【正文】 部分組成。由于液體流量小，同時(shí)又不是塔尺寸計(jì)算的一個(gè)決定性因素，吸收塔的直徑主要由氣體流速與空塔速度決定，塔內(nèi)的塔板數(shù)和所占空間則決定了吸收塔的高度。吸收塔分為板式塔和填料塔 2 種類型。前者通常采用泡罩(帽)塔板，在確定了進(jìn)料氣所要求的露點(diǎn)降、吸收塔的溫度和壓力等參數(shù)后，可根據(jù)貧三甘醇濃度、三甘醇循環(huán)量和露點(diǎn)降之間的關(guān)系，來(lái)選擇合適的貧三甘醇濃度和吸收塔塔板數(shù)。實(shí)踐證明，任何泡罩式甘醇吸收塔至少要有 4 塊實(shí)際塔板數(shù)才能有良好的脫水效果，一般采用4～12 塊。填料塔主要采用瓷質(zhì)鞍形填料和不銹鋼環(huán)，一般根據(jù)填料效率和填料系數(shù)選擇填料的尺寸。在國(guó)外塔的發(fā)展方向主要是：“要求在提高處理能力和筒化結(jié)構(gòu)”的前提下，保持一定的彈性操作和適當(dāng)?shù)膲毫担⒈M量提高塔盤(pán)的效率。至于新型材料的研究，則希望找到有利于氣液分布均勻、高效和制造方便的填料。目前，我國(guó)常用的板式塔型仍為泡罩塔、浮閥塔、篩板塔和舌形塔等，填料種類除拉西環(huán)、鮑爾環(huán)外，階梯環(huán)以及波紋填料、金屬絲網(wǎng)填料等規(guī)整填料也常采用。近年來(lái)，參考國(guó)外塔設(shè)備技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向，加強(qiáng)了對(duì)篩板塔的研制工作，提出了斜孔塔和浮動(dòng)噴射塔等新塔型。對(duì)多降液管塔盤(pán)、導(dǎo)向篩板、網(wǎng)孔塔盤(pán)等，也都作了較多的研究，并推廣應(yīng)用于生產(chǎn)。其它多種塔形和金屬鞍環(huán)填料的流體力學(xué)性能、傳質(zhì)性能和幾何結(jié)構(gòu)等方面的試驗(yàn)工作，也在進(jìn)行，有些已取得了一定的成果或用于生產(chǎn)。 重沸器 重沸器的作用是用來(lái)提供熱量將富三甘醇加熱至一定溫度，使富三甘醇中所吸收的水分汽化并從精餾柱頂排放，同時(shí)提供回流熱負(fù)荷及補(bǔ)充散熱損失。按照水力學(xué)特性，精餾柱的重沸器一般可以分為一下兩類：①池式沸騰設(shè)備，如釜式重沸器和內(nèi)置式重沸器；②高速一次通過(guò)式和循環(huán)式設(shè)備，如熱虹吸式重沸器和泵強(qiáng)制輸送式重沸器。在三甘醇脫水系統(tǒng)中重沸器通常為臥式容器，采用釜式結(jié)構(gòu)，一般采用火管直接加熱、水蒸氣或熱油間接加熱、電加熱以及廢氣加熱等 4 種加熱形式。當(dāng)采用火管直接加熱方法時(shí)，要注意將重沸器安裝在平臺(tái)下風(fēng)向一個(gè)安全的地方當(dāng)采用水蒸氣或熱油作熱源時(shí)，熱流密度由熱源溫度控制，熱源溫度的推薦值為 232℃，有時(shí)也可用260℃。不論采用何種熱源，重沸器內(nèi)三甘醇溶液液位應(yīng)比頂部傳熱管高 150mm。重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 緒論3 甘醇循環(huán)泵由于天然氣系統(tǒng)壓力高、三甘醇再生溫度高等原因，在三甘醇脫水系統(tǒng)中泵甘醇循環(huán)泵的泄漏較為普遍，這無(wú)疑就會(huì)增加三甘醇損耗量。CQ 系列磁力離心泵和KIMRAY 三甘醇泵都能夠有效地解決泄漏問(wèn)題，KIMRAY 三甘醇泵還能節(jié)能減耗。CQ 系列磁力離心泵泵體逐漸是由主動(dòng)和從動(dòng)永磁鋼組成的磁性聯(lián)軸器，外磁鋼和電動(dòng)機(jī)相連為主動(dòng)件，內(nèi)磁鋼和葉輪相連為被動(dòng)件，當(dāng)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后，通過(guò)磁力耦合驅(qū)動(dòng)葉輪同步工作。