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在乙烯装置中，部分换热器会采用单工质冷剂作为冷源提供冷量，并且多采用热虹吸换热器的形式，热虹吸换热器通常包括罐内置热虹吸换热器和外置式热虹吸 换热器。常见的热虹吸系统如图一所示。
图一 典型的热虹吸换热系统
一、热虹吸工作原理
热虹吸的驱动力是冷热流体之间的热量传递。冷剂在换热器内部被热流体加热部分蒸发，使得蒸发区域的流体密度明显小于入口处的流体密度，因此蒸发区域和冷剂入口处之间产生压差，驱动冷剂液体不断进入换热器内部，加热汽化后的气液混合物自动返回容器内，因而不需要额外的动力驱动即可实现循环流动，循环速率取决于驱动压差的大小。驱动力越大，循环量越大。液体的汽化量则取决于冷热流体之间交换的热负荷。 国外某乙烯项目中乙烯产品过冷器的工艺参数如表一
表一 乙烯产品过冷器的工艺参数
热流体A（乙烯）
冷流体B（乙烯）
总流量kg/h
88383
14018
进
出
进出气相流量kg/h 204814018
液相流量kg/h 883838838311970压力bara 11.311.1 4.78 4.68温度℃
-48
-69-72
-722.乙烯产品过冷器的设计
从表一的参数中可以看出，是用-72℃乙烯冷却-48℃的乙烯产品，是热虹吸的换热器，用此参数分别做内虹吸和外虹吸的换热器和虹吸罐的设计。内虹吸选用换热器为卧式的结构，外虹吸采用冷箱的结构。
内置式热虹吸换热器，除了按常规换热器进行传热
性能设计外，还需要对换热器按操作液位的高低进行核算，并且需要通过控制冷剂的液位来控制冷剂
的气化率。对于外置式热虹吸换热器，需要合理的布置外置容器（气液分离罐或塔器）和换热器的位置，并且合理控制容器内的液位高度。对于冷剂流道，需要按实际配管进行换热器的核算，通过计算液位提供的压头、整个冷剂流路的阻力降以及换热器的传热性能来确认换热系统的设计是否可以满足工艺的性能要求。
采用hysys和EDR软件模拟计算得出两种形式换热器的尺寸，再结合外虹吸和内虹吸的特点计算出两种形式闪蒸罐的大小，对于内虹吸留出上部的蒸发空间，而外虹吸则需要核算出换热器与闪蒸罐之间的安装高度。核算结果具体如表二。根据核算的结果到底相应的布置形式如图二，左边为内虹吸形式，右边为外虹吸结构，考虑运输方便，通常组合在一起。
热虹吸不同布置形式的比较和选择
盛月峰 乔玉珍 杭州中泰深冷技术股份有限公司
【摘 要】乙烯装置中板翅式换热器通常采用的有外虹吸形式和内虹吸形式两种。本文对比了这两种形式的虹吸的
方案，并且从各个角度给出了各自的优点，引导需方选择合适虹吸形式的设备。
【关键词】乙烯装置；虹吸结构；分析；比较 【DOI】10.12316/j.issn.1674-0831.2021.14.091
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表二 不同虹吸形式的乙烯产品过冷器的尺寸
换热器型式
尺寸mm
材料
外虹吸换热器长1500
宽600
高905铝合金
闪蒸罐
内径1100长度2400铝合金
保冷箱长6500
宽2500高2500碳钢
内虹吸
换热器
长2300宽450
高613铝合金
闪蒸罐
闪蒸罐
内径1600长度3000不锈钢
图二 内虹吸和外虹吸的布置图
3.分析与比较（1）成本
罐内置式换热器是将铝制板翅式换热器置于不锈钢闪蒸罐内，钢与铝之间的采用钢铝接头过渡；因此除了铝制板翅式换热器的原材料和不锈钢筒体的原材料，还需要钢铝接头；而外虹吸闪蒸罐由于设计压力低，内径小，采用和铝制板翅式换热器接管相同的铝合金材料是没有问题，这样铝制板翅换热器和闪蒸罐之间直接用铝管道连接，省去了钢铝接头的费用；铝材贵且轻，钢材便宜但重，总的来说，成本相差不多；
（2）设备制造
由于内置式采用钢铝接头过渡，而钢铝接头的采购周期比较长，因此，内虹吸式换热器需要更长的采购周期；内虹吸式换热器是两种不同材料之间的组合，制造工艺难度大，而外虹吸式除了需要组装换热器和闪蒸罐，还有保冷箱壳体的制造，工序多一些。这两种形式各有利弊。
（3）现场安装
①保冷：内虹吸式换热器到达现场后需要在现场做保冷处理，耗时比较多；而外虹吸式换热器已经由制造
厂做好了保冷的外壳，现场只需要填充保冷材料即可，这样省时省力；但是这种保冷方式也需要充氮保护，以防危险气体的聚集。
②安装：两种型式的换热器的安装都比较方便，直接吊装进入指定位置，用螺栓连接同时拆掉临时支撑即可。不同的是冷箱结构需要在设备出厂前，提前预埋好和冷箱底板配合使用的柱脚底板。
（4）设备维护
一般来说，冷箱内设备是不需要年检的，但是内虹吸形式的设备是压力容器，需要年检。如果出现泄漏的情况，使用保冷箱的外虹吸式换热器，因为一直往冷箱内部充氮气，危险气体会被氮气从冷箱顶部带出，相对安全；并且可以在顶部设置可燃气体探测仪，方便我们了解设备的运行正常与否。但是罐内置式换热器如发生泄漏，不能马上做出判断，存在风险。就设备维修来说，保冷箱结构需要扒砂，成本较高。
（5）其他
从图二可以看出，这两种结构占地空间是不同的，连接接管的方位是不同的，内虹吸的设备各个管口
在高度方向相差不多，一般都是位于各个面的中心；但是外虹吸的冷箱的管口可以根据客户的需要放在冷箱任何一
面，这样可以将所有的管口都布置在一面，有利于安装和现场平台的设置。内虹吸式设备罐和换热器使用两种不同的材质，在低温呀收缩不同，需要考虑热应力，但是罐内的空间有限，不可能增加太多的弯头来抵消热应力；而外虹吸设备材质相同，并且空间比较大，正好可以解决这一问题。
四、总结
总的来说，这两种设备型式都能很好的满足工艺的需要，本文详细的阐述了各自的优缺点，需方在采购需要此类设备的时候，可以结合交货周期，场地需要，现场配管，后期的运行维护等方面综合考虑，选出合适的虹吸形式，保证项目顺利的完成。
参考文献：
[1]王汉松.板翅式换热器[M].化学工业出版社,1984
[2]孙兰义，马占华，王志刚，张骏驰，等.换热器工艺设计[M].中国石化出版社,2015
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