臺寧寧,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返回至塔內(nèi),整個過程不需要泵即可實現(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安裝高度合適,其安裝高度計算成為該類型重沸器設(shè)計工作中重要的一環(huán)。
按照工藝過程,立式熱虹吸重沸器可分為一次通過式和循環(huán)式兩種,見圖1。
圖1 立式熱虹吸重沸器示意圖
立式熱虹吸重沸器安裝高度計算為校核式的計算方法,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)推動力及各部分壓力降,使循環(huán)推動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,再重新計算。
(1)
上式中Δpt為重沸器循環(huán)推動力,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0.6 m。
為使校核標(biāo)準(zhǔn)定量化,本計算方法定義一安全系數(shù)。若循環(huán)推動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增加重沸器管長以增大循環(huán)推動力。因重沸器管長影響換熱面積,故重沸器管長不建議作為調(diào)節(jié)變量。若該比值大于安全系數(shù),即循環(huán)推動力過大,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。
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。在計算立式熱虹吸重沸器的循環(huán)推動力及管束內(nèi)壓降之前,需先求解重沸器內(nèi)顯熱段和蒸發(fā)段的長度,其計算方法見表1。
表1 重沸器顯熱段長度計算方法
合適的重沸器安裝高度應(yīng)使重沸器循環(huán)推動力等于或略大于各部分壓力降之和。計算方法見表2。
表2 重沸器循環(huán)推動力與各部分壓力降計算方法
表2(續(xù))
基于上述計算方法,編制成立式熱虹吸重沸器計算程序,并使用該計算程序獲得某煉廠MTBE裝置脫硫塔重沸器合適的安裝高度。
立式熱虹吸重沸器安裝高度計算所需要的輸入?yún)?shù)見表3。
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)推動力及各部分壓力降數(shù)值見表4。循環(huán)推動力與各部分壓力降之和的比值為1.05,說明確定的安裝高度滿足要求。
表4 計算結(jié)果輸出
立式熱虹吸重沸器安裝高度的計算較為復(fù)雜,其計算過程涉及到重沸器的傳熱計算和壓力降計算,應(yīng)用了諸多經(jīng)驗或?qū)嶒炾P(guān)聯(lián)式。設(shè)計人員可以此計算結(jié)果為依據(jù),結(jié)合設(shè)計經(jīng)驗,最終確定重沸器的安裝高度。
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[2] 尾花英朗.熱交換器設(shè)計手冊(上冊)[M] . 徐中權(quán),譯.北京:烴加工出版社,1987:406-413.
(本文文獻(xiàn)格式:臺寧寧,鄭俊,鄒培軒.立式熱虹吸重沸器安裝高度計算[J].山東化工,2018,47(7):101-104.)