计算新型规整填料塔径措施范文

《现代制造技术与装备杂志》2015年第一期

1各关联式计算结果与Hysys模拟结果对比

1.1川西天然气某增压站脱水参数以川西天然气脱水站数据为基础进行计算，川西天然气脱水站参数如表1。

1.2Hysys建模模拟建立流程将含饱和水天然气和三甘醇溶液通过吸收塔、换热器、泵、再生设备（包括精馏塔、重沸器、冷凝器）建立循环。通过Hysys建模，以川西天然气三甘醇脱水站的工况数据为基础，模拟出塔设备的基本参数。（1）Hysys建模。建立天然气脱水Hysys模型，流程图见图1。（2）Hysys建模模拟塔设备结果。通过Hysys模拟，得出塔设备资料计算结果，导出结果见图2。模拟结果表明需使用3层理论塔板，塔径为0.76m。

1.3计算结果根据工程数据，把各模型和Hysys模拟得出的结果汇总，如表2所示。

2各模型计算结果与Hysys模拟结果对比分析

（1）数据对比。表2为根据不同模型计算出的泛点气速和塔径数据，根据数据与Hysys模拟算出的结果进行对比，可以看出Bain-Hougen关联式、Billet泛点模型、S-B-F泛点模型与模拟结果相似，且圆整后得出的结果相同。F因子法、Diehl-Koppany泛点模型与Hysys模拟算出的结果相差过大。（2）对比分析根据文献[7]的报道，Bain-Hougen关联式对国产Mellapak250Y孔板波纹填料，在空气-水体系计算的泛点气速平均偏差2.5%，最大偏差4.0%，较为精确。且由Bain-Hougen关联式与Hysys模拟结果偏差为1.3%，可知Bain-Hougen关联式、Billet泛点模型、S-B-F泛点模型和Hysys模拟在此工况下计算出的塔径较为精确，可以使用。

3分析不同模型的应用范围

通过对比分析得出Bain-Hougen关联式、Billet泛点模型、S-B-F泛点模型和Hysys模拟可以应用于此工况下进行计算。不同的模型适合于不同的工况应用，通过查找文献总结出各个模型的具体应用场所，以便于在工程计算塔径时方便选用。（1）Diehl-Koppany泛点模型适用工况应用于波纹填料的泛点计算[8]，但建立回归方程时使用的大量数据为国外填料实验数据，和国内有所不同，偏差较大，不建议使用。（2）F因子计算塔径适用工况。通过规整填料的性能曲线计算气体动能因子，用于计算应用规整填料的填料塔液泛气速计算。但因性能曲线的局限，只适用于液体粘度不大于2mPa•s以及操作压力不大于0.2MPa的场合。对于此工况操作压力远大于0.2MPa，故液泛气速大，计算出的塔径偏小。（3）Bain-Hougen关联式适用工况。Bain-Hougen关联式以早期的Sherwood关联式为基础，通过大量的填料塔液泛气速研究数据回归而得到Bain-Hougen关联式中的参数。对于新型规整填料，其填料因子一般在50~100m-1，泛点压降在60~100mmH2O/m，计算较为准确。（4）Billet泛点模型适用工况。Billet泛点模型适用于规整填料塔塔径计算，适用范围:液相喷淋密度U1∈（0.1,200）m3/m2.h，液相粘度μL>1×10-4Pa.s。但当喷淋密度≥60m3/m2.h时，计算误差较大，此时不建议使用。（5）S-B-F泛点模型适用工况。Sichlmair、Bravo、Fair根据流体通过颗粒固定床理论提出计算散堆填料和规整填料的流体力学模型。可计算散堆填料和规整填料塔的液泛气速和塔径，计算时可编程计算或通过计算其他模型预估操作气速作为假设值然后算出最终的操作气速，误差较小，可以用于计算。

4结论

通过计算、对比、分析，对于国内新型规整填料的泛点计算，建议使用Bain-Hougen关联式、Billet关联式、S-B-F泛点模型进行设计计算，并通过Hysys模拟进行验证。对于喷淋密度≤60m3/m2•h时，Billet关联式计算误差小，故也可使用。由于Bain-Hougen关联式计算较为简单且数据查找方便，故建议使用Bain-Hougen关联式进行计算然后使用其余俩关联式或Hysys模拟进行验证，最终求出塔径。

作者：张硕琳 张家慧 张培民 单位：中石化石油工程设计有限公司 中国石油大学机电装备教学实厂