計算新型規整填料塔徑措施范文

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《現代制造技術與裝備雜志》2015年第一期

1各關聯式計算結果與Hysys模擬結果對比

1.1川西天然氣某增壓站脫水參數以川西天然氣脫水站數據為基礎進行計算，川西天然氣脫水站參數如表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、再生設備（包括精餾塔、重沸器、冷凝器）建立循環。通過Hysys建模，以川西天然氣三甘醇脫水站的工況數據為基礎，模擬出塔設備的基本參數。（1）Hysys建模。建立天然氣脫水Hysys模型，流程圖見圖1。（2）Hysys建模模擬塔設備結果。通過Hysys模擬，得出塔設備資料計算結果，導出結果見圖2。模擬結果表明需使用3層理論塔板，塔徑為0.76m。

1.3計算結果根據工程數據，把各模型和Hysys模擬得出的結果匯總，如表2所示。

2各模型計算結果與Hysys模擬結果對比分析

（1）數據對比。表2為根據不同模型計算出的泛點氣速和塔徑數據，根據數據與Hysys模擬算出的結果進行對比，可以看出Bain-Hougen關聯式、Billet泛點模型、S-B-F泛點模型與模擬結果相似，且圓整后得出的結果相同。F因子法、Diehl-Koppany泛點模型與Hysys模擬算出的結果相差過大。（2）對比分析根據文獻[7]的報道，Bain-Hougen關聯式對國產Mellapak250Y孔板波紋填料，在空氣-水體系計算的泛點氣速平均偏差2.5%，最大偏差4.0%，較為精確。且由Bain-Hougen關聯式與Hysys模擬結果偏差為1.3%，可知Bain-Hougen關聯式、Billet泛點模型、S-B-F泛點模型和Hysys模擬在此工況下計算出的塔徑較為精確，可以使用。

3分析不同模型的應用范圍

通過對比分析得出Bain-Hougen關聯式、Billet泛點模型、S-B-F泛點模型和Hysys模擬可以應用于此工況下進行計算。不同的模型適合于不同的工況應用，通過查找文獻總結出各個模型的具體應用場所，以便于在工程計算塔徑時方便選用。（1）Diehl-Koppany泛點模型適用工況應用于波紋填料的泛點計算[8]，但建立回歸方程時使用的大量數據為國外填料實驗數據，和國內有所不同，偏差較大，不建議使用。（2）F因子計算塔徑適用工況。通過規整填料的性能曲線計算氣體動能因子，用于計算應用規整填料的填料塔液泛氣速計算。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大于0.2MPa，故液泛氣速大，計算出的塔徑偏小。（3）Bain-Hougen關聯式適用工況。Bain-Hougen關聯式以早期的Sherwood關聯式為基礎，通過大量的填料塔液泛氣速研究數據回歸而得到Bain-Hougen關聯式中的參數。對于新型規整填料，其填料因子一般在50~100m-1，泛點壓降在60~100mmH2O/m，計算較為準確。（4）Billet泛點模型適用工況。Billet泛點模型適用于規整填料塔塔徑計算，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。但當噴淋密度≥60m3/m2.h時，計算誤差較大，此時不建議使用。（5）S-B-F泛點模型適用工況。Sichlmair、Bravo、Fair根據流體通過顆粒固定床理論提出計算散堆填料和規整填料的流體力學模型。可計算散堆填料和規整填料塔的液泛氣速和塔徑，計算時可編程計算或通過計算其他模型預估操作氣速作為假設值然后算出最終的操作氣速，誤差較小，可以用于計算。

4結論

通過計算、對比、分析，對于國內新型規整填料的泛點計算，建議使用Bain-Hougen關聯式、Billet關聯式、S-B-F泛點模型進行設計計算，并通過Hysys模擬進行驗證。對于噴淋密度≤60m3/m2•h時，Billet關聯式計算誤差小，故也可使用。由于Bain-Hougen關聯式計算較為簡單且數據查找方便，故建議使用Bain-Hougen關聯式進行計算然后使用其余倆關聯式或Hysys模擬進行驗證，最終求出塔徑。

作者：張碩琳 張家慧 張培民 單位：中石化石油工程設計有限公司 中國石油大學機電裝備教學實廠