熱虹吸式重沸器（Thermosiphon Reboiler） 是依靠氣液密度差驅動自然循環的高效傳熱設備，廣泛應用于精餾、蒸發等化工單元操作。與釜式重沸器相比，其無需獨立蒸發空間，結構更緊湊，傳熱效率更高，是連續化生產的優選設備。

一、熱虹吸式重沸器 結構組成與循環機制

1.熱虹吸式重沸器 典型結構框架

               [氣相返回精餾塔]               ↑    [塔底液體→重沸器入口管線]    ↓                  ↓[精餾塔底] → [加熱管束（殼程/管程）] → [氣液混合物出口]    ↑                  ↑    [密度差驅動循環]   [加熱介質（管程/殼程）]

2. 關鍵部件與循環原理

• 循環動力來源：
  塔底液體進入重沸器后被加熱汽化，氣液混合物密度（ρ?）遠小于未汽化液體密度（ρ?），形成靜壓差（ΔP = (ρ? - ρ?)?g?H），驅動液體自動循環（H 為塔底與重沸器的高度差，通常 1~3 米）。

• 管束布置：

• 分為立式（管束垂直安裝）和臥式（管束水平安裝）兩類，立式更常見（占比＞80%），因流體流動更均勻；

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• 加熱介質（蒸汽、熱油）通常走管程，被加熱液體走殼程（立式）或管程（臥式）。

• 關鍵接口設計：

• 入口管線直徑比出口管線小 10%~20%，提升流體速度（建議 1~3m/s），強化傳熱；

• 出口管線需傾斜向上接入塔底，避免氣液分離不暢。

三、工作原理與傳熱過程

1. 動態循環與相變流程

1. 液體流入：塔底液體在靜壓作用下進入重沸器，與管束內加熱介質進行熱交換；

2. 部分汽化：液體吸收熱量后溫度升高，部分汽化形成氣液混合物（汽化率通常 10%~40%）；

3. 密度差驅動：混合物密度降低，在重力作用下上升返回塔底，同時帶動新液體流入重沸器，形成連續循環；

4. 氣液分離：混合物進入塔底后，氣相上升參與精餾，液相與塔內下降液體混合后再次進入重沸器。

2. 傳熱效率優勢

• 流體在重沸器內流速較高（立式殼程流速 0.5~2m/s），湍流程度強，傳熱系數可達 600~1500 W/(m2?K)，是釜式重沸器的 2~3 倍；

• 無獨立蒸發空間，殼體體積僅為同處理量釜式重沸器的 1/3~1/2，減少占地面積與投資成本。

四、類型區分與適用場景

1. 立式 vs 臥式熱虹吸重沸器

2. 工藝場景優選

• 清潔物料連續精餾：如乙烯精餾塔、苯 - 甲苯分離塔，要求高傳熱效率與穩定循環；

• 低壓降工況：重沸器總壓降＜0.05MPa（避免破壞塔內真空度），如真空精餾系統；

• 熱源溫度與物料沸點溫差適中：ΔT=20~80℃，溫差過大會導致局部汽化劇烈，破壞循環穩定性。

五、與其他重沸器的對比分析

六、關鍵設計與操作參數

1. 設計核心參數

• 循環高度差（H）：
  立式重沸器 H=1~3m，H 過小導致循環動力不足，過大則增加塔架高度；臥式重沸器 H≥0.5m 即可。

• 汽化率控制：
  一般不超過 40%，過高會導致氣液混合物密度過低，循環量下降（建議循環量為理論需要量的 1.2~1.5 倍）。

• 流速要求：

• 立式殼程液體流速≥0.5m/s，避免顆粒沉積；

• 臥式管程液體流速≥1m/s，強化湍流。

2. 操作維護要點

• 液位控制：塔底液位需維持在重沸器入口管線以上 0.5~1m，避免泵吸空（強制循環式）或循環中斷；

• 溫差管理：加熱介質與物料溫差 ΔT≤100℃（蒸汽熱源時，壓力≤1.0MPa），防止局部過熱結焦；

• 常見故障處理：

  故障	原因	解決方案
  循環量下降	入口管線堵塞、汽化率過高	清洗管線、降低加熱量
  傳熱效率降低	管束結垢、加熱側有不凝氣	化學清洗、排放不凝氣
  振動噪聲	氣液流速不均、支撐不足	調整流量、增加管卡支撐