiàn)格式：臺(tái)寧寧，鄭俊，鄒培軒.立式熱虹吸重沸器安裝高度計(jì)算[J].山東化工,2018,47(7):101-104.)