塔内件水力学计算软件的开发与应用-修改后课件.ppt

1、报告人：孙兰义报告人：孙兰义 中国石油大学（华东）中国石油大学（华东）20222022年年1111月月1717日日中国石油大学化学工程学院历史沿革中国石油大学化学工程学院历史沿革19521952年年 清华大学化工系清华大学化工系1953年 北京石油学院炼制系1969年 华东石油学院炼制系1988年 石油大学炼制系2000年 石油大学化学化工学院统招一年级新生统招一年级新生清华大学化工系清华大学化工系 二、三年级学生二、三年级学生大连工学院化工系液体燃料四年级学生大连工学院化工系液体燃料四年级学生及部分教师及部分教师1953年10月2019年 中国石油大学化学化工学院 由中国石油由中国石油天然气

2、集团公司天然气集团公司划转教育部划转教育部2019年 中国石油大学化学工程学院学院组织机构学院组织机构专业依托背景专业依托背景n 国家级重点学科国家级重点学科化学工艺学科化学工艺学科n 省部级重点学科省部级重点学科应用化学学科应用化学学科n 重质油国家重点实验室重质油国家重点实验室n 国家工科基础化学课程教学基地国家工科基础化学课程教学基地n 教育部油气加工新技术工程中心教育部油气加工新技术工程中心n 中国石油天然气集团公司催化重点实验室中国石油天然气集团公司催化重点实验室n 中国石油天然气集团公司环境工程研究开发中国石油天然气集团公司环境工程研究开发中心中心n 1个一级博士点、个一级博士点、

3、7个二级博士点个二级博士点青岛校区青岛校区内容内容 塔内件水力学计算软件的开发与应用塔内件水力学计算软件的开发与应用 n软件开发背景软件开发背景n软件的特点软件的特点n软件的功能软件的功能n软件特色与创新点软件特色与创新点n软件应用与推广软件应用与推广软件开发背景软件开发背景 国内部分：以洛阳院国内部分：以洛阳院 Tray 3.0Tray 3.0为代表为代表缺点：缺点：操作平台较老，不方便操作平台较老，不方便目前计算机运行；目前计算机运行；塔板类型较少；塔板类型较少；输入不方便。输入不方便。软件开发背景软件开发背景 国外部分国外部分:nKoch-GlitschKoch-Glitsch公司公司K

4、G-TOWER KG-TOWER KG-TOWER KG-TOWER能在大部分操作系统上能在大部分操作系统上运行，支持最新的操作系统运行，支持最新的操作系统;可以可以设计常规的和高效塔板设计常规的和高效塔板;设计散装设计散装填料和规整填料。填料和规整填料。缺点：缺点：常规塔板较少，大部分为常规塔板较少，大部分为K-GK-G公司产品。公司产品。软件开发背景软件开发背景n美国精馏公司美国精馏公司FRI FRI FRI FRI可在最新的操作系统下运行；可在最新的操作系统下运行；同时增加体系限度、液泛容量、效同时增加体系限度、液泛容量、效率等的计算；且有三、四溢流的设率等的计算；且有三、四溢流的设计。

5、计。缺点：缺点：没有负荷性能图的输出；没有负荷性能图的输出；且只是校核没有设计。且只是校核没有设计。通过总结目前的塔设计软件存在以下通过总结目前的塔设计软件存在以下几个几个问题问题：n 输入不便输入不便 ；n 输出不便；输出不便；n 塔内件种类不全面。塔内件种类不全面。软件开发背景软件开发背景软件特点软件特点nCUP-TOWER软件是一款综合的塔内件水力软件是一款综合的塔内件水力学计算软件，可用于板式塔、规整填料塔、学计算软件，可用于板式塔、规整填料塔、散装填料塔、筛板萃取塔和填料萃取塔的计散装填料塔、筛板萃取塔和填料萃取塔的计算，具有设计和校核功能。算，具有设计和校核功能。n塔板的溢流形式包

