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天然氣分子篩脫水裝置工藝設(shè)計(jì)畢業(yè)論文-全文預(yù)覽

  

【正文】 取為100106m; ρL——液體的密度,Kg/m3; ρG——?dú)怏w在操作條件下的密度,Kg/m3; f——阻力系數(shù)。SBFQ型氣體過(guò)濾器是一種新型、高效氣體除塵設(shè)備,廣泛用于石油、天然氣工業(yè)部門一般含塵量的氣體主管線和旁通管。~3m/s,此設(shè)計(jì)中取導(dǎo)熱油流速為3m/s。 導(dǎo)熱油系統(tǒng)總循環(huán)油量計(jì)算 () 式中 G—導(dǎo)熱油的總循環(huán)量,kg/h; Q——導(dǎo)熱油爐的額定熱功率,kJ/h; t1—導(dǎo)熱油供油溫度,℃; t2—導(dǎo)熱油回油溫度,℃; c1—導(dǎo)熱油在t1溫度時(shí)的比熱,kJ/(kg.℃),設(shè)計(jì)時(shí)一般取C= kJ/(kg.℃); c2—導(dǎo)熱油在t2溫度時(shí)的比熱,kJ/(kg.℃) ,設(shè)計(jì)時(shí)一般取C= kJ/(kg.℃)。 熱油導(dǎo)熱工藝計(jì)算及設(shè)備選型 導(dǎo)熱油加熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)負(fù)荷計(jì)算設(shè)進(jìn)加熱爐干氣溫度30 ℃,出加熱爐氣體溫度比進(jìn)吸附器溫度再高15 ℃,即275 ℃,4500 kPa的熱焓為3780 kJ/kg,在30 ℃、4500 kPa的熱焓為4448 kJ/kg。 冷吹氣量和熱吹氣量不等。而出口平均溫度 ℃,壓力4500 kPa,其熱焓為4193 kJ/kg。 加熱氣所需面積效核:再生加熱氣4500kPa,260℃下的ρg=,加熱氣允許質(zhì)量流量: kg/(m2再生熱負(fù)荷計(jì)算如下:再生加熱所需的熱量為Q,則: ()式中 Q1——加熱分子篩的熱量,kJ; Q2——加熱吸附器本身(鋼材)的熱量,kJ; Q3——脫附吸附水的熱量,kJ; Q4——加熱鋪墊的瓷球的熱量,kJ。 質(zhì)量估算根據(jù)初步估計(jì)計(jì)算(附件包括梯子平臺(tái)預(yù)焊件、對(duì)焊鋼法蘭、加厚接管、垂直吊蓋對(duì)焊法蘭人孔、不銹鋼絲、絲網(wǎng)、柵板、支持圈、支持板等)圓筒有效高度的質(zhì)量計(jì)算: () 封頭質(zhì)量:2m=附件質(zhì)量:m=(圓筒質(zhì)量+封頭質(zhì)量+裙座質(zhì)量)=裙座質(zhì)量: () 鋼材總質(zhì)量為:m1=分子篩質(zhì)量計(jì)算: 瓷球重量計(jì)算:床層上下各鋪200mm瓷球,瓷球堆密度2500kg/m3 再生計(jì)算 再生熱負(fù)荷計(jì)算用貧干氣加熱,進(jìn)吸附器溫度260 ℃,分子篩床層吸附終了后溫度=35 ℃(即床層溫升5 ℃),再生加熱氣出吸附器溫度200 ℃,床層再生溫度是,預(yù)先計(jì)算在230 ℃時(shí), kJ/(kg進(jìn)料口:《鋼制化工容器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》(HG 205831998)規(guī)定,進(jìn)料口(人孔DN500)和卸料口分別置于上封頭和筒體上。在分子篩的底部設(shè)置了支持格柵,該格柵有足夠的通氣面積和支持強(qiáng)度。分子篩吸附器內(nèi)盛裝分子篩脫水填料,裝填順序?yàn)橛上轮辽希?A條形分子篩裝填厚度為2500 mm。封頭切線至裙座筒體上端的距離58mm。