超大型碳捕集吸收塔填料支架有限元法对比分析

2021-01-23陆诗建孙文坛陆胤君

天然气化工—C1化学与化工 2020年6期

韩冰，陆诗建，马妍，孙文坛，陆胤君，张婕

（1. 中石化石油工程设计有限公司，山东东营 257000；2. 山东莱克工程设计有限公司，山东东营257000；3. 中国石油大学（华东），山东青岛 266580；4. 新疆大学，新疆乌鲁木齐 830046）

CO2捕集与驱油封存工程是目前最有效的去碳技术[1-3]。胜利油田拟建设200万t/a的CO2捕集工程，该项目是世界上规模最大的碳捕集项目（已投产的项目中规模最大的是美国Petra Nova 140万t/a烟气CO2捕集项目），当前项目处于设计阶段。对CO2捕集技术而言，吸收塔是核心设备，其作用是通过有机胺法吸收烟气中CO2，从而对火电厂排出的CO2进行捕集回收[4-6]。经前期研究和设计，吸收塔有金属圆形塔（塔径20 m）和混凝土方形塔（18 m×18 m）两种方案，吸收塔填料支架跨度为20 m（圆形塔）/18 m（方形塔），属于特大型塔器，这种规模的跨度在国内电力、化工行业都是罕见的[7,8]。这两种方案的塔器壳体在设计方面不存在技术难题，主要决定因素在于大跨度的填料支架能否达到要求。目前国内业界对此跨度的塔器填料支架设计经验较为匮乏，还无法达成标准化设计，所以基于有限元分析（以下简称“FEA”）的优化设计法是此问题的一种有效解决方法[9]。

本文针对基于有限元法分别建立圆形塔和方形塔填料支架的弹线性静力学模型，对两者的计算结果进行优化对比分析[10]。