泵的結(jié)構(gòu)要點(diǎn)以靜密封取代動(dòng)密封，使泵的過(guò)流部件完全處于密封狀態(tài)，從而保證介質(zhì)與外界的隔絕，徹底解決了機(jī)械密封不能解決的跑、冒、滴、漏等弊端。KIMRAY 三甘醇泵也稱甘醇能量轉(zhuǎn)換泵，利用吸收塔出來(lái)的高壓富甘醇與來(lái)自再生裝置的低壓貧甘醇進(jìn)行能量交換，將高壓富甘醇變?yōu)榈蛪焊桓蚀茧x開(kāi)循環(huán)泵，而低壓貧甘醇變?yōu)楦邏贺毟蚀歼M(jìn)入吸收塔。三甘醇脫水系統(tǒng)的KIMRAY泵具有以下優(yōu)點(diǎn)：①不需額外的動(dòng)力，節(jié)能環(huán)保，符合當(dāng)前創(chuàng)建資源節(jié)約型社會(huì)和創(chuàng)建環(huán)境友好型社會(huì)的時(shí)代主題。②泵吸入和排出的三甘醇流量一致，因此脫水塔不需要液位顯示和控制裝置，使脫水裝置的投運(yùn)和日常操作、維護(hù)變得十分便利，提高了脫水裝置的可靠性。③泵殼體上沒(méi)有動(dòng)密封，有效防止了三甘醇泄漏。 設(shè)計(jì)參數(shù)原料氣條件：溫度 40 ℃；壓力 ；流量 2022104 m3/d（正常） 、220010 4 m3/d（最大） 。原料氣組成如表 12 所示（mol%） （干基）：表 12 原料天然氣組分組分 mol%N2 CO2 He Methane Ethane Propane 重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 緒論4iButane 續(xù)表nButane iPentane nPentane nHexane nHeptanes nOctane nNonane nDecane nC11 nC12 nC13 nC14 Total 遵循的規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)[1] SY/T 05151997 《油氣分離器規(guī)范》 [2] SY/T 00762022 《天然氣脫水設(shè)計(jì)規(guī)范》[3] SY/T 06022022 《甘醇型天然氣脫水設(shè)計(jì)規(guī)范》 [4] SY/T00101996 《氣田集氣工程設(shè)計(jì)規(guī)范》 [5] SH 30982022 《石油化工塔器設(shè)計(jì)規(guī)范》[6] JBT 47371995 《橢圓形封頭》[7] SY 00312022《石油工業(yè)用加熱爐安全規(guī)程》[8] SY/T 00032022 《石油天然氣工程制圖標(biāo)準(zhǔn)》 [9] GB 1511999 《管殼式換熱器》 [5] JBT 47102022 《鋼制壓力容器》[13] GBT 90192022 《壓力容器公稱直徑》[14] 《固定式壓力容器》[15] GB500112022 《建筑物抗震設(shè)計(jì)》 重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 緒論5[16] SY/T 05042022 《石油工業(yè)用加熱爐型式與基本參數(shù)》重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 吸收塔設(shè)計(jì)52 吸收塔設(shè)計(jì) 吸收塔選型根據(jù)本課題采用的脫水劑為三甘醇，根據(jù) SY/T0076—2022 中 要求，吸收塔選擇板式塔。