再沸器与精馏塔的工艺设备布置及管路设计

第49卷第4期2011年8月

化肥设计

ChemicalFertilizerDesign

Aug．2011

·27·

再沸器与精馏塔的工艺设备

布置及管路设计

夏必霞，陶长剑

（中国五环工程有限公司，湖北武汉430223）

摘

要：再沸器与精馏塔合用是石油化工企业常用的组合工艺装置，其工艺设备布置及管路设计的优化有利于整

个管系和设备的稳定运行。介绍了自然循环式和强制循环式热虹吸再沸器工艺流程；提出了再沸器与精馏塔组合的设备布置要求；简述了再沸器生根在精馏塔上和再沸器安装在单独支架上的2种典型布置方案；探讨了2种典型布置方案的管路设计原则和注意事项。关键词：再沸器；精馏塔；设备布置；管路设计中图分类号：TE962

文献标识码：B

文章编号：1004－8901（2011）04－0027－03

DiscussiononProcessEquipmentLayoutandPipelineDesignforReboilerandRectifier

XIABi-xia，TAOChang-jian

（ChinaWuhuanEngineeringCompanyLtd．，WuhanHubei430223

China）

Abstract：Jointlyusingreboilerandrectifierwasthecompoundprocessunitscommonlyusedinthepetrochemicalenterprises，optimizationofitsprocessequipmentlayoutandpipelinedesignwasbeneficialtostableoperationofwholepipelinesystemandequipment．Authorhasintroducedtheprocessflowofheatsiphonreboilerwithnaturalcirculationandforcedcirculationmodes；hasproposedtheequipmentlayoutrequirementincombinationofreboilerwithrectifier；hasbrieflydescribedthetwokindsoftypicallayoutschemesinwhichthereboilerwaslocatedatrectifierandthereboilerwasinstalledatindependentsupport；hasdiscussedthepipelinedesignprincipleandmatterstobenoticedforthetwokindsoftypicallayoutschemes．

Keywords：reboiler；rectifier；equipmentlayout；pipelinedesign

再沸器与精馏塔合用是石油化工企业常见的再沸器安装在精馏塔底部，通过再组合工艺装置，

使其部分汽化并成沸器加热塔底（蒸馏釜）的液体，

为上升蒸汽，为精馏塔的精馏段、提馏段以及塔板汽液两相传热传质提供所需的热量。由于再沸器的特殊性，与其相关的设备及管路需精心设计，做又能方便操作检修，还要保证到既满足工艺要求，

与其相连的管系处于无应力或低应力状态，以确保整个管系和设备的安全稳定运行。

强制循环式热虹吸再沸器用泵强制把流体从送入再沸器加热循环。塔中抽出，

用蒸汽加热的再沸器，可在蒸汽管上设置调节阀，控制蒸汽流量，或在冷凝液出口管上安装调节阀，改变再沸器内冷凝的液位而调节热量。

自然循环式热虹吸再沸器工艺流程见图1，强制循环式热虹吸再沸器工艺流程见图2

。

1工艺流程

根据循环形式，再沸器分为自然循环式热虹吸

和强制循环式热虹吸。自然循环式热虹吸再沸器在国内的精馏塔（装置）工艺中最为常用。自然循环式热虹吸再沸器依靠塔釜内的液体静压头和再沸器内两相流的密度差产生推动力形成热虹吸式运动。利用再沸器中气液混合物和塔底液体的密度差作为推动力，增加流体在管内的流动速度，减少了污垢的沉积，提高了传热系数。

精馏塔

2003年毕业于安徽作者简介：夏必霞（1980年－），女，安徽庐江人，

理工大学化工机械专业，从事化工工程项目管道专业的设计工作。

·28·化肥设计2011年第49卷

图3再沸器与塔体的连接布置方案

1—再沸器；2—精馏塔；3—弹簧支撑

再沸器是否生根在塔上，除了满足工艺要求外，还应考虑再沸器自身的大小和质量以及精馏塔的可承载能力。如图3（a）中再沸器的体积相对较小，质量也不是很大，完全可以依托在塔体上。而

