計(jì)算新型規(guī)整填料塔徑措施范文

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《現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備雜志》2015年第一期

1各關(guān)聯(lián)式計(jì)算結(jié)果與Hysys模擬結(jié)果對比

1.1川西天然氣某增壓站脫水參數(shù)以川西天然氣脫水站數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)進(jìn)行計(jì)算，川西天然氣脫水站參數(shù)如表1。

1.2Hysys建模模擬建立流程將含飽和水天然氣和三甘醇溶液通過吸收塔、換熱器、泵、再生設(shè)備（包括精餾塔、重沸器、冷凝器）建立循環(huán)。通過Hysys建模，以川西天然氣三甘醇脫水站的工況數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，模擬出塔設(shè)備的基本參數(shù)。（1）Hysys建模。建立天然氣脫水Hysys模型，流程圖見圖1。（2）Hysys建模模擬塔設(shè)備結(jié)果。通過Hysys模擬，得出塔設(shè)備資料計(jì)算結(jié)果，導(dǎo)出結(jié)果見圖2。模擬結(jié)果表明需使用3層理論塔板，塔徑為0.76m。

1.3計(jì)算結(jié)果根據(jù)工程數(shù)據(jù)，把各模型和Hysys模擬得出的結(jié)果匯總，如表2所示。

2各模型計(jì)算結(jié)果與Hysys模擬結(jié)果對比分析

（1）數(shù)據(jù)對比。表2為根據(jù)不同模型計(jì)算出的泛點(diǎn)氣速和塔徑數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)與Hysys模擬算出的結(jié)果進(jìn)行對比，可以看出Bain-Hougen關(guān)聯(lián)式、Billet泛點(diǎn)模型、S-B-F泛點(diǎn)模型與模擬結(jié)果相似，且圓整后得出的結(jié)果相同。F因子法、Diehl-Koppany泛點(diǎn)模型與Hysys模擬算出的結(jié)果相差過大。（2）對比分析根據(jù)文獻(xiàn)[7]的報道，Bain-Hougen關(guān)聯(lián)式對國產(chǎn)Mellapak250Y孔板波紋填料，在空氣-水體系計(jì)算的泛點(diǎn)氣速平均偏差2.5%，最大偏差4.0%，較為精確。且由Bain-Hougen關(guān)聯(lián)式與Hysys模擬結(jié)果偏差為1.3%，可知Bain-Hougen關(guān)聯(lián)式、Billet泛點(diǎn)模型、S-B-F泛點(diǎn)模型和Hysys模擬在此工況下計(jì)算出的塔徑較為精確，可以使用。

3分析不同模型的應(yīng)用范圍

通過對比分析得出Bain-Hougen關(guān)聯(lián)式、Billet泛點(diǎn)模型、S-B-F泛點(diǎn)模型和Hysys模擬可以應(yīng)用于此工況下進(jìn)行計(jì)算。不同的模型適合于不同的工況應(yīng)用，通過查找文獻(xiàn)總結(jié)出各個模型的具體應(yīng)用場所，以便于在工程計(jì)算塔徑時方便選用。（1）Diehl-Koppany泛點(diǎn)模型適用工況應(yīng)用于波紋填料的泛點(diǎn)計(jì)算[8]，但建立回歸方程時使用的大量數(shù)據(jù)為國外填料實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，和國內(nèi)有所不同，偏差較大，不建議使用。（2）F因子計(jì)算塔徑適用工況。通過規(guī)整填料的性能曲線計(jì)算氣體動能因子，用于計(jì)算應(yīng)用規(guī)整填料的填料塔液泛氣速計(jì)算。但因性能曲線的局限，只適用于液體粘度不大于2mPa•s以及操作壓力不大于0.2MPa的場合。對于此工況操作壓力遠(yuǎn)大于0.2MPa，故液泛氣速大，計(jì)算出的塔徑偏小。（3）Bain-Hougen關(guān)聯(lián)式適用工況。Bain-Hougen關(guān)聯(lián)式以早期的Sherwood關(guān)聯(lián)式為基礎(chǔ)，通過大量的填料塔液泛氣速研究數(shù)據(jù)回歸而得到Bain-Hougen關(guān)聯(lián)式中的參數(shù)。對于新型規(guī)整填料，其填料因子一般在50~100m-1，泛點(diǎn)壓降在60~100mmH2O/m，計(jì)算較為準(zhǔn)確。（4）Billet泛點(diǎn)模型適用工況。Billet泛點(diǎn)模型適用于規(guī)整填料塔塔徑計(jì)算，適用范圍:液相噴淋密度U1∈（0.1,200）m3/m2.h，液相粘度μL>1×10-4Pa.s。但當(dāng)噴淋密度≥60m3/m2.h時，計(jì)算誤差較大，此時不建議使用。（5）S-B-F泛點(diǎn)模型適用工況。Sichlmair、Bravo、Fair根據(jù)流體通過顆粒固定床理論提出計(jì)算散堆填料和規(guī)整填料的流體力學(xué)模型。可計(jì)算散堆填料和規(guī)整填料塔的液泛氣速和塔徑，計(jì)算時可編程計(jì)算或通過計(jì)算其他模型預(yù)估操作氣速作為假設(shè)值然后算出最終的操作氣速，誤差較小，可以用于計(jì)算。

4結(jié)論

通過計(jì)算、對比、分析，對于國內(nèi)新型規(guī)整填料的泛點(diǎn)計(jì)算，建議使用Bain-Hougen關(guān)聯(lián)式、Billet關(guān)聯(lián)式、S-B-F泛點(diǎn)模型進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，并通過Hysys模擬進(jìn)行驗(yàn)證。對于噴淋密度≤60m3/m2•h時，Billet關(guān)聯(lián)式計(jì)算誤差小，故也可使用。由于Bain-Hougen關(guān)聯(lián)式計(jì)算較為簡單且數(shù)據(jù)查找方便，故建議使用Bain-Hougen關(guān)聯(lián)式進(jìn)行計(jì)算然后使用其余倆關(guān)聯(lián)式或Hysys模擬進(jìn)行驗(yàn)證，最終求出塔徑。

作者：張碩琳 張家慧 張培民 單位：中石化石油工程設(shè)計(jì)有限公司 中國石油大學(xué)機(jī)電裝備教學(xué)實(shí)廠