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《清华大学》 2005年
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汽油分馏塔模拟及新型塔内件开发

钱建兵  
【摘要】:乙烯装置生产的乙烯是众多石油化工产品的基础化学品,该装置的分离单元流程长,塔设备数量多、要求分离精度高,设备结构复杂。汽油分馏塔是该装置的核心设备,在扩能、降耗改造中往往是整个装置的“瓶颈”。因此汽油分馏塔所选用的填料或塔板作为气-液传质与传热的关键设备,其性能的好坏直接影响该装置的处理能力、产品质量和能耗。 本文对大庆乙烯装置的汽油分馏塔操作现状和存在问题进行了分析,发现该塔存在原设计和实际操作不符,装置能力小,能耗高、易聚合结焦等问题。为此,本文根据该塔工艺和设备特点,采用 PRO/II 软件对本塔进行工艺模拟优化计算,结果表明,只要对工艺模拟方法进行调整,优化操作条件,同时在汽油分馏塔中采用新型高效传质内构件可以有效地解决上述问题,达到扩能降耗的目的。 本文为开发新型高效塔内构件,提出了双矩鞍环颗粒填料(TH 型)和高性能自适应动静结合的高效塔板(HAV~(TH)型),并对 TH 型和 HAV~(TH)塔板以空气-水-氧气为体系在φ600mm 的塔内进行了操作性能研究,根据实验结果,建立了流体力学模型。在填料实验中,考察了气液相负荷对填料压降、泛点气速和传质效率的影响;在塔板实验中,考察了固阀结构和形状、气液相负荷、开孔率对塔板压降、泄漏、雾沫夹带和传质效率的影响。 本文对 TH 型填料性能与 Pall Ring 和 IMTP 填料作了比较,结果表明双矩鞍环填料具有压降低、通量大、传质效率高的特点;对 HAV~(TH)塔板的性能与 F1 塔板及 ADV 浮阀塔板作了对比,结果表明:HAV~(TH)塔板具有压降低、泄漏和雾沫夹带小,传质效率高、处理能力大等优点。 通过工艺模拟计算和实验研究,开发了 TH 型填料和 HAV~(TH)塔板水力学核算软件,提出了对汽油分馏塔采用 TH 型填料和 HAV~(TH)塔板的优化设计方案,该方案可以有效地实现该塔的扩能改造。 本文开发的 TH 型填料和 HAV~(TH)塔板,为石油化工装置分馏塔的设计和改造提供了新型塔内件,对汽液传质过程装置的扩能改造和节能降耗具有实际意义和良好的应用前景。
【学位授予单位】:清华大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:TE966

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