板式塔之間的比較式一個(gè)十分復(fù)雜的問(wèn)題，要考慮的問(wèn)題很多，而且每一種方法都存在一些不足的地方，綜合考慮各方面因素后，對(duì)板式塔的評(píng)價(jià)具體可以從以下幾個(gè)方面比較：①生產(chǎn)能力；②塔板效率；③操作彈性；④氣體通過(guò)塔盤(pán)的壓力降；⑤造價(jià)；⑥操作是否方便。表 21 各種塔盤(pán)比較塔盤(pán)形式 蒸氣量 液量 效率 操作彈性 壓力降 價(jià)格 可靠性泡罩 良 優(yōu) 良 超 差 良 優(yōu)篩板塔 優(yōu) 優(yōu) 優(yōu) 良 優(yōu) 超 良浮閥 優(yōu) 優(yōu) 優(yōu) 優(yōu) 良 優(yōu) 優(yōu)穿流式 優(yōu) 超 差 差 優(yōu) 超 可表 22 各種板式塔的優(yōu)缺點(diǎn)及用途塔盤(pán)形式 結(jié)構(gòu) 優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn) 用途圓形泡罩 復(fù)雜1 彈性好；2無(wú)泄漏1 費(fèi)用高；2板間距大；3壓力降比較多適用于特定要求的場(chǎng)合泡罩型S 型泡罩 稍簡(jiǎn)單簡(jiǎn)化了泡罩的形式，因此性能相似1 費(fèi)用高；2板間距大；3壓力降比較多適用于特定要求的場(chǎng)合多條浮閥 簡(jiǎn)單浮閥型重盤(pán)式浮閥有簡(jiǎn)單和稍復(fù)雜的1 操作彈性好；2 塔板效率高；3 處理能力較沒(méi)有特別的缺點(diǎn)適用于加壓及常壓下的氣液傳質(zhì)過(guò)程重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 吸收塔設(shè)計(jì)6續(xù)表T 形浮閥 簡(jiǎn)單 大篩板（溢流式） 簡(jiǎn)單1 正常負(fù)荷下的效率好；2 費(fèi)用最低；3 壓力降小波紋篩板 簡(jiǎn)單1 比篩板塔壓力降稍高，但是具有同樣的優(yōu)點(diǎn)；2 氣液分不好1 穩(wěn)定操作范圍窄；2 要么擴(kuò)大孔徑，否則易堵物料；3 容易發(fā)生液體泄漏適用于處理量變動(dòng)較少且不析出固體物的系統(tǒng)柵板 簡(jiǎn)單1 處理能力大；2 壓力降小；3 費(fèi)用便宜1 塔板效率地；2 彈性較小；3 處理量少時(shí)，效率劇烈下降適用于粗蒸餾 通過(guò)以上表 21 和表 22 個(gè)表的比較，結(jié)合課題要求，根據(jù) SY/T0076—2022 中的 要求，綜合考慮各方面的因素后，筆者決定本課題中選擇吸收塔的塔板為圓形泡罩型塔板。 吸收塔工藝計(jì)算 進(jìn)塔貧甘醇濃度的確定干天然氣的平均分子質(zhì)量按 21 式計(jì)算： 21??iMy式中 M——天然氣的相對(duì)分之子質(zhì)量；yi——組分 i 的摩爾分?jǐn)?shù)；Mi——組分 i 的相對(duì)分之子質(zhì)量。根據(jù)表 13 中的數(shù)據(jù)及各組分相對(duì)分子質(zhì)量；由公式 21， ? 22空天空天 M??s由公式 22，相對(duì)密度 ，天然氣的擬臨界壓力和溫度按下式計(jì)算；.?? ? ? 24重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 吸收塔設(shè)計(jì)7式中 Ppc——天然氣擬臨界壓力，Mpa；Tpc——天然氣擬臨界溫度，K；S——天然氣相對(duì)密度。根據(jù)公式 23，24 計(jì)算得出： 、64.? 25r/ 26pcpr式中 Ppr——天然氣擬對(duì)比壓力，Mpa；Tpr——天然氣擬對(duì)比溫度，K。根據(jù)三甘醇脫水系統(tǒng)操作溫度推薦值為 27～38℃ [1]，由于原料氣的溫度為 40℃，在進(jìn)入吸收塔之前要進(jìn)行了節(jié)流降壓，選取進(jìn)入吸收塔的原料氣溫度為 27℃，27℃對(duì)應(yīng)的壓力為 ，經(jīng)計(jì)算 、 ，查圖 21 ??Z ?