【正文】 研究。雖然性能很好,但是也存在很多問題。對于高壓天然氣,冷卻脫水是非常經(jīng)濟(jì)的。 為避免出現(xiàn)這些問題，在天然氣進(jìn)入輸氣管網(wǎng)之前，必須除掉其中的部份水蒸氣。在全球范圍內(nèi)，天然氣取代石油的步伐加快，尤其是在東北亞、南亞、東南亞和南美地區(qū)，隨著其輸送管網(wǎng)的建設(shè)，天然氣在21世紀(jì)初期將會有更快的發(fā)展。 equipment design目錄1 緒論 1 1 2 3 4 7 脫水主要單體設(shè)備設(shè)計 7 確定脫水裝置運(yùn)行主要參數(shù) 82 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)計算 9 9 9 9 9 10 三甘醇貧液循環(huán)量 11 三甘醇富液循環(huán)量 12 12 12 12 12 14 17 18 18 18 19 再生塔 19 精餾柱 19 重沸器 19 重沸器火管的計算 20 循環(huán)泵 21 閃蒸罐 21 22 22 22 233 脫水裝置選型 24 主要工藝設(shè)備 244 節(jié)能措施 295 環(huán)境保護(hù) 30 主要污染源和污染物 30 30心得體會 32謝辭 33參考文獻(xiàn) 341 緒論 隨著世界經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，人口急劇增加，能源消費(fèi)不斷增長，溫室氣體和各種有害物質(zhì)排放激增，人類生存環(huán)境受到極大挑戰(zhàn)。吸滿了水的甘醇(富甘醇)從塔底排出，經(jīng)過貧甘醇緩沖器中的大的預(yù)熱盤管后，通過閃蒸罐過濾器后進(jìn)入重沸器上的精餾柱頂部。液態(tài)水會加速設(shè)備的腐蝕，降低輸氣效率；而固態(tài)的冰則會堵塞閥門、管件甚至輸氣管線。為避免出現(xiàn)這些問題，在天然氣進(jìn)入輸氣管網(wǎng)之前，必須除掉其中的部份水蒸氣。本次設(shè)計主要是脫水主要單體設(shè)備設(shè)計，包括吸收塔、閃蒸罐、過濾分離器、甘醇再生器等設(shè)備。在這種形勢下，清潔的、熱值高的天然氣能源正日益受到重視，發(fā)展天然氣工業(yè)成為世界各國改善環(huán)境和促進(jìn)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的最佳選擇。 天然氣將是21世紀(jì)消費(fèi)量增長最快的能源，占一次性能源消費(fèi)的比重將越來越大。天然氣脫水工程就是采用一定的方法使天然氣中飽和的水蒸氣脫除出來的工藝。例如大慶油田目前采用很多透平膨脹機(jī)脫水, 四川的臥龍河和中壩氣田則使用了JT 閥脫水。如一次性投資比較大；各種零配件和消耗品不易購買，而且價格昂貴；計量標(biāo)準(zhǔn)與我國現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)不同；測量系統(tǒng)不適合我國的天然氣性質(zhì)等?；A(chǔ)的實(shí)驗(yàn)研究和數(shù)值模擬研究主要在荷蘭的埃因霍恩科技大學(xué)等幾所大學(xué)中進(jìn)行；現(xiàn)場的試驗(yàn)研究正在荷蘭( 1998年)、尼日利亞( 2000年)和挪威( 2002年) 的天然氣氣田和海上平臺進(jìn)行，主要驗(yàn)證系統(tǒng)長期穩(wěn)定工作的能力, 并在實(shí)際應(yīng)用中進(jìn)行不斷的改進(jìn)。此設(shè)計采用三甘醇脫水法,表13為脫水方法比較。重沸器中產(chǎn)生的蒸氣，將通過精餾柱中的填料層向下流動的富甘醇中的水蒸汽提走。主要有泡罩塔板和浮閥塔板。10℃被認(rèn)為是甘醇脫水的最低操作溫度。