6、括单溢流、双溢流、四溢塔板的溢流形式包括单溢流、双溢流、四溢流，可流，可驱动驱动AutoCADAutoCAD自动生成塔板布置图。自动生成塔板布置图。组件名称组件名称 塔内件种类塔内件种类板式塔浮阀（圆阀，条阀）、固阀、垂直筛板、固舌、浮舌、斜孔、筛板、泡罩、穿流筛板、折流塔板、多降液管塔板和FRI系列塔板筛板萃取塔筛板塔散装填料塔拉西环、阶梯环、鲍尔环、矩鞍环软件特点软件特点可靠性可靠性易用性易用性软件特点篇软件特点篇可靠性可靠性nCUP-TOWERCUP-TOWER综合了目前各种算法的优缺点，其综合了目前各种算法的优缺点，其数学模型大多数来自于公开发表、广泛使用数学模型大多数来自于公开发表、

7、广泛使用的经验关联式和图表。为了方便软件实现和的经验关联式和图表。为了方便软件实现和避免查图、查表的误差，对图表进行了数学避免查图、查表的误差，对图表进行了数学关联，其关联误差不超过关联，其关联误差不超过 5.0%5.0%。n通过与现有国内外软件及工业现场数据比较通过与现有国内外软件及工业现场数据比较证实了软件计算结果准确；对于新型塔板以证实了软件计算结果准确；对于新型塔板以及部分塔板，进行大型塔板水力学实验，对及部分塔板，进行大型塔板水力学实验，对公式进行修正。公式进行修正。实验装置实验装置软件特点篇软件特点篇易用性易用性n该软件兼有设计和校核两种功能，支持负荷性该软件兼有设计和校核两种功能

8、，支持负荷性能图和塔板布置图的自动生成，能够帮助用户能图和塔板布置图的自动生成，能够帮助用户直观的分析塔设备的操作情况。直观的分析塔设备的操作情况。n软件输入部分能够与软件输入部分能够与Aspen PlusAspen Plus、PRO-IIPRO-II进行进行连接，达到数据的一次性输入，减少数据传输连接，达到数据的一次性输入，减少数据传输错误；输出部分，可将计算结果以报表的形式错误；输出部分，可将计算结果以报表的形式输出到输出到ExcelExcel、WordWord中。中。软件功能篇软件功能篇数据输入数据输入由于现有工艺条件数据多是通由于现有工艺条件数据多是通过模拟软件过模拟软件PROIIPR

9、OII和和ASPENASPEN获得，获得，本软件可以把本软件可以把PROIIPROII和和ASPENASPEN的的模拟结果直接输入到本软件中，模拟结果直接输入到本软件中，从而减少数据的输入误差，提从而减少数据的输入误差，提高工作效率。高工作效率。软件功能篇软件功能篇报表输出报表输出l本软件能将结果以报本软件能将结果以报表的形式输出到表的形式输出到ExcelExcel和和WordWord。l得到的输出报表内容得到的输出报表内容详尽。详尽。软件特色与创新点软件特色与创新点n1.计算模型丰富，适用范围广计算模型丰富，适用范围广塔内件塔内件计算模型计算模型板式塔（筛孔）板式塔（筛孔）HuntFairF

10、.R.I填料萃取塔填料萃取塔LaddhaKumar-HartlandCrawford-Whilke散装填料塔散装填料塔EckertStrigleRobbinsn2.驱动驱动AutoCAD自动绘制塔板结构图，自主自动绘制塔板结构图，自主研发了一套塔板的研发了一套塔板的分块及排孔分块及排孔、布阀策略，设、布阀策略，设计计中所有的参数均严格遵从相关标准规范中所有的参数均严格遵从相关标准规范，确确保输出保输出的的图纸具有实用价值图纸具有实用价值。软件特色与创新点软件特色与创新点使用此软件的公司：使用此软件的公司：中石油华东设计院中石油华东设计院中石化宁波工程公司中石化宁波工程公司天大天久天大天久工业应