在布置空间不是图3（b）中再沸器的体积相对较大，

很大的情况下，就应采用半生根的方式，这样的布

占地面积小，经济性强。置就较为紧凑，3.2

再沸器安装在单独的支架或框架上

再沸器安装在单独的支架上的布置方案见图4

（a），安装在地面和框架上的布置方案见图4（b）

。

图4再沸器与支架和框架的连接布置方案

1—再沸器；2—精馏塔；3—补偿器

布置设计时应着重考虑以下因素：①再沸器与塔体之间的距离应满足工艺及管道布置要求；②应考虑再沸器的吊装及检修的方便性。

再沸器是否安装在单独的支架或框架或地面上，除了满足工艺要求外，还要考虑再沸器的形式。如图4（a）中的再沸器因周边没有可利用的框架，因

以方便操作维修；又如此应将2台再沸器联合布置，

图4（b）中一卧式再沸器直接支撑于地面，另一再沸

器利用周边框架进行布置，这样布置就更为经济，操作亦更为方便。

42种布置方案的管路设计比较

（1）再沸器生根在塔体上时，由于塔与再沸器的材质和温度不同，所以膨胀量亦不同，因而容器管口

第4期

夏必霞等再沸器与精馏塔的工艺设备布置及管路设计·29·

的竖直方向将产生较大的热胀反力和弯矩，也就是说在管口与容器的连接点将产生很高的应力，此时可采取安装补偿器的方式对管系的膨胀量进行吸收。

（2）当再沸器安装在单独的支架或框架上时，不会受到设备质量及安装条件的限制，并且与精馏

但是此时需要的安塔之间的管路具有较好的柔性，装空间较大。

口3种连接方式，与第1种连接方式不同的是，后2

种连接方式的管线中带有弯头，因此柔性相对较好，能够较好地解决塔与再沸器配管的热应力问题。

6结语

5管路设计原则

（1）再沸器与精馏塔的布置设计可采用将再沸

亦可采取将再沸器安装在单器生根在塔体的方式，

独支架上和框架上的方式。

（2）管路设计时要考虑管道的热应力问题并采取相应的应力补偿措施。

（3）再沸器与精馏塔的设备布置及管路设计应根据实际情况确定最佳设计方案，以确保整个管系和设备的安全稳定运行。参考文献：

［1］蔡尔辅．石油化工管道设计［M］．北京：化学工业出版社，2004．［2］张德姜，．北京：中国赵勇．石油化工工艺管道设计与安装［M］

2001．石化出版社，

［3］唐永进．压力管道应力分析［M］．北京：中国石化出版社，2003．［4］周小兵．弹簧支吊架在管道布置和应力分析中的相关注意事项

［J］．化肥设计，2010，48（6）：29．

［5］周小兵．塔与再沸器的配管设计及应力分析［J］．化肥设计，

2009，47（1）：32－34．

收稿日期：2011－06－21

（1）当再沸器的管道能够满足热膨胀允许的条

应将再沸器尽量靠近塔体布置，以使管道最件时，

短，达到减少管道阻力的目的。（2）在热膨胀过大时，热膨胀量可以靠管道自身的柔性进行一定的自我补偿，但当管道自身的补

就会使管道产生强大的热应力，对偿能力不够时，

管道两头的固定支架产生较强的推力或对与其连

从而影响管系接的设备管口产生一定的附加应力，

及设备的安全运行。

（3）为了确保整个管系和设备的安全运行，布置设计中除了要求配管合理外，还应采取安装补偿器的

图4中管路设方式对管系的膨胀量进行吸收。例如，

计经应力分析后，再沸器出口处均安装了补偿器。

（4）再沸器通常有侧面管口、顶部管口和底管

（上接第23页）

表2

序号123456

购置费

氨冷器（1000mm/1500－4000，19mm×

2．0mm，F=300m2）

控制阀其他费用

安装、土建、保温和安装材料合计

7．52．018．094．34

增设氨冷器的投资估算

投

资

项

目

价格/万元74．3466．84

由表1、表2投资估算对比可知，采用氨冷器替代分子筛吸附器，装置投资可降低477．76万元。综上所述，甲烷化工艺中用氨冷器替代分子筛吸附器，不仅工艺可行，而且经济效益明显。参考文献：

［1］沈浚．合成氨［M］．北京：化学工业出版社，2001．

［2］胡英，吕瑞东，刘国杰，等．物理化学，第3版（上册）［M］．北京：

1988．高等教育出版社，

收稿日期：2011－05－19

（上接第26页）

5结论

参考文献：

［1］陈庚良，等．克劳斯法硫磺回收工艺技术［M］．北京：石油工业

出版社．

［2］HG．Paskall．Capabilityofthemodified-CLAUSprocess［M］．Alb-ert/CanadaEnergyResourcesResearchFund，Albert，Canada，March，1979．

［3］H．Borsboometal．NewinsightsintotheClausthermalstage

［M］．TheProceedingsofLauranceReidGasConditioningConference，2003．

［4］美国气体加工和供应者协会（GPSA）．工程数据手册（第11版）

［M］．1998．

收稿日期：2011－06－13

（1）通过与标定软件的对比，采用AspenPlus

模拟克劳斯工艺是可行的。

（2）通过AspenPlus模块分析功能的分析，得到了关于空气用量与炉温以及尾气出口中H2S与SO2摩尔浓度比关系、尾气中H2S与SO2摩尔浓度比

对比了燃烧法与分流法的模值与硫磺产量的关系，

拟数据，其结果与实际生产过程相符合。

（3）基于AspenPlus的克劳斯硫回收工艺模拟，对设计计算和生产操作的优化均具有指导作用。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/be04.html