3．循環(huán)量 吸收塔的塔盤數(shù)和甘醇的濃度一定，飽和天然氣的露點(diǎn)降就成為甘醇循環(huán)量的函數(shù)。2 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)計算 本設(shè)計天然氣處理規(guī)模為500萬方/年。即飽和水汽量。 則三甘醇貧液用量為： 在25℃，%的情況下，查得三甘醇溶液密度為1120kg/m3，則三甘醇貧液用量為： 三甘醇富液循環(huán)量三甘醇富液循環(huán)量為貧液甘醇量加上吸收的水量。 ——?dú)怏w在塔內(nèi)的實(shí)際流量。通常根據(jù)塔徑大小選擇（表22）。表23齒縫高度與泡罩直徑的關(guān)系泡罩直徑/mm齒縫高度/mm8020～3010025～3215035（3）泡罩底隙 泡罩底隙是指泡罩底部與塔板的間隙。則中心距： 相鄰泡罩邊緣間的距離為：（7）版面布置[9]溢流裝置計算塔徑D=，可選用單溢流弓形降液管，采用凹形受液盤安定區(qū)邊取 緣區(qū)寬度 取堰長取===溢流堰高度 由=選用平直堰，堰上液層高度，由弗蘭西斯公式計算 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式E=1，則： 取板上清夜高度，則 根據(jù)《常用壓力容器手冊》 選用材料16MnR鋼，壁厚公式得： 式中：P——設(shè)計壓力， ， ——材料最大許用應(yīng)力，157MPa C1——鋼板負(fù)偏差，（根據(jù)《常用壓力容器手冊》） C2——吸附塔腐蝕裕量，取1mm ——焊縫系數(shù)，則由計算可得：所以壁厚取13mm。人孔數(shù)目S是根據(jù)物料清潔程度和塔板安裝方便而確定。甘醇和水的沸點(diǎn)差別很大，又不生成共沸物，故較易分離。由上式算出， m2。對大型裝置選擇電動泵、水平或正位移泵。則： 貧/富液換熱器是用來控制閃蒸罐和過濾器的富液溫度，并回收貧液的熱量，使富液升到一定溫度后進(jìn)入再生塔，以減輕重沸器的熱負(fù)荷。℃ 其中：℃℃3 脫水裝置選型 主要工藝設(shè)備（1）原料氣過濾分離器原料氣過濾分離器是濕天然氣所接觸的第一個設(shè)備，只要濕天然氣中含有液態(tài)水、烴及固體雜質(zhì)（石蠟、沙子、鉆井泥漿）等物質(zhì)中的任何一種，就會造成以下影響：1)降低甘醇溶液的脫水能力,使甘醇溶液起泡。s105結(jié)構(gòu)型式臥式工況下氣相流量，m3/h所用材料16MnR工況下氣相密度，kg/m3過濾效率，%%（固）、98%（液）（2）干氣出口分離器為除去干氣中的少量三甘醇液滴，工藝中設(shè)置有干氣出口分離器。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412塊。表29三甘醇再生塔主體部分規(guī)格表精餾柱直徑/mm再生塔重沸器熱負(fù)荷，kW熱通量，kW/m2換熱面積，m2火管規(guī)格216。（8）過濾器 固體過濾器和活性炭過濾器中的溫度比較高、CO2的摩爾分?jǐn)?shù)較大及高含水量，腐蝕較嚴(yán)重。但考慮到建造調(diào)試階段存在著大氣腐蝕，因此在投產(chǎn)前應(yīng)采取有效的措施來保證內(nèi)壁不受腐蝕，如添加干燥劑或刷涂防銹油等。C。這次設(shè)計全部采用筆算，因此對我們的基礎(chǔ)知識、數(shù)學(xué)計算能力、以及對整個設(shè)計的把握程度都有很大的要求。細(xì)心的給我指出錯誤。同時*老師給我提供了大量數(shù)據(jù)資料和建議，告訴我應(yīng)該注意的細(xì)節(jié)問題，指導(dǎo)我理論與實(shí)際操作的差距，他那豐富的工作實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，給了我很大的幫助，使我的設(shè)計更完善。