式中 ρ——天然氣在任意壓力、溫度下的密度，kg/m 3；p——天然氣的絕對(duì)壓力，kPa；Z——天然氣壓縮因子T——天然氣的絕對(duì)溫度，K。由公式 27 代入數(shù)據(jù)計(jì)算可得到在 T=27℃、P= 時(shí)， kg/m3。?天?假設(shè)產(chǎn)品氣的露點(diǎn)要求為≤5℃。由于離開(kāi)吸收塔的氣體的實(shí)際露點(diǎn)一般比平衡露點(diǎn)高 ～℃，所以本課題中選擇要到達(dá)的露點(diǎn)為14℃。查圖 22 后可知要達(dá)到此要求需要的進(jìn)塔貧 TEG 的濃度至少應(yīng)為 98%。 [1] 脫水量及貧三甘醇用量的確定①TEG 脫水系統(tǒng)單位時(shí)間內(nèi)的脫水量計(jì)算 [2] 2810/)(39。yVG??式中 G——脫出的水量，kg/h；V——進(jìn)入吸收塔天然氣的量，m 3/h；y——進(jìn)入吸收塔的天然氣含水量，g/m 3；y＇ ——離開(kāi)吸收塔的天然氣含水量，g/m 3。②貧甘醇用量計(jì)算 29aGV?39。式中 a——吸收天然氣中 1kg 水量所需的貧 TEG 的量，一般 a 取 ～ 3；V＇ ——進(jìn)入吸收塔天 TEG 的量，m 3/h；根據(jù)課題給出的條件經(jīng)查圖 23 后可知在 27℃、 濕天然氣中的飽和含水量，在14℃、（忽略塔內(nèi)壓降）產(chǎn)品氣中的飽和含水量為 。按日處理量的最大值 2200104m3/d、取 a=，根據(jù)公式 229 計(jì)算得到：、 。hkgG/518?hmV/39。?重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 吸收塔設(shè)計(jì)8圖 21 天然氣壓縮因子圖版圖 22 吸收塔操作溫度、進(jìn)料貧 TEG 濃度和流出的干天然氣平衡水露點(diǎn)的關(guān)系 天然氣平衡時(shí)水露點(diǎn)，℃重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 吸收塔設(shè)計(jì)9圖 23 天然氣水露點(diǎn) 吸收塔塔板數(shù)的確定利用標(biāo)準(zhǔn)的 KremserBrown 吸收因子法 [2]，由相平衡關(guān)系，通過(guò)逐板做物料衡算導(dǎo)出如下 KremserBrown 方程： 210101????NNAW式中 WN+1——進(jìn)入吸收塔濕天然氣中含水汽的量，kg/Mm 3；W1——離開(kāi)吸收塔干天然氣中含水汽的量，kg/Mm 3；W0——當(dāng)離開(kāi)干氣與進(jìn)塔貧 TEG 溶液處于平衡時(shí)，干氣中含水汽的量，kg/Mm 3；重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 吸收塔設(shè)計(jì)10N——吸收塔理論塔板數(shù)；A——吸收因子。 211VKLA?式中 L——TEG 溶液循環(huán)量， mol/h；V——天然氣流量，mol/h；K——?dú)庀嘀兴c TEG 溶液中液相水之間的平衡常數(shù)。 212xy?式中 y——?dú)庀嘀兴哪柗謹(jǐn)?shù)；x——與氣相平衡的 TEG 溶液中水的摩爾分?jǐn)?shù)。 平衡常數(shù) K 與 TEG 溶液濃度有關(guān)。TEG 貧液進(jìn)塔后，由上至下流動(dòng)，吸收了天然氣中的水汽，濃度不斷變化，因而 K 值沿吸收塔也是變化的。 TEG水天然氣系統(tǒng)中的液相系為非理想液態(tài)體統(tǒng)。預(yù)測(cè)氣液間平衡關(guān)系要求使用活性系數(shù)。