80万吨/年乙烯装置脱甲烷塔设备选型计算

王 静，刘凤川

（首辅工程设计有限公司，四川成都 610041）

1 脱甲烷塔数据

将精馏塔分成五部分，具体分割及分割后各相关数据列于表1。

表1 脱甲烷塔中各种数据

2 塔径和板间距

其计算步骤如下：

2）选取板间距HT和清液层高度hL；

3）根据HL-hL和的值求取C；

6）取实际空塔气速u=0.7umax；

计算结果如表2所示：

表2 各段直径和板间距计算相关数据

3 堰及降液管

其计算步骤如下：①求堰长；弓形：lw=0.55D；中间：l′w=0.9D；梯形：l″w=0.7D；②求堰宽及降液管面积弓形：由lw/D=0.5查降液管宽度WD与截面积Af，中间：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根据液体的体积流量Lh（m3/h）和堰长lw（m）求取堰上液层高度how，计算式如下：mm；④求堰高hw=hL-how根据实际条件和计算值选取实际堰高。⑤根据板间距HT、液相流率Ls和降液管面积Af求取停留时间τ，计算如下：⑥判断停留时间是否大于3s，符合则设计合理，不符则必须重选取lw/D值进行计算。⑦由hw-h0=6～13 mm计算并选取降液管下端到下塔板的距离h0。具体计算数据见表3。

表3 堰及降液管计算相关数据

4 塔板设计

4.1 塔板设计数据

（1）选取浮阀动能因素F0=9～12，计算阀孔的速度，阀孔的直径为39mm。采用计算式为m/s；

（3）选取入口安定区Ws=75 mm，边缘区Wc=70 mm，阀孔的中心距分别取95 mm、92 mm、92 mm、90 mm、90 mm；

（4）开孔区面积计算：

（5）计算塔板开孔率A0/AT，

具体计算数据如表4中所示。

表4 塔板设计数据

4.2 板压降计算

计算步骤：①令阀全开前和全开后干板压力降相等，则可以求临界流速uc；②判断实际流率与临界流率的大小以选择相应的干板计算公式；③计算穿过液层的压力降Δp液=0.5hL=0.5(hw+how)；④总的压力降Δp=Δp干+Δp液m液柱。

具体计算数据如表5中所示。

表5 板压降计算相关数据

4.3 极限校核

（1）雾沫夹带

泛点率由以下两个公式计算：

式中：F1a、F1b、F1为泛点率%；CV为气相负荷因素m3/s；VS、LS为气、液相流量m3/s；Z为液流路程长度m，对于多流型塔板：Z=D-2Wd；其中Wd为降液管的宽度，m。

Aa为液流面积；m2；AT为塔径截面积；m2；CF为泛点负荷因素；K为物性系数；其反映了起泡性的严重程度，由于脱甲烷塔的中等起泡性，在这里选K=0.85。

具体计算数据如表6中所示：

表6 雾沫夹带校正计算数据

（2）液泛校核

液体通过降液管阻力由下式计算：

式中：hc为液体通过降液管阻力，m液柱；LS为液体体积流量，m3/s；h0为降液管底端到下塔板的距离，m；lw为堰长，m；降液管中液柱高度由下式计算：Hd=Δp+hc+hL

表7 液泛校核计算数据表

由上表可知Hd＜0.5HT，装置能稳定操作。

5 结论

脱甲烷塔作为乙烯装置深冷分离流程中的核心设备，通过计算选型优化，选取恰当的塔径、塔高及塔内件等，将有利于装置的高效、低耗、安全、稳定运行。