11、用案例：工业应用案例：n该软件先后该软件先后应用于常减压、催化应用于常减压、催化装置装置、延迟焦化等延迟焦化等200余座塔的设计与改造余座塔的设计与改造软件应用与推广软件应用与推广我们最近的科研工作我们最近的科研工作n节能型精馏节能型精馏-隔壁塔（隔壁塔（DWC）n加氢反应器内构件加氢反应器内构件n塔板、填料塔板、填料n换热器、旋风分离器换热器、旋风分离器节能型精馏节能型精馏-隔壁塔（隔壁塔（DWC）相比两塔流程，隔壁塔节能相比两塔流程，隔壁塔节能10%10%45%45%；节省设备投资；节省设备投资202050%50%ABCABBCACABCABCBBC节能型精馏节能型精馏-隔壁塔（隔壁塔（D

12、WC）我们的工作我们的工作专利专利节能型精馏节能型精馏-隔壁塔（隔壁塔（DWC）我们的工作我们的工作反应精馏隔壁塔反应精馏隔壁塔乙酸甲酯水解乙酸甲酯水解36222423C H O+H OC H O+CH OH 乙酸甲酯乙酸甲酯 水水 甲醇甲醇 乙酸乙酸相比于传统工艺，反应精馏隔壁塔节能20%节能型精馏节能型精馏-隔壁塔（隔壁塔（DWC）共沸隔壁精馏塔萃取隔壁精馏塔能耗可以降低25%能耗可以降低25%节能型精馏节能型精馏-隔壁塔（隔壁塔（DWC）三塔模型的动态模拟控制流程图三塔模型的动态模拟控制流程图加氢反应器内构件加氢反应器内构件入口扩散器入口扩散器分配盘分配盘催化剂支撑催化剂支撑冷氢箱冷氢箱

13、&急冷管急冷管出口收集器出口收集器加氢反应器日趋大型化，研究性能优良的内构件是一个研究的热点塔板塔板每年五十余座塔的工业业绩螺旋折流板换热器螺旋折流板换热器 通过改变壳侧折流板的布置，使壳侧流体呈连续的螺旋状流动，没有流动死区，有效避免了壳侧流体的结垢，广泛用于焦化、常减压换热网络高压循环式气液旋风分离器高压循环式气液旋风分离器过程模拟与过程模拟与CFD设备模拟技术设备模拟技术Aspen、Pro/II、Hysys、Fluent171918Q12023A3042132B22 5331 2367259Q21027A27828B1210A131114151631 29 32A32V1V2EX-305

14、VA-101TA-201TA-302TA-301EX-303PA-202A/B原料甲醇二甲醚产品反应废水PA-301A/B火炬EX-101RA-101EX-102EX-105EX-302甲醇塔底换热器RA-101二甲醚反应器VA-101二甲醚进缓冲罐TA-201二甲醚精塔TA-301甲醇汽化馏塔TA-302尾气洗涤塔EX-302EX-101反应气体换热器EX-103EX-201PA-202A/B二甲醚增压泵EX-301PA-201A/BPA101A/BEX-304SPLIT1SPLIT2MIX1EX-304汽化甲醇加热器EX-302甲醇预加热器n除非传质机理有改变，否则，现有塔板除非传质机理有

15、改变，否则，现有塔板、填料技术难有大的突破、填料技术难有大的突破n不能一味地否定旧塔板、填料（不能一味地否定旧塔板、填料（F1浮阀浮阀、筛板、鲍尔环）、筛板、鲍尔环）n旧塔板依然有强大的生命力旧塔板依然有强大的生命力n塔板设计的关键在于整体，不能过分强塔板设计的关键在于整体，不能过分强调鼓泡元件的作用调鼓泡元件的作用n重视专用塔板技术的开发重视专用塔板技术的开发n现有的精馏节能概念（现有的精馏节能概念（DWC、HIDIC）均在共和国成立前提出了）均在共和国成立前提出了n现在，关键在于找到适用的场合，设备现在，关键在于找到适用的场合，设备、控制不是问题、控制不是问题谢谢大家谢谢大家请批评指正请批评指正