【文章內(nèi)容簡介】 是床層界面的水負(fù)荷或空塔流速都無問題， hT 都大于 2hz。 吸附劑的有效吸附容量校核 由《天然氣脫水設(shè)計規(guī)范》 ： SZTST ?? () 式中 X——吸附劑的有效吸附容量， kg 水 /100kg 吸附劑； Xs——動態(tài)平衡濕容量， kg 水 /100kg 吸附劑； HT——吸附塔床層高度， m； hz——傳質(zhì)區(qū)長度， m。 s ??? ??（ kg 水 /kg 分子篩） 吸附劑的動態(tài)平衡濕容量 XS 大于吸附劑的有效吸附容量（ X=8%)，則分子篩床層高度滿足要求。 轉(zhuǎn)效點計算 由《天然氣脫水設(shè)計規(guī)范》 ： q TbB ?? ? () 式中 θB——到達轉(zhuǎn)效點時間， h； ρb——分子篩的堆密度， kg/ 3m ； x——選用的分子篩有效吸附容量， %； hT——整個床層長度， m； q——床層截面積的水負(fù)荷， )hm/(kg 2 ? 。 ρb=660kg/ 3m ； x=8%； hT=； q= )hm/(kg 2 ? ?????? 8h, 符合設(shè)計要求。 吸附塔 壓力降計算 由《天然氣脫水設(shè)計規(guī)范》 ： 計算式如下： 2ggg vCvBL/P ????? () 式中 △ P——壓降， kPa； L——床層高度， m； μ——氣體粘度， mPas； vg——氣體流速， m/min； ρg——氣體操作狀態(tài)下的密度， kg/ 3m 。 分子篩選用 直徑球形，查得則 B=， C=。 溫度 30℃ ，壓力 4500kPa 的操作條件下，已知 ρg=， μ=s， 氣體流速 vg=。 k P ) 0 1 3 1 2 ( 2 ????????? 規(guī)范規(guī)定吸附時氣體通過床層的壓降宜小于等于 ，不宜高于 ，否則應(yīng)重新調(diào)整空塔氣速。此處所算壓降滿足規(guī)范要求，無須重新調(diào)整空塔氣速。 再生加熱和冷卻時壓降都很小，可不計算。 吸附器安全閥的計算 根據(jù) HG/T 《安全閥的設(shè)置和選用》計算 ： (1) 安全閥的泄放量 安全閥的泄放量應(yīng)根據(jù)具體工藝過程來確定。本設(shè)計安全閥的泄放量均認(rèn)為單位時間內(nèi)流過設(shè)備的氣體質(zhì)量流量， 即 Gg= h/ g ? 。 (2) 安全閥的設(shè)定壓力（或開啟壓力） 安全閥開始起跳時的進口壓力稱為安全閥的開啟壓力或設(shè)定壓力。它應(yīng)等于或小 于受壓設(shè)備或管道的設(shè)計壓力?？砂聪旅娣椒ù_定： 當(dāng) P≤ 時， P0=P+ 當(dāng) P≤ 時， P0= 當(dāng) P 時， P0= () 式中 P——被保護設(shè)備或管道操作絕對壓力， MPa； P0——安全閥設(shè)定壓力， MPa 吸附塔操作壓力 P=，由于 P≤，則： M P 0 ???? (3) 超壓 在泄放過程中，安全閥入口處的壓力超過設(shè)定壓力的部分。用 Pα 表示。對于安裝在無火壓力容器上的安全閥： Pα== (4) 泄放壓力 安全閥的閥芯升到最大高度后閥入口處的壓力。泄放壓力等于設(shè)定壓力加超壓。在工藝流程中，最高泄放壓力可按下式確定 ： ?PPP 0m ?? () 式中 Pm——安全閥最高泄放壓力， MPa； P0——安全閥設(shè)定壓力， MPa； Pα——安全閥超壓， MPa。 Pm=+= (5) 背壓 作用在安全閥出口處的壓力。背壓分為靜背壓和動背壓。靜背壓是指安全閥未起跳時閥出口處 的壓力；動背壓是指安全閥起跳后，由于流體的流動引起的摩擦壓力降值。背壓一般應(yīng)小于氣體的臨界流動壓力值，氣體臨界壓縮比可按下式計算： 1kkc 1k2??????? ??? () 式中 σc——氣體臨界壓縮比； k——氣體絕熱指數(shù)，可取 ～ 。 如果背壓滿足式 PPP ccrb ??? ，則為臨界流動，否則為亞臨界流動。 (6) 安全閥通道截面積 氣體在臨界流動條件下的最小泄放面積： MTZKPXC b0 ???? () 式中 A——最小泄放面積， mm2； W——質(zhì)量泄放流量， kg/h； C0——流量系數(shù)，由制造廠提供，若沒有制造廠的數(shù)據(jù)，則取 C0=； X——氣體特性系數(shù)， 1k 1k1k 2k520X???????? ??? ,k 為絕熱系數(shù)； P——泄放壓力， MPa； Kb——背壓修正系數(shù)，對于彈簧式安全閥 Kb=； T——泄放溫度， K； Z——氣體壓縮因子； M——分子量。 在 4500kPa、 30℃ 工作條件下 ，查 HYSYS 軟件可得 k=，則： 360 ?????????? 2mm826 ???????? 安全閥的直徑 ： 8264A4D ????? 根據(jù)《油氣田常用閥門手冊》選用 A42Y64 型彈簧封閉全啟式安全閥，公稱通徑 DN35mm，公稱壓力 。 吸附塔的壁厚計算及選型 吸附塔壁厚計算 根據(jù)吸附器設(shè)計壓力及溫度，吸附器材質(zhì)選用 16MnR(Q345R)。根據(jù)分子篩床層高度初步估計計算圓筒 有效高度為 。 設(shè)計壓力 Pc=5MPa（略高于安全閥開啟壓力），設(shè)計溫度 Tc=300℃ 根據(jù) JB7312020《鍋爐和壓力容器用鋼板》查得設(shè)計溫度下 材質(zhì)的許用應(yīng)力??t? =143MPa ， 其密度為 7850kg/m3。 吸附塔壁有下列公式計算： ? ?21ct ic CCP2 DP ??????? () 式中 δ——吸附塔的壁厚， mm； Pc——設(shè)計壓力， MPa； Di——吸附塔管內(nèi)徑， mm； ??t? ——合金鋼的最大許用應(yīng)力， MPa； φ——焊縫系數(shù)，無縫鋼管取 ，焊接鋼管取 ； C1——鋼板負(fù)偏差，取 ； C2——吸附塔腐蝕裕量，取 1mm。 5 1 6 0 0 0 .8 1 3 3 .4 92 1 4 3 0 .9 5? ?? ? ? ?? ? ?mm， 向上圓整后取 34mm。 分子篩吸附塔的壁厚校核 分子篩吸附塔名義壁厚為 34mm，有效壁厚 ： δ==。 反算出吸附塔最大允許工作壓力為： ? ?? ? ? ?2 2 3 2 . 2 1 4 3 0 . 95 . 0 73 2 . 2 1 6 0 0tiP M P aD? ? ?? ? ? ?? ? ??? 吸附塔 封頭、裙座 選型計算 分子篩吸附器為立式容器，筒體兩焊縫間距離為 4500 mm，兩端采用標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭，被支承在裙式支座上。 分子篩吸附器內(nèi)盛裝分子篩脫水填料，裝填順序為由下至上， 4A 條形分子篩裝填厚度為 2500 mm。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。在分子篩與瓷球之間設(shè)置兩層 10 目 /寸不銹鋼絲網(wǎng)盤。該盤為分體組裝式，可以由人孔裝入或拆除。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度。 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，選擇封頭性質(zhì)如表 31 所示。封頭材料選為 16MnR 低合金壓力容器用鋼，則封頭厚度為 12mm，封頭質(zhì)量為 。 表 31 封頭性質(zhì) 公稱直徑 DN mm 曲面高度 h1 mm 直邊高度 h2 mm 厚度 Δmm 內(nèi)表面積 A2 m2 容積 V m3 質(zhì)量 m kg 碳素鋼低合金鋼 復(fù)合鋼板 高合金鋼 1600 400 40 10 10 12 12 14 14 16 16 18 18 裙座：根據(jù)《石油化工塔器設(shè)計規(guī)范》（ SH/T 30982020），選擇圓筒形裙座。其外徑與封頭外徑相等，即 1600+212=1624 mm，壁厚取為 12mm，高為 。封頭切線至裙座筒體上端的距離 58mm。 