吸附器封頭:根據(jù)《橢圓形封頭》(JB/T 473795),吸附器內(nèi)徑為1600 mm時(shí),選擇封頭性質(zhì)如表31所示。在分子篩的上部和下部均裝有直徑為20 mm的瓷球,厚度分別為200 mm。 mm,向上圓整后取34mm。在4500kPa、30℃工作條件下,查HYSYS軟件可得k=,則: 安全閥的直徑: 根據(jù)《油氣田常用閥門手冊(cè)》選用A42Y64型彈簧封閉全啟式安全閥,公稱通徑DN35mm。靜背壓是指安全閥未起跳時(shí)閥出口處的壓力;動(dòng)背壓是指安全閥起跳后,由于流體的流動(dòng)引起的摩擦壓力降值。泄放壓力等于設(shè)定壓力加超壓。它應(yīng)等于或小于受壓設(shè)備或管道的設(shè)計(jì)壓力。再生加熱和冷卻時(shí)壓降都很小,可不計(jì)算。溫度30℃,壓力4500kPa的操作條件下,已知ρg=,μ= ρb=660kg/;x=8%;hT=;q= 8h, 符合設(shè)計(jì)要求。q = 氣體流速: 可見(jiàn),無(wú)論是床層界面的水負(fù)荷或空塔流速都無(wú)問(wèn)題,hT都大于2hz。 因此,吸附塔的截面積:。操作條件(30℃,)下氣體體積流量:Q=操作條件(30℃,)下氣體質(zhì)量流量:。管線選型結(jié)果如表29所示。其主要參數(shù)如表28:表27 再生分離器計(jì)算結(jié)果及選型結(jié)果 設(shè)備名稱工藝參數(shù)及幾何尺寸再生氣分離器原始數(shù)據(jù)操作溫度,℃30操作壓力,MPa 工況下氣體流量,m/s工況下氣相密度,kg/m3工況下液相密度,kg/m31005工況下氣體粘度,mPa計(jì)算結(jié)果及選型結(jié)果見(jiàn)表27。由于油品儲(chǔ)運(yùn)加熱系統(tǒng)負(fù)荷波動(dòng)較大,因此要求在導(dǎo)熱油供回油管道上設(shè)一旁通閥或壓控閥組,當(dāng)外界負(fù)荷降低時(shí),導(dǎo)熱油的循環(huán)量下降,為了保證導(dǎo)熱油爐內(nèi)的流速,可打開(kāi)旁通閥或壓控閥組,將一部分導(dǎo)熱油通過(guò)旁路回到導(dǎo)熱油爐,以增加進(jìn)入爐內(nèi)的導(dǎo)熱油流量。其加熱原理是燃料經(jīng)燃燒器充分燃燒后產(chǎn)生的高溫火焰和煙氣,通過(guò)輻射和對(duì)流方式加熱爐管中的導(dǎo)熱油,熱油達(dá)到設(shè)定的溫度后在主循環(huán)泵的驅(qū)動(dòng)下將熱能帶出,一部分以液相方式直接輸至再生氣加熱器加熱再生氣,另一部分則通過(guò)溫度控制流量調(diào)節(jié)閥與回流低溫?zé)嵊蜏p溫混合達(dá)到低溫位熱用戶其中低溫位系統(tǒng)設(shè)獨(dú)立的熱油輔循環(huán)泵提供系統(tǒng)循環(huán)動(dòng)力。即可以減少加熱系統(tǒng)的初投資和操作費(fèi)用;在事故原因引起系統(tǒng)泄漏的情況下,導(dǎo)熱油與明火相遇時(shí)有可能發(fā)生燃燒,這是導(dǎo)熱油系統(tǒng)與水蒸氣系統(tǒng)相比所存在的問(wèn)題。導(dǎo)熱油在爐中加熱后,利用熱油泵將其送給各用熱設(shè)備,再返回爐中重新加熱,從而形成閉路循環(huán)。具有結(jié)構(gòu)先進(jìn)、除塵效率高、操作維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。減少已分離液體的攜帶量是提高分離效率的有益補(bǔ)充。 