80萬噸/年乙烯裝置脫甲烷塔設(shè)備選型計算

王 靜，劉鳳川

（首輔工程設(shè)計有限公司，四川成都 610041）

1 脫甲烷塔數(shù)據(jù)

將精餾塔分成五部分，具體分割及分割后各相關(guān)數(shù)據(jù)列于表1。

表1 脫甲烷塔中各種數(shù)據(jù)

2 塔徑和板間距

其計算步驟如下：

2）選取板間距HT和清液層高度hL；

3）根據(jù)HL-hL和的值求取C；

6）取實際空塔氣速u=0.7umax；

計算結(jié)果如表2所示：

表2 各段直徑和板間距計算相關(guān)數(shù)據(jù)

3 堰及降液管

其計算步驟如下：①求堰長；弓形：lw=0.55D；中間：l′w=0.9D；梯形：l″w=0.7D；②求堰寬及降液管面積弓形：由lw/D=0.5查降液管寬度WD與截面積Af，中間：取W′D=0.2，A′f=W′D×l′w；梯形 ：取W′D=0.2，A″f=W″D×l″w；③根據(jù)液體的體積流量Lh（m3/h）和堰長lw（m）求取堰上液層高度how，計算式如下：mm；④求堰高hw=hL-how根據(jù)實際條件和計算值選取實際堰高。⑤根據(jù)板間距HT、液相流率Ls和降液管面積Af求取停留時間τ，計算如下：⑥判斷停留時間是否大于3s，符合則設(shè)計合理，不符則必須重選取lw/D值進行計算。⑦由hw-h0=6～13 mm計算并選取降液管下端到下塔板的距離h0。具體計算數(shù)據(jù)見表3。

表3 堰及降液管計算相關(guān)數(shù)據(jù)

4 塔板設(shè)計

4.1 塔板設(shè)計數(shù)據(jù)

（1）選取浮閥動能因素F0=9～12，計算閥孔的速度，閥孔的直徑為39mm。采用計算式為m/s；

（3）選取入口安定區(qū)Ws=75 mm，邊緣區(qū)Wc=70 mm，閥孔的中心距分別取95 mm、92 mm、92 mm、90 mm、90 mm；

（4）開孔區(qū)面積計算：

（5）計算塔板開孔率A0/AT，

具體計算數(shù)據(jù)如表4中所示。

表4 塔板設(shè)計數(shù)據(jù)

4.2 板壓降計算

計算步驟：①令閥全開前和全開后干板壓力降相等，則可以求臨界流速uc；②判斷實際流率與臨界流率的大小以選擇相應(yīng)的干板計算公式；③計算穿過液層的壓力降Δp液=0.5hL=0.5(hw+how)；④總的壓力降Δp=Δp干+Δp液m液柱。

具體計算數(shù)據(jù)如表5中所示。

表5 板壓降計算相關(guān)數(shù)據(jù)

4.3 極限校核

（1）霧沫夾帶

泛點率由以下兩個公式計算：

式中：F1a、F1b、F1為泛點率%；CV為氣相負荷因素m3/s；VS、LS為氣、液相流量m3/s；Z為液流路程長度m，對于多流型塔板：Z=D-2Wd；其中Wd為降液管的寬度，m。

Aa為液流面積；m2；AT為塔徑截面積；m2；CF為泛點負荷因素；K為物性系數(shù)；其反映了起泡性的嚴重程度，由于脫甲烷塔的中等起泡性，在這里選K=0.85。

具體計算數(shù)據(jù)如表6中所示：

表6 霧沫夾帶校正計算數(shù)據(jù)

（2）液泛校核

液體通過降液管阻力由下式計算：

式中：hc為液體通過降液管阻力，m液柱；LS為液體體積流量，m3/s；h0為降液管底端到下塔板的距離，m；lw為堰長，m；降液管中液柱高度由下式計算：Hd=Δp+hc+hL

表7 液泛校核計算數(shù)據(jù)表

由上表可知Hd＜0.5HT，裝置能穩(wěn)定操作。

5 結(jié)論

脫甲烷塔作為乙烯裝置深冷分離流程中的核心設(shè)備，通過計算選型優(yōu)化，選取恰當(dāng)?shù)乃?、塔高及塔?nèi)件等，將有利于裝置的高效、低耗、安全、穩(wěn)定運行。