水力学软件在吸收塔中的应用及分析.pdf

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1、第２９卷第１期合成技术及应用Ｖｏｌ．２９Ｎｏ．１２０１４年３月ＳＹＮＴＨＥＴＩＣＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＡＮＤＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮＭａｒ．２０１４应用技术水力学软件在吸收塔中的应用及分析１１２朱兴松，王余伟，杨如惠（１．中国石化仪征化纤股份有限公司研究院，江苏仪征２１１９００；２．中国石化仪征化纤股份有限公司ＢＤＯ生产中心，江苏仪征２１１９００）摘要：选择合适的水力学软件能够简单、正确地计算塔设备的水力学数据。以ＢＤＯ装置马来酸酐吸收塔为模型，对比分析ＡｓｐｅｎＰｌｕｓ、ＦＲＩ、ＫＧ－Ｔｏｗｅｒ３种软件的水力学计算结果，综合来看ＦＲＩ在界面友好及数据完

2、整性方面优于其它软件。确定采用ＡｓｐｅｎＰｌｕｓ进行塔内热力学计算，结果输入ＦＲＩ进行水力学校核的方法。关键词：ＡｓｐｅｎＰｌｕｓＦＲＩＫＧ－Ｔｏｗｅｒ吸收塔水力学计算中图分类号：ＴＥ９６２文献标识码：Ｂ文章编号：１００６３３４Ｘ（２０１４）０１００４７０３ＢＤＯ生产工艺中马来酸酐吸收是非常关键的工马来酸酐吸收塔主要工艺流程如图１所示。序。仪征化纤ＢＤＯ装置的马来酸酐吸收塔内共有２５块双溢流浮阀塔板，１～９块板为循环塔板，１６～２５块板为吸收塔板，有效吸收发生在１６～２５块塔板处。对反应气体中的马来酸酐组分应进行最大程度的吸收，以［１］减少进余

3、热锅炉焚烧的马来酸酐量。为提高吸收塔的操作性能，有必要对该塔进行计算和分析。精馏塔的计算通常采用软件进行建模分析计算。通用流程模拟软件ＡｓｐｅｎＰｌｕｓ含有功能详细的精馏塔热力学计算模块，也能进行水力学计算。美国精馏工程研究中心（ＦＲＩ）是从事精馏技术研究和应用的机构，通过对塔内件包括分布器、塔板、填料等进行水力学和分离能力测试，得出相应的性能评价数学模型，其中以筛板的研究最为充分、完整，计算模型经过验证比较准［２］图１马来酸酐吸收塔工艺简图确。ＫＧ－Ｔｏｗｅｒ是由美国科氏－格利奇公司开发出如图１所示，由反应器产生的高温气体在吸收来的集计算校核于一体

4、的塔设计软件。笔者以ＢＤＯ塔塔底第１块板下方进料，经过２５块板后由塔顶去装置马来酸酐吸收塔为模型，采用ＡｓｐｅｎＰｌｕｓ进行塔余热锅炉。含贫油液体在吸收塔塔顶上方进料，主内热力学计算，对比分析了ＡｓｐｅｎＰｌｕｓ、ＦＲＩ、ＫＧ－Ｔｏｗ要用于吸收气相中的马来酸酐，塔釜部分液相出料ｅｒ３种软件的水力学计算结果。经换热器返回第１０块板形成中段回流，部分液相出１概况料进下一道工序。马来酸酐吸收塔的部分结构参数见表１所示。２塔内热力学计算表１塔结构参数［３］利用ＡｓｐｅｎＰｌｕｓ分离单元模型对马来酸酐吸板型浮阀塔浮阀类型微分浮阀收塔进行建模分析，得到马来酸酐

5、吸收塔的塔板气板数／块２５液温度与马来酸酐浓度分布，见图２所示。塔径／ｍｍ８５００塔高／ｍｍ２７２００收稿日期：２０１４－０２－１９板间距，１～１０块／ｍｍ６１０作者简介：朱兴松（１９９０—），男，江苏盐城人，助理工程师，现主要板间距，１１～２５块／ｍｍ７６５从事化学工程和流程模拟工作。４８合成技术及应用第２９卷第１０块、第１块塔板上的喷射液泛数据均小于８０％，可初步推断在这３块塔板上方没有发生喷射液泛。但Ａｓｐｅｎ填写参数较为简单，不需要考虑详细的塔板浮阀类型及结构带来的影响，计算的水力学数据存在一定的误差。表２塔板Ａｓｐｅｎ计算结果塔板２５１０１

6、喷射液泛，％５２．７１４７．５７６８．４８降液管液泛，％２．２７１９．９０１３．８２－１０．００４０．０３３０．０２３降液管流速／ｍ·ｓ压降／ｍｍＨｇ３．３７７．８４４．９５图２塔板温度与马来酸酐浓度分布图降液管停留时间／ｓ１９８．３３７．５９２６．０由图２可知，１０～１８块塔板上气液温度基本相３．２利用ＦＲＩ核算同，气相中马来酸酐浓度迅速下降，吸收主要发生在ＦＲＩ需要输入详细的结构参数以及气液相物理这９块塔板上；１９～２５块塔板上方气相中马来酸酐性质。将ＡｓｐｅｎＰｌｕｓ软件模拟出的塔的气液相负的含量很小，且变化不大。荷、表面张力、气液相粘度，以及

7、塔板结构参数等数图３为Ａｓｐｅｎ软件计算出的马来酸酐吸收塔各据输入ＦＲＩ软件中，液泛计算结果见表３所示。塔板气液负荷分布图。表３塔板ＦＲＩ计算结果塔板２５１０１喷射液泛，％４９．４０５１．８０５９．９０降液管液泛，％５．４８４０．８０４８．３０不发生喷射液泛概率，％９９．９９９．９９９．９不发生降液管液泛概率，％９９．９９９．９９９．９３－１６．７０３８．８０４０．８０最大液流强度／ｍ·（ｍ·ｈ）－１０．００４０．０２２０．０２３最大降液管清液层流速／ｍ·ｓ压降／ｍｍＨｇ４．８０４．９０５．５０通过表３可知，第２５块板由于液相负荷较小，而气相负荷较大

8、，从而导致喷射液泛、降液管液泛、液流强度均较小，同时由于液相负荷较小从而导致降液管清液层流速较小；第１０块板