1、塔內件水力學計算軟件的開發與應用 報告人：孫蘭義 中國石油大學（華東）十月 2217日塔內件水力學計算軟件的開發與應用 報告人：孫蘭義中國石油大學化學工程學院歷史沿革1952年 清華大學化工系1953年 北京石油學院煉制系1969年 華東石油學院煉制系1988年 石油大學煉制系2000年 石油大學化學化工學院統招一年級新生清華大學化工系 二、三年級學生大連工學院化工系液體燃料四年級學生及部分教師1953年10月2019年 中國石油大學化學化工學院 由中國石油天然氣集團公司劃轉教育部2019年 中國石油大學化學工程學院中國石油大學化學工程學院歷史沿革1952年 清華大學化工系學院組織機構學院組織

2、機構專業依托背景 國家級重點學科化學工藝學科 省部級重點學科應用化學學科 重質油國家重點實驗室 國家工科基礎化學課程教學基地 教育部油氣加工新技術工程中心 中國石油天然氣集團公司催化重點實驗室 中國石油天然氣集團公司環境工程研究開發中心 1個一級博士點、7個二級博士點專業依托背景 國家級重點學科化學工藝學科青島校區青島校區內容 塔內件水力學計算軟件我們最近的科研工作精餾研究的感悟內容 塔內件水力學計算軟件塔內件水力學計算軟件的開發與應用 軟件開發背景軟件的特點軟件的功能軟件特色與創新點軟件應用與推廣塔內件水力學計算軟件的開發與應用 軟件開發背景軟件開發背景 國內部分：以洛陽院 Tray 3.0

3、為代表缺點：操作平臺較老，不方便目前計算機運行；塔板類型較少；輸入不方便。軟件開發背景 國內部分：以洛陽院 Tray 3.0為代表軟件開發背景 國外部分:Koch-Glitsch公司KG-TOWER KG-TOWER能在大部分操作系統上運行，支持最新的操作系統;可以設計常規的和高效塔板;設計散裝填料和規整填料。 缺點：常規塔板較少，大部分為K-G公司產品。 軟件開發背景 國外部分:軟件開發背景美國精餾公司FRI FRI可在最新的操作系統下運行；同時增加體系限度、液泛容量、效率等的計算；且有三、四溢流的設計。 缺點：沒有負荷性能圖的輸出；且只是校核沒有設計。 軟件開發背景美國精餾公司FRI 通過

4、總結目前的塔設計軟件存在以下幾個問題： 輸入不便 ； 輸出不便； 塔內件種類不全面。軟件開發背景通過總結目前的塔設計軟件存在以下幾個問題：軟件開發背景軟件特點CUP-TOWER軟件是一款綜合的塔內件水力學計算軟件，可用于板式塔、規整填料塔、散裝填料塔、篩板萃取塔和填料萃取塔的計算，具有設計和校核功能。塔板的溢流形式包括單溢流、雙溢流、四溢流，可驅動AutoCAD自動生成塔板布置圖。組件名稱塔內件種類板式塔浮閥（圓閥，條閥）、固閥、垂直篩板、固舌、浮舌、斜孔、篩板、泡罩、穿流篩板、折流塔板、多降液管塔板和FRI系列塔板篩板萃取塔篩板塔散裝填料塔拉西環、階梯環、鮑爾環、矩鞍環規整填料塔Mellap

5、ak、Mellagrid金屬格柵板、金屬絲網波紋、BX、CY填料萃取塔拉西環、鮑爾環、階梯環、環矩鞍等散堆填料絲網、板波紋等規整填料。軟件特點CUP-TOWER軟件是一款綜合的塔內件水力學計算軟軟件特點可靠性易用性軟件特點可靠性軟件特點篇可靠性CUP-TOWER綜合了目前各種算法的優缺點，其數學模型大多數來自于公開發表、廣泛使用的經驗關聯式和圖表。為了方便軟件實現和避免查圖、查表的誤差，對圖表進行了數學關聯，其關聯誤差不超過 5.0%。通過與現有國內外軟件及工業現場數據比較證實了軟件計算結果準確；對于新型塔板以及部分塔板，進行大型塔板水力學實驗，對公式進行修正。軟件特點篇可靠性CUP-TOWE

