丝网波纹规整填料塔设计软件开发.pdf

?应
石油化工设计
Petrochemic
Design
2011,28(1)39~41
丝网波纹规整塡料塔设计软件开发
闫卷,仇汝臣,国正义
(青岛科技大学化工学院,山东青岛266042)
摘要:选取适用于丝网波纹规整填籵塔的设计计算模型,通过研究分析大量资籵提出了新的规整填
料塔负荷性能图的绘制方法,并编写了 Spsps计算源程序,实现了负荷性能图的自动绘制和輪出。考核
验证了本软件的准确合理。
关键词:丝网波纹规整填料负荷性能图可行稳定城计算模型软件开发
近年来,新型高效规整填料在工业上取得了=A+B(L/G)2(pc/p)3
较大进展叫,但在计算方面仍缺乏对其进行系统
只要通过实验数据回归出不同的A、B值,就
详细设计和对其流体力学性能进行详细计算的软可以分别计算多种填料的泛点气速。
件,关于分馏塔的操作情况的考核以及表示填料1.3丝网波纹规整填料塔压降数学计算模型
操作是否合适的方法也需要开发针对性优化计算
压降计算可采用通用关联图和关联式。Bra
软件。此外,还没有形象直观表示填料操作是香vo等人和Bilt提出的压降计算公式在空塔
合适的方法。本文提出一套系统通用的丝网波纹气速较大时误差大。 Stichlmair'?等人的关联式只
规整填料塔设计模型的计算方法,编写设计计算在气速较高时预测较准确。 Bravo式和 Stichimair
系统,绘制出在形式上与板式塔负荷性能图和可式均未考虑液相粘度对压降的影响。由于 Kister
行域相类似的图形。
模型通用性较好,在工程上被应用广泛,所以本
文采用 Kister通用关联图。
1丝网波纹规整填籵塔数学模型计算
1.4填枓塔持液量
1.1填料塔塔径
持液量计算模型有Brav等公式1、 Bilet等
采用T.业上普遍使用的FP-Cem图法计算公式。与其它模型相比, Billet i模型在气体动能
塔径2],为便于编程计算,已将FP-Ce图拟合因子很小时误差稍大,但在恒持液量区预测趋势
威精确度较高的公式。
与实验结果一致,误差较小,所以本文选用 Billet
欲求塔径先求规定负荷下流动参数:FP=模型:ん1=hs[1+1.2(uo/u4)](其中u为泛点
IPeO/(GPL"S);再由FP-Ccm图查出所选填料气速;bs为静持液量)
的极限负荷因子C,修正最大操作负荷点气1.5填料塔等板高度
体因子り:C。=C。(100020)6(1000
等板高度计算模型有De胜模型、 Locket模
0.2)-;求出该填料的负荷设计因子值:Ce
型?。 Lockee模型型式简洁,能较少考虑其它繁
(0.75-0.8)C。;最终求出塔径:De=1.134。s(其因素的影响,快速准确的预测ETP值,而且该
中Ac为塔的截面积)。
式的通用性好,本文采用 Locket模型:HETP
1.2填料塔液泛气速
液泛气速计算模型有Bain- hougen公式(2
收稿日期:2010-03-25。
作者简介:闰蓉,女,2008毕业于青岛科技大学化学工
Eckert泛点关联图等。对于规整填料,Bain
程与エ艺专业,获学士学位,现为青岛科技大学化学
hougen公式与实验数据吻合的较好叫,本文采用
工艺专业在读硕士研究生,研究方向:石油化エ。E-
Bain- hougen公式:lg[au2a(pc/p-)ル02/(gs3)]
mail:qg34415854@163.com
石油化工设计
第28卷
1.54gS(p-pe)いu-0的]/a[1+0.78exp型,即可求出气液相物性,或给出气液相物性后可
(0.00058a)(pe/p
0.2512
求出任一液相负荷下泛点气速和下限气速,再由
填料性质,求出液相最小流率,用这些线和该段床
2丝网波纹规整填料塔的负荷性能图
层的气液相负荷,就可绘制负荷性能图。
2.1气相负荷上限线的确定
逆流操作的填料塔,以液体喷淋密度工为第3软件设计和功能买现
三参数,压力降△P对气体速度Ua的关系可作出
通过对丝网波纹规整填料塔设计和流体力学
流体力学关系图。当气速增加超过泛点后即使计算模型的筛选,提出了一套针对其优化和设计
增加很少压力降也急剧增加,是流体力学的不稳的模型和方法。利用已有的文献资料[11开发了
定状态,因此,将泛点作为气相负荷上限限制条一套针对规整填枓的设计优化系统( Structured
件。通过比较计算模型,推荐用Bain- hougen液 Packing Shortcut Design- optimize System,简
泛点模型2[公式(1)]算出泛点气速,则最大 SPSDS系统)。
气相负荷上限:G= L CEAPG
3.1 SPSDS系统结构设计
2.2气相负荷下限线的确定
SPSDS系统能根据已知流体力学量预测规整
气速较低时,填料塔内持液量和乐降均下降,填料层的沆流体力学性能、规整填料的传质性能和
气液互相作用减弱,湍动较差,气相分布不均匀,操作弹性,并输出规整填料层的负荷性能图。其
填料表面不能充分润湿,传质效率较低?。通过总体功能框图和程序界面见图1和图2。
文献资料发现F∈(0,0.6)时NTSM随F的变化
输入液体力学各参数:气液量
气液密度、粘度等
规律缺乏实验数据支持,且实际设计取Fe(0,0
选择要求使用的填料类型
6)风险较大,故暂将F=0.6作为气相负荷下限。
2.3液相负荷上限线的确定
计算该规整填料的塔径、传质单元
高度、该填料床层高度
相对于板式塔,填料塔有较大的空隙率一般
不会发生液相超负荷,所以对于填料液相上限的
主控程序
计算该规速填料层流体力学量:泛
点气速、压降、持液量等
研究较少。本文暂采用文献推荐值即最大液体
喷淋密度不超过200m3/(m2?h)。
计算该填料层的操用弹性:最大
最小进液量、最大最小进气量
2.4液相负荷下限线的确定
当喷淋密度足够大时,填料比表面积α可充
输出该种填料的几何性质:比表面
积、波纹倾角、孔隙率、峰高
分润湿,以保证较高的有效比表面积ce和传质效
率,因此液相负荷下限由填料需要的最小喷淋
输出该填料层的负荷性能图
密度决定。通过比较决定采用陆震维等人提出
保存为数据文件
的:Lm=4.8x10-g/[ue(1+cos8)/2]。该公
图1规整填料层设计程序结构示意
式的计算值与实验数据相差不大,最大误差20%
以内,较好的反应各填料的最小喷淋密度,通用性
负荷解陸
较好。
2.5填料床层负荷性能图的液泛线
液泛线与最大最小气液相负荷线形成封闭图
””元
?如:
形,即可行稳定域。将气相量和其它物性数据代
人液泛气速公式[公式(1)],可得气相流率与液
相流率的关系,即可做出液泛线。
确定了填料负荷性能图各限制条件的计算模
图2 SPSDS程序界面