吸附器高度：根據(jù)《天然氣脫水設(shè)計規(guī)范》（ SY 00762020），分子篩吸附器為立式容器。根據(jù)《塔器設(shè)計技術(shù)規(guī)范》（ HG 206521998），吸附器高度 H 包括填料層高度，氣體分布器、氣體進出口所需高度，塔頂部、底部空間高度以及裙座高度等。吸附塔內(nèi)部由柵板支撐床層，該柵板有足夠的通氣面積和支持強度，頂部裝有防護網(wǎng)。分子篩吸附器內(nèi)盛裝分子篩脫水填料，裝填順序為由下至上， 4A 條形分子篩裝填厚度為 2500 mm。在分子篩的上部和下部均裝有直徑為 20mm 的瓷球，厚度均為 200 mm。在分子篩與瓷球之間設(shè)置兩層 10 目 /寸不銹鋼絲網(wǎng)盤。該盤為分體組裝式，可以由人孔裝入或拆除。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度。預(yù)留塔頂、 部底部空間后，初步設(shè)定筒體兩焊縫間距離（筒體有效高度）為 5500 mm。兩端采用標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭如表 25 所示，封頭高度為 2（ 400+40） =880 mm。吸附器被支承在圓筒形裙式支座上，可估算吸附塔總高 H=7880 mm。 進料口：《鋼制化工容器結(jié)構(gòu)設(shè)計》（ HG 205831998）規(guī)定，進料口 (人孔 DN500)和卸料口分別置于上封頭和筒體上。在卸料口處設(shè)置操作平臺以方便填料的更換。 進氣口設(shè)置在設(shè)備的頂部，為使進氣分布均勻，在進口處設(shè)置分布頭。 通過以上計算，分子篩吸附塔 塔體 選型 結(jié)果 如下： 吸附器設(shè)計 壓力： 5 MPa 吸附器設(shè)計溫度： 300 ℃ 吸附器床層高度： 3200 mm 吸附器內(nèi)徑： 1600 mm 吸附器筒體壁厚： 34mm 吸附器筒體材料： 16MnR（ Q345R）鋼板 封頭形式：橢圓形封頭 封頭壁厚： 12mm 封頭材料 :16MnR（ Q345R）鋼板 裙座高： 1500mm 裙座壁厚： 12mm 裙座材料： 16MnR（ Q345R）鋼板 應(yīng)力校核 徑向應(yīng)力： ? ? t1 5 4 σ 2 2 4iPD M P a??? ?? ? ? ?? 環(huán)向應(yīng)力： ? ?t2 5 1 .6 3 4 6 0 .0 7 σ 4 4 0 .0 3 4iPD M P a??? ?? ? ? ?? 符合設(shè)計要求。 質(zhì)量 估 算 根據(jù)初步估計計算（附件包括梯子平臺預(yù)焊件、對焊鋼法蘭、加厚接管、垂直吊蓋對焊法蘭人孔、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)量計算： hSS(Vm ???? ）內(nèi)外?? () h4D4D22 ????????? ?? 內(nèi)外 ??? kg7532)4 ( 22 ?????? 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： hSS(Vm ???? ）內(nèi)外?? （ ） 22D h44D??? ??? ? ?????外 內(nèi) )4 ( 22 ?????? 鋼材總質(zhì)量為： m1= 分子篩質(zhì)量計算： 22iT2 ????????? ?? 瓷球重量計算： 床層上下各鋪 200mm 瓷球，瓷球堆密度 2500kg/m3 Shm 22i4 ????????? ?? 再生計算 再生熱負(fù)荷計算 用貧干氣加熱，進吸附器溫度 260 ℃ ， 分子篩床層吸附終了后溫度 1t =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 ? ? ℃23020206021t2 ???， 預(yù)先計算在 230 ℃ 時，分子篩比熱 kJ/（ kg℃ ），鋼材比熱 kJ/(kg.℃ )