6、R綜合了目前各種算法的優缺實驗裝置實驗裝置軟件特點篇易用性該軟件兼有設計和校核兩種功能，支持負荷性能圖和塔板布置圖的自動生成，能夠幫助用戶直觀的分析塔設備的操作情況。軟件輸入部分能夠與Aspen Plus、PRO-II進行連接，達到數據的一次性輸入，減少數據傳輸錯誤；輸出部分，可將計算結果以報表的形式輸出到Excel、Word中。軟件特點篇易用性該軟件兼有設計和校核兩種功能，支持負荷性能軟件功能篇數據輸入由于現有工藝條件數據多是通過模擬軟件PROII和ASPEN獲得，本軟件可以把PROII和ASPEN的模擬結果直接輸入到本軟件中，從而減少數據的輸入誤差，提高工作效率。軟件功能篇數據輸入由于現有

7、工藝條件數據多是通過模擬軟件PR軟件功能篇報表輸出本軟件能將結果以報表的形式輸出到Excel和Word。得到的輸出報表內容詳盡。軟件功能篇報表輸出本軟件能將結果以報表的形式輸出到Exce軟件特色與創新點1.計算模型豐富，適用范圍廣例如：塔內件計算模型板式塔（篩孔）HuntFairF.R.I填料萃取塔LaddhaKumar-HartlandCrawford-Whilke散裝填料塔EckertStrigleRobbins軟件特色與創新點1.計算模型豐富，適用范圍廣塔內件計算模型板2.驅動AutoCAD自動繪制塔板結構圖，自主研發了一套塔板的分塊及排孔、布閥策略，設計中所有的參數均嚴格遵從相關標準規

8、范，確保輸出的圖紙具有實用價值。軟件特色與創新點2.驅動AutoCAD自動繪制塔板結構圖，自主研發了一套塔板使用此軟件的公司：中石油華東設計院中石化寧波工程公司天大天久工業應用案例：該軟件先后應用于常減壓、催化裝置、延遲焦化等200余座塔的設計與改造軟件應用與推廣使用此軟件的公司：軟件應用與推廣我們最近的科研工作節能型精餾-隔壁塔（DWC）加氫反應器內構件塔板、填料換熱器、旋風分離器我們最近的科研工作節能型精餾-隔壁塔（DWC）節能型精餾-隔壁塔（DWC）相比兩塔流程，隔壁塔節能10%45%；節省設備投資2050%ABCABBCACABCABCBBC節能型精餾-隔壁塔（DWC）相比兩塔流程，隔

9、壁塔節能10%節能型精餾-隔壁塔（DWC）我們的工作專利節能型精餾-隔壁塔（DWC）我們的工作專利節能型精餾-隔壁塔（DWC）我們的工作反應精餾隔壁塔乙酸甲酯水解乙酸甲酯 水 甲醇 乙酸相比于傳統工藝，反應精餾隔壁塔節能20%節能型精餾-隔壁塔（DWC）我們的工作反應精餾隔壁塔乙酸節能型精餾-隔壁塔（DWC）共沸隔壁精餾塔萃取隔壁精餾塔能耗可以降低25%能耗可以降低25%節能型精餾-隔壁塔（DWC）共沸隔壁精餾塔萃取隔壁精餾塔能耗節能型精餾-隔壁塔（DWC）三塔模型的動態模擬控制流程圖節能型精餾-隔壁塔（DWC）三塔模型的動態模擬控制流程圖加氫反應器內構件入口擴散器分配盤催化劑支撐冷氫箱&急冷

10、管出口收集器加氫反應器日趨大型化，研究性能優良的內構件是一個研究的熱點加氫反應器內構件入口擴散器分配盤催化劑支撐冷氫箱&急冷管出口塔板每年五十余座塔的工業業績塔板每年五十余座塔的工業業績螺旋折流板換熱器 通過改變殼側折流板的布置，使殼側流體呈連續的螺旋狀流動，沒有流動死區，有效避免了殼側流體的結垢，廣泛用于焦化、常減壓換熱網絡螺旋折流板換熱器 通過改變殼側折流板的布置，使殼側流高壓循環式氣液旋風分離器高壓循環式氣液旋風分離器過程模擬與CFD設備模擬技術Aspen、Pro/II、Hysys、Fluent過程模擬與CFD設備模擬技術Aspen、Pro/II、Hys精餾研究的感悟精餾研究的感悟精餾研究的感悟塔板、填料除非傳質機理有改變，否則，現有塔板、填料技術難有大的突破不能一味地否定舊塔板、填料（F1浮閥、篩板、鮑爾環）舊塔板依然有強大的生命力塔板設計的關鍵在于整體，不能過分強調鼓泡元件的作用重視專用塔板技術的開發精餾研究的感悟塔板、填料除非傳