表22 吸附器計(jì)算選型結(jié)果表 吸附器內(nèi)徑(mm)DN1600 設(shè)計(jì)壓力(MPa)5設(shè)計(jì)溫度(℃)300床層高度(mm)3700筒體壁厚(mm)39筒體材料16MnR(Q345R)操作周期(h)8(,)封頭類型橢圓式封頭類型立式筒體高度(mm)4500分子篩類型4A條形分子篩裝填順序由下至上分子篩厚度(mm) 2500封頭內(nèi)徑(mm)1600材料16MnR低合金壓力容器用鋼厚度(mm)12質(zhì)量(kg)裙座類型圓筒形裙座質(zhì)量(kg)壁厚(mm)12外徑(mm)1624高度(m)1 吸附塔單元后,設(shè)置粉塵過(guò)濾器,對(duì)天然氣進(jìn)行精細(xì)過(guò)濾,除去粒徑≥1 m的塵埃等。由于分子篩的吸附和再生過(guò)程中的溫度\壓力的循環(huán)變化,分子篩干燥器的設(shè)計(jì)制造要求嚴(yán)格,成本較高。m3/d℃)瓷球比熱:(kg另外,可使床層底部干燥劑得到完全再生,因?yàn)榇矊拥撞渴菨裨蠚馕礁稍镞^(guò)程最后接觸的部位,直接影響流出床層的干燥天然氣質(zhì)量。當(dāng)床層溫度冷卻到要求溫度時(shí)又可開(kāi)始下一循環(huán)的吸附。分子篩干燥器采用兩塔操作流程,8小時(shí)自動(dòng)切換1次,原料氣切換到已再生完畢的分子篩吸附塔進(jìn)行吸附脫水,水飽和的吸附塔經(jīng)再生、冷吹完成再生過(guò)程。則可對(duì)分子篩脫水工藝流程進(jìn)行改造,在原兩塔的基礎(chǔ)上增加一臺(tái)同規(guī)格的分子篩干燥塔,將“兩塔流程”改為“三塔流程”,同時(shí)增加配套的自控系統(tǒng),以完成擴(kuò)建。濕原料氣一般經(jīng)原料氣過(guò)濾分離器,除去攜帶的液滴后自上而下地進(jìn)入分子篩脫水塔(塔2),進(jìn)行脫水吸附過(guò)程。同時(shí),由于減少了設(shè)備、工藝管線的數(shù)量,實(shí)際上也相應(yīng)削減了管線、設(shè)備穿孔泄露的風(fēng)險(xiǎn),提高了安全可靠性。因此,加熱爐操作不連續(xù),點(diǎn)火、停爐頻繁,不利于裝置的長(zhǎng)周期正常、平穩(wěn)運(yùn)行,且會(huì)造成一定的熱損失。在兩塔流程中,一塔進(jìn)行脫水操作,另一塔進(jìn)行吸附劑的再生和冷卻,然后切換操作。 氣質(zhì)工況及處理規(guī)模氣體處理規(guī)模:100104 m3/d原料氣壓力: MPa原料氣溫度:30 ℃脫水后含水量:≤1 ppm天然氣氣質(zhì)組成見(jiàn)表11。 設(shè)計(jì)范圍分子篩吸附塔裝置導(dǎo)熱油換熱單元過(guò)濾器再生氣分離器連接管道排污放空系統(tǒng)安全閥,調(diào)壓閥 設(shè)計(jì)原則1) 貫徹國(guó)家建設(shè)基本方針政策,遵循國(guó)家和行業(yè)的各項(xiàng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范。1 概述 設(shè)計(jì)要求,溫度30℃,工藝流程要求脫水后含水量在1ppm以下(質(zhì)),采用球形4A分子篩吸附脫水,堆密度為660kg/m3,吸附周期采用8小時(shí)。5. 編寫工程設(shè)計(jì)書。4) 充分考慮環(huán)境保護(hù),節(jié)約能源。而相同工藝不同方案的操作情況與投資數(shù)據(jù)卻完全不同,現(xiàn)將兩塔方案、三塔方案的操作情況與投資情況進(jìn)行比較,從而選擇出最佳方案。表13 兩塔方案(常規(guī))時(shí)間分配表吸附器0~8h8~16h分子篩脫
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