Un rebouilleur à bouilloire est un échangeur de chaleur utilisé dans un processus de distillation chimique. Cet échangeur de type coquille a une grande surface d’ébullition ouverte un peu comme une bouilloire sur une cuisinière. Typiquement, c’est le récipient au fond d’une colonne de distillation. Le récipient reçoit le condensat du plateau de séparation au-dessus et renvoie la vapeur pour fournir l’énergie thermique à la colonne. La conception d’un rebouilleur à bouilloire permet un important transfert de chaleur sur une base continue.
Une colonne de distillation sépare les composés en fonction de leurs points d’ébullition à la pression de fonctionnement de la colonne. La colonne est constituée d’un certain nombre d’étages de séparation répartis verticalement. A chaque étage, le rapport d’un composant en phase liquide et du même composant en phase gazeuse sera en équilibre et fonction de la température de l’étage et de la pression de la colonne. Une étape peut consister en un plateau physique ou un site sur un support continu, comme dans une colonne remplie de billes de verre.
Dans un mélange multi-composés, plusieurs courants latéraux plus un tirage en tête peuvent être prélevés de la colonne. Chaque flux est concentré dans un composé souhaité ou un petit mélange de composés similaires. La chaleur remonte dans la colonne sous forme de vapeur chaude. La vapeur se condense sur un plateau ou une scène, libérant de la chaleur au liquide à cette étape. Certains composés absorbent la chaleur, bouillent et transfèrent la chaleur vers le haut.
Les liquides non bouillants déborderont de la scène et tomberont à un niveau inférieur. Au fur et à mesure que ce processus d’équilibre s’établit d’étape en étape, les composants sont séparés et soutirés. Un nouveau flux est ajouté à une étape basée sur la conception de la colonne. De la chaleur est continuellement ajoutée à la colonne via le rebouilleur de la bouilloire au fond.
Les échangeurs de chaleur à calandre et à tubes fonctionnent en faisant passer deux flux séparés de fluide à différentes températures l’un par l’autre en contact étroit. Les tubes ressemblent à une collection de pailles dans un cylindre bien ajusté. Les tubes se connectent via des collecteurs en tête et à l’arrière du faisceau. Le fluide de refroidissement peut être du côté de la coque ou du tube. La chaleur passera par conduction à travers les parois du tube vers le fluide plus froid.
Un rebouilleur à bouilloire diffère de l’échangeur de chaleur à tubes et calandre typique en ce qu’au-dessus du faisceau de tubes, il y a un grand espace ouvert. Le fluide de traitement se trouve du côté enveloppe, où il fait bouillir la colonne de distillation pour la séparation. Le côté tube transporte le fluide chaud, constitué de vapeur ou d’un autre fluide de traitement à température plus élevée. Les coûts d’un rebouilleur à bouilloire sont 15 à 25 % plus élevés qu’un échangeur de chaleur à calandre et à tubes de taille équivalente en raison de la plus grande calandre et de la taille accrue des orifices.