[تجهیزات انتقال حرارت] - جوش‌آور یا ری‌بویلرها - reboiler

[P O U R I A]

جوش‌آور یا ری‌بویلرها (reboiler) مبدل‌های حرارتی (heat exchanger) هستند که معمولا برای فراهم کردن حرارت به پایین برج‌های تقطیر (distillation columns) به کار می‌روند. ری‌بویلرها مایع پایین برج تقطیر را می‌جوشانند تا بخار تولیدی به برج تقطیر بازگردد و جداسازی تقطیری (distillation separation) صورت پذیرد. حرارتی که به وسیله ری‌بویلر در پایین برج تامین می‌شود، در بالای برج به وسیله کندانسور (condenser) خارج می‌گردد.


عمل‌کرد درست ری‌بویلر برای تقطیر موثر حیاتی است. در برج‌های تقطیر سنتی معمولی، تمام بخاری که جداسازی را انجام می‌دهد از ری‌بویلر می‌آید. ری‌بویلر جریان مایع را از پایین برج دریافت می‌کند و تمام یا بخشی از جریان را تبخیر می‌کند. معمولا حرارت مورد نیاز برای تبخیر از بخار آب تامین می‌شود.


مهم‌ترین عامل در طراحی ری‌بویلر، انتخاب نوع مناسب ری‌بویلر برای سرویس خاص است. بیش‌تر ری‌بویلرها مبدل‌های حرارتی (heat exchanger) از نوع پوسته و لوله (shell and tube) می‌باشند و به طور معمول در چنین ری‌بویلرهایی بخار به عنوان منبع حرارتی استفاده می‌شود. با این حال دیگر مایعات انتقال حرارت مانند روغن داغ نیز ممکن است استفاده شوند. کوره‌های احتراقی (fuel-fired furnaces) نیز ممکن است در برخی موارد به عنوان ری‌بویلر استفاده شوند.

 

[P O U R I A]

ری‌بویلرهای مبدل حرارتی دارای انواع زیر هستند.


ری‌بویلر کتل

ری‌بویلر کتل (kettle reboilers) بسیار ساده و قابل اعتماد است. ری‌بویلرهای کتل ممکن است نیاز به پمپاژ مایع کف ستون تقطیر به کتل داشته باشند و یا ممکن است هد مایع کافی برای رساندن مایع به ری‌بویلر وجود داشته باشد. در این نوع ری‌بویلر، بخار از داخل تیوب‌ها جریان می‌یابد و به صورت کندانس خارج می‌شود. مایع ته برج که معمولا محصول پایین یا باتمز (bottoms) نامیده می‌شود، از سمت پوسته جریان می‌یابد. است یک دیوار حائل یا مانع سرریز (overflow weir)، تیوب باندل را از بخش ری‌بویلر جدا می‌کند. در بخش ری‌بویلر (reboiler section) مایع باقی مانده خارج می‌شود؛ به صورتی که تیوب باندل (tube bundle) در درون مایع نگه داشته می‌شود و مقدار ترکیبات زود جوش را در محصول پایینی کاهش می‌دهد.

 

[P O U R I A]

ری‌بویلرهای ترموسیفونی


ری‌بویلرهای ترموسیفونی (thermosyphon reboilers) نیازی به پمپاژ مایع از پایین ستون مایع به ری‌بویلر ندارند. سیرکولاسیون طبیعی از اختلاف دانسیته بین ورودی مایعات پایینی برج به ری‌بویلر و خروجی مخلوط مایع و بخار ری‌بویلر برای ایجاد حرکت در مایع و رساندن مایعات پایین برج به ری‌بویلر استفاده می‌کند. ری‌بویلرهای ترموسیفونی که کالاندریا (calandrias) نیز خوانده می‌شوند، از ری‌بویلرهای کتg پیچیده‌تر هستند و نیاز به توجه بیش‌تری از سوی اوپراتورهای پلانت هستند. انواع مختلفی از ری‌بویلرهای ترموسیفونی وجود دارند:

• ری‌بویلرهای ترموسیفونی عمودی (vertical thermosyphon reboilers)
• ری‌بویلرهای ترموسیفونی افقی (horizontal thermosyphon reboilers)
• ری‌بویلرهای ترموسیفونی یک بار گذر (once-through thermosyphon reboilers)
• ری‌بویلرهای ترموسیفونی چرخشی (recirculating thermosyphon reboilers)

 

[P O U R I A]

ری‌بویلرهای احتراقی

هیترهای احتراقی (fired heaters) که به عنوان کوره (furnaces) نیز شناخته می‌شوند می‌توانند در یک ری‌بویلر برج تقطیر به کار روند. یک پمپ برای گردش مایع پایین ستون به درون لوله‌های انتقال حرارت درون بخش‌های همرفتی و تابشی کوره مورد نیاز است. منبع حرارتی در ری‌بویلر احتراقی (fired reboiler) می‌تواند سوخت گاز و یا مایع باشد.

 

[P O U R I A]

ری‌بویلر سیرکوله اجباری


ری‌بویلر گردش اجباری (forced circulation reboiler) از یک پمپ برای گردش مایع پایین ستون درون ری‌بویلر استفاده می‌کند. اگر ری‌بویلر به دور از ستون واقع شده باشد و یا اگر محصول پایینی بسیار ویسکوز باشد، بسیار مفید است.



بعضی از سیالات به دما حساس هستند، مانند آن‌هایی که در اثر تماس با دیواره‌های تیوب‌های انتقال حرارت دما بالا، در معرض پلیمریزاسیون هستند. از نرخ‌های سیرکولاسیون بالای مایع برای کاهش دمای جداره لوله و در نتیجه کاهش پلیمریزاسیون در لوله‌ها و رسوب‌گیری استفاده می‌شود.