精馏塔内气体分布器结构优化数值模拟研究

余 帅 厉彦忠 刘景武 洪 坤 张建松

(1 西安交通大学能源与动力工程学院 西安 710049)

(2 浙江智海化工设备工程有限公司 杭州 313000)

1 引 言

在精馏塔的气体分离过程中,气流的初始分布和压降对其分离效率具有重大影响,塔内气体分布器的性能优劣则直接影响气流的初始分布,随着新型填料精馏塔的发展和日益广泛地应用[1-3],众多学者对精馏塔内不同类型气体分布器的流动规律进行了较为全面的研究,研发了多种不同结构的气体分布器。董宜仁等[4]研究了不同进气结构下入口速度分布对分布器性能的影响,杜明等[5-8]通过搭建试验台对双列叶片式分布器和双切向环流式分布器进行了研究。张吕鸿等[9-11]通过数值模拟的方法对不同类型气体分布器进行了结构优化研究。目前的研究存在以下两个方面的不足:设计得到的分布器结构复杂,在实际的精馏塔应用中存在制造加工方面的困难;目前的研究大多集中在分布器本身的结构优化,对于前端进气结构及带填料时的分布器的研究较少,与实际生产中应用的分布器存在差异,对设计和选型提供的指导有限。本研究通过数值模拟方法研究了一种精馏塔内常用的分布器的流动特性,分析了分布器的进气结构,结构布局及填料层对其性能的影响,能够为分布器的优化设计提供更为全面、准确的理论指导。

2 气体分布器结构

在实际生产中,精馏塔直径一般为ϕ3—5.5 m,由于不同尺寸下气体分布器的流动特性具有相似性,本研究对塔径ϕ4.48 m 的情况进行模拟计算。……