摘要：本文介紹了蒸氨塔冷凝器的一般形式，及在設(shè)計選型過程中的注意事項，重點說明了采用回流冷凝方式時設(shè)計要點。

氨堿法純堿生產(chǎn)中，NH³是作為中間介質(zhì)存在，在工藝生產(chǎn)過程中它周而復(fù)始不斷循環(huán)，而這一循環(huán)也是借助于蒸餾過程來實現(xiàn)的。從溶液中將 NH³驅(qū)出，是一個復(fù)雜的處理過程，并需要龐大的設(shè)備，它往往關(guān)系到工藝、設(shè)備設(shè)計的成敗。為此， 對氨堿法生產(chǎn)而言，人們毫無例外地把蒸氨工藝操作視為重要工序之一。因此人們十分重視對氨的回收，尋求合理的工藝裝置，盡可能地實現(xiàn)節(jié)能、高效、低耗。

蒸氨塔冷凝器兩種冷凝方式的比較

蒸氨塔冷凝器的作用是：，將蒸氨出氣冷卻到規(guī)定的溫度范圍，同時使氣體中水汽大量冷凝， NH³及CO²。得到濃縮；第二通過對母液及各段冷卻水的預(yù)熱或加熱，使出氣的熱量得到回收利用，降低一部分蒸汽熱量。 蒸氨塔冷凝器較早采用的是箱式冷凝器，這種型式換熱器傳熱效率差，成本較高。如今隨著強化技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在多采用固定管板波紋管式換熱器，這種冷凝器的特點是傳熱效率高，使用壽命長，設(shè)備成本低。固定管板式波紋管換熱器有兩種安裝方式，一種是直接放到蒸氨塔頂部，這種安裝方式易于 管道的布置，也節(jié)省空間。另一種是放在蒸氨塔的旁邊。這種方式檢修方便，但需要的空間較大，管道布置較為復(fù)雜。

直接安裝在蒸氨塔塔頂?shù)睦淠鳎话阏舭逼吖艹蹋敢鹤邭こ蹋舭逼麖恼舭彼敵鰜砗笾苯?進入冷凝器，蒸氨汽經(jīng)冷凝后，冷凝液直接回到塔內(nèi)。NH³、CO²等氣體從冷凝器上部出去后直接進 入下一系統(tǒng)，這種冷凝方式叫回流冷凝，如圖1所示。將冷凝器放在蒸氨塔旁，一般采用的是順流冷凝，蒸氨氣可以走殼程也可以走管程。根據(jù)工藝要求而定。

回流冷凝與順流冷凝相比，在相同的流量下回流冷凝傳熱效率高于順流冷凝20%左右，但壓降在此條件下也明顯高于順流冷凝， 例如：在絕壓110kPa下，蒸氨氣量為20000kg／h，溫度由85℃降低到58℃。換熱器直徑為DN1800，換熱管規(guī)格為932 x 1.0，換熱管管長為 6m，換熱面積652m 。該設(shè)備采用回流冷凝和順流冷凝兩種冷凝方式，由HTRI計算結(jié)果如表1。

 

從以上計算結(jié)果分析，采用順流冷凝，無論從管內(nèi)流速和壓降都能滿足工藝要求。若采用回流冷凝方式，雖然傳熱完全能夠滿足工藝要求，但由于管內(nèi)流速高導(dǎo)致壓降大，氣體帶液量也較大，這在工藝上是不允許，采用回流冷凝合理的方案計算結(jié)果見表2。

 

從以上計算結(jié)果看，采用回流冷凝的方式需要的換熱面積要高于采用順流冷凝方式的40~50 ，設(shè)備成本也同比例的增加，因此在壓降要求較嚴格的場合或真空操作的情況下，不建議使用回流冷凝的方式。

回流冷凝器設(shè)計注意事項

對于大多數(shù)氨堿廠冷凝器一般都是直接放到蒸氨塔上，采用回流冷凝的方式，那么在設(shè)計時要注意以下幾個方面：

管內(nèi)蒸氨汽的流速

回流冷凝的特點是氣液兩相是逆流流動，氣體 從下往上，冷凝液從上往下，若氣體流速過高則會將 冷凝液帶入到吸氨裝置中，這種情況不僅會導(dǎo)致冷凝器傳熱效率下降，壓降增加，直接影響產(chǎn)能，增加 能耗；同時也會降低鹽水的吸氨效果。因此我們在設(shè)計時首先要考慮管內(nèi)流速，用HTRI設(shè)計時，要求 的管內(nèi)流速非常低，要低于2m／s，這在實際設(shè)計中是不可行的，由于流速越低傳熱效率越差，若按此標(biāo)準 進行設(shè)計換熱面積太大，從工程上講無法實現(xiàn)，根據(jù)經(jīng)驗一般氣體流速不高于5m／s，比較合理。

壓降

蒸氨塔塔頂冷凝器蒸氨氣側(cè)工作壓力一般是常壓和微負壓，對于蒸氨系統(tǒng)壓力損失要求比較嚴格，允許壓降一般不很過5kPa， 真空蒸餾冷凝器允許壓降一般不很過1kPa。 采用回流冷凝壓降要遠遠高于順流冷凝。因此對于工藝設(shè)計人員，這一點是必須要注意的問題。

減小帶液量

為了盡量的減小帶液量，我們除了從流速上去控制以外，還可以采用一些其它的方法，例如：在蒸氨汽的入口進人將換熱管伸出管板部分的換熱管下端切一個角度如圖2所示，角度小于75度。但采用這種方式制造難度較大。

結(jié)論

蒸氨塔冷凝器采用何種形式的冷凝方式，要根據(jù)實際操作工況和現(xiàn)場條件來綜合考慮，回流冷凝的方式一般用于帶壓操作工況，對于真空蒸餾推薦采用順流冷凝。