其次是天然氣處理量比較小、而進(jìn)料壓力比較高、溫度比較低，所以很多設(shè)備按模板上的計算出來數(shù)據(jù)相當(dāng)小。氣田開發(fā)擬采取的措施為：鉆井脫水和氣田采出水全部采用回地層的方式處理，不排外；測試、防噴的天然氣經(jīng)點(diǎn)燃后排放，將H2S轉(zhuǎn)化成SO2，降低了毒害性；鉆井廢雜采用固化后無害化填埋；盡量選用低噪聲設(shè)備，采用相應(yīng)的隔聲、減噪和減振措施。4 節(jié)能措施（1）優(yōu)化工藝流程，合理利用井口天然氣的壓力能；（2）優(yōu)化換熱程序、優(yōu)選冷換設(shè)備，合理利用各種溫位的熱能； （3）采用高效的機(jī)泵和節(jié)能電機(jī)；（4）設(shè)備選型適應(yīng)不同工況變化的需要，避免能源浪費(fèi)；（5）定期清管，以減小天然氣在輸送過程中的壓力能損失，提高管道輸送效率，達(dá)到節(jié)能的目的；（6）選擇操作靈活、密封性能好的閥門，以減少天然氣的泄漏； （7）采用高效絕熱材料，完善保溫結(jié)構(gòu)，減少設(shè)備、管道散熱損失。（9）三甘醇循環(huán)泵甘醇循環(huán)泵是用來泵送甘醇溶液進(jìn)入吸收塔進(jìn)行循環(huán)的，泵的選型與甘醇循環(huán)量和吸收塔設(shè)計壓力有關(guān)。閃蒸分離器的作用就是在低壓下分離出富三甘醇中吸收的這些烴類氣體，以減少三甘醇損失量，防止三甘醇溶液發(fā)泡。填料塔和板式塔的優(yōu)缺點(diǎn)比較如下表27：由于三甘醇溶液循環(huán)量很小，為有利于氣液傳質(zhì)，保證塔板液封，增加操作彈性，故本設(shè)計采用泡罩塔。干氣出口分離器的直徑按GB 503502005《油氣集輸設(shè)計規(guī)范》中有關(guān)氣液分離器直徑計算公式進(jìn)行計算。3)增加甘醇溶液的循環(huán)量,降低吸收塔的吸收效率,增加吸收塔的維修量。 貧/富甘醇進(jìn)口與出口溫度： 貧甘醇進(jìn)口溫度199℃，出口溫度88℃；富甘醇進(jìn)口溫度25℃，出口溫度t 貧甘醇熱負(fù)荷貧甘醇在平均溫度為143℃，貧甘醇熱負(fù)荷為：計算富甘醇出口溫度假定富甘醇出口溫度為121℃富甘醇（%）℃由熱量平衡確定富甘醇的出口溫度，經(jīng)迭代計算得：。將泵放在地面，對單位重量流體列伯努利方程，其中：= ，略去，則該流量下的泵壓頭為： 泵的有效功率為： 閃蒸罐 閃蒸罐的功能是閃蒸出溶液在TEG溶液中的烴類，以防止溶液發(fā)泡。,殼體規(guī)格500850mm，壁厚不小于10mm.火筒直徑300mm,爐管直徑89mm。富甘醇中吸收的水分由精餾柱頂排放大氣，再生后的貧甘醇由重沸器流出。對于本設(shè)計，考慮到人孔設(shè)置，本塔有人孔板間距為600mm，其余為300mm,板上下可拆卸，所以人孔開在第一塊板上方。～，塔徑大時可適當(dāng)增大。我國泡罩標(biāo)準(zhǔn)中，選取泡罩底隙為10mm。,選用泡罩的直徑為DN80。 氣體在操作條件下的密度求?。河梢阎獥l件，根據(jù)公式求得天然氣分子量可視為：查臨界常數(shù)和偏心因子表得：，因此， 由，查圖得知壓縮因子 設(shè)塔板間距為600mm，則查表21可得C= 表21 設(shè)計吸收塔推薦的C值吸收塔類型C，m/s泡罩間距，mm500600700填料類型規(guī)整填料～亂堆填料～5cm鮑爾環(huán)～進(jìn)料氣在操作條件下的體積流量： 則塔徑： [6] 泡罩塔盤所用的氣液接觸元件是泡罩，它的結(jié)構(gòu)形式有圓形及槽形兩類。圖中縱坐標(biāo)為脫水率，其中為原料天然氣中的含水量，為干氣的含水量。實(shí)際上，吸收塔塔頂氣液兩相接觸時間不足以達(dá)到平衡，出塔干氣