低温甲醇洗两相流管线计算

裴瑞瑞（北京华福工程有限公司武汉分公司，湖北武汉430223）

低温甲醇洗两相流管线计算

裴瑞瑞（北京华福工程有限公司武汉分公司，湖北武汉430223）

以低温甲醇洗的两相流管线为例，依据HG/ T20570-95及SH/T3035-2007中的两相流计算方法及要求，对工程实例进行分析计算，根据结果判断是否满足标准中的各要求，并验证并此法计算的可行性。

流型；压降；计算

在化工设计中，经常可以遇到气体和液体混合物在管内并流的现象，此现象称为气—液两相流。一般情况下，当气—液混合中气相在6%-98%（体积）范围内，应采用气—液两相流的计算方法来进行管路的压力降计算。本文依据HG/T20570-95及SH/T3035-2007中的两相流计算方法及要求，对工程实例进行分析计算。

1　两相流管线计算

在某工程项目中，低温甲醇洗流程中从含硫甲醇闪蒸罐到CO2产品塔的调节阀后管线ME-32536-100-1PB3-C为两相流管线，本文以此管线为例进行两相流计算。物流数据、管道长度及管件数量见表1。

表1　管线的物流数据、管道长度及管件数量

1.1流型判断

1.1.1水平管流型判断

从HG/T 20570-95水平管气液两相流型图中查得，水平管流型为环状流，符合流型要求。

1.1.2垂直管流型判断

从HG/T 20570-95垂直管气液两相流型图中查得，垂直管流型为雾状流，符合流型要求。

1.2压力降计算

在已知流型的情况下，下面分别用均相法和杜克勒法计算两相流体的压力降，取其中的较大值。

1.2.1均相法

气、液两相流的压力降计算较为复杂，均相法是力图简单化，其特点是假定气—液两相在相同速度下流动，将气—液混合物视为其物性介于液相与气相之间的均相流。

1.2.1.1均相物性计算

1.2.1.2压力降计算

由相对粗糙度ε/d和雷诺数Re查图得摩擦系数λH=0.0165，根据此计算压力降。

式中局部压力降是按当量长度法计算，所有管件的当量长度Le=（8+30×6+20）d=208d。

1.2.3杜克勒法

此法考虑了气、液两相在管内并非以同等速度流动的影响，计算分两步进行。

1.2.3.1试差法计算液相实际体积分率KL

由于Z＞10，则班可夫流动参数（Barkoff）：K=0.75545+ 0.003585Z-0.00001436Z2=0.8355

则液体的实际体积分率：KL=1-K（1-X）=0.223

计算出的KL值与原假定的KL值（KL=0.5）不符，应重新假定，假定KL=0.21，重新计算的液相实际体积分率KL=0.213，与假定的KL值（KL=0.21）相符，因此以KL=0.213计算两相流体的压力降。

1.2.3.2压力降计算

气、液两相流平均密度的校正密度：

由相对粗糙度ε/d和雷诺数ReTP查图得摩擦系数λH=0.0176中间参数：

1.2.6静压力降ΔPs

1.2.7总压力降（忽略管两端的速度压力降）

两种方法的计算结果：均相法ΔP=0.121MPa，杜克勒法ΔP= 0.071MPa，则此管线的总压力降取两者中较大值，即ΔP=0.121 MPa。

工艺要求的进出口压差：ΔP要求=P1-P2=0.186MPa，从计算结果进行比较，ΔP＜ΔP要求，因此此两相流管线压力降小于由工艺条件决定的进出口压差。

1.3其它要求

按照SH/T3035-2007规范的要求，两相流管线除了流型和压力降符合要求外，还应满足下列要求：①当流量为正常值的50%时，在垂直向上的管段中不发生块状流；②两相流的均相流速应小于使管壁破裂受到严重侵蚀的流速；③两相混合物的质量流速应小于管道出口端的极限质量流速。

1.3.1正常负荷50%流量时，垂直管流型

从HG/T 20570-95垂直管气液两相流型图中查得，垂直管流型为环状流，满足①的要求。

1.3.2侵蚀流速

由计算结果可看出，uH＜u侵蚀满足②的要求。

1.3.3极限质量流速

当管道进出口端的压差大于进口端绝对压力的30%时，总质量流速应等于或小于极限质量流速的0.75倍，计算见以下内容。

从以上计算结果可看出，G总＜0.75GC，满足③的要求。

2　两相流管线调整流型方法

在工程设计中，一般要求两相流的流型为分散流和环状流，避免柱状流和活塞流，以免引起管路及设备严重振动。若选用的管路经计算后柱状流，应在压力降允许的情况下尽量缩小管径，增大流速，使其形成环状流或分散流。也可采取增加旁路、补充气体、增大流量等其它办法避免柱状流。

3　结语

通过计算判断，可得出依据HG/T20570-95及SH/T3035-2007的要求对低温甲醇洗中的两相流管线进行设计是可行的，在设计中可采取合理措施，使两相流管线的流型及压降均满足要求。

［1］HG/T20570-95，化工装置工艺系统工程设计规定［S］.

［2］SH/T3035-2007，石油化工装置管径选择导则.

［3］刘卫坤.煤制合成气气液两相流管道布置探讨［J］.化工设计通讯，2006，32（3）.