板波纹规整填料塔的基本算法
作者/来源：唐宏青（中国石化集团兰州设计院, 730060） 日期： 2009-06-29 点击率：1525
摘 要: 归纳了板波纹规整填料塔流体力学的基本方法。文中介绍了以泛点气速为基础的算法，列出了全部公式，并给出13种不同的填料品种和规格情况下，按同样工艺条件进行计算的结果。
关键词：规整填料，基本，算法
1.前言
板波纹规整填料(下简称规整填料)是化工生产单元操作常用的一种分离设备内件，已在精馏、气体洗涤、萃取等单元操作中广泛应用。近年来，规整填料的发展速度很快，新的品种不断出现，使填料塔的设计水平日益提高。无论是新装置的设计，还是老式的板式塔改造，采用规整填料的呼声很高。据填料生产厂的介绍，塔径最大的已达10米，单塔使用的填料已达几百立方米。由于经济利益的驱动和填料设计制造技术的进步，生产装置方与填料制造厂在使用规整填料上的一致性，推动了这一分离技术的进步。
但是，我们应同时注视事情的对立方面。由于选择和使用不当而导致规整填料塔效果欠佳的例子也客观存在。例如，在操作压力较高、易产生聚合物的情况下，规整填料未必能得到较好的效果。由此可见，在使用规整填料的过程中，应该积极地了解其使用方法，包括正确地确定工艺条件、选择可靠的塔工艺计算方法，才能发挥规整填料的良好效果，取得更好的经济效果。目前，国内一些拥有化学工程高科技人才的填料生产企业，能够自行设计规整填料塔，这可堪称与国际上的大填料公司接了轨。对一些正在向此目标过渡的填料公司，在塔计算和选用规整填料问题上，应该谨慎行事。
2. 算法
自上世纪六十年代开发规整填料开始，学者们就在积极地研究规整填料的通用算法。迄今，这一努力并没有完全成功。尽管基本算法已经大致就绪，但缺少与试验全面配合的措施，因此基本算法还没有规范化。目前，规整填料的基本算法只能以单一的实验为基础，即主要是以Mellapak 250Y为基础进行测定，其它填料都是与其对比，给出修正因子[1]。各厂商开发的计算方法各不相同，各测各的公式系数，互不兼容。这种无序状态给工程设计部门一头雾水，难以判断在具体情况下用何种规整填料更好。因此，设计单位选用规整填料后，将计算工作交给填料厂商去完成。尽管也有一些计算方法的总结论文[11]，但还不够完善，特别是还需要图表的配合，不能做到在计算机上一次完成计算。这样，一些填料生产企业自行开发计算方法，不乏成效[2-4]。这些工作无疑对化学工程技术的发展起了积极的作用，只是还没有形成系统。
在逆流填料塔流体力学和传质计算的发展历史中，已经从简单图表查算发展到用计算机软件计算。这一方法的实质是，在计算塔内气体泛点流速的基础上，将水力学和传质计算的四个主要部分，即泛点气速、压降、持液量和传质单元高度逐一算出。近年来，国内学者还关心壁流量的计算[5]，目的是解决由于规整填料的壁流存在，严重影响到塔的效率问题。因此，用这一计算指导填料分段的高度，无疑为“工程概念”理论化提供依据。
计算方法的基础是载点或泛点。以泛点为核心的计算方法可以称为泛点算法，而以载点为核心的计算方法可以称为载点算法[7]。尽管载点算法也适合于规整填料，但已经得到完整的数据太少，还不足以较全面地进行不同规整填料的计算。因此，本文仍以泛点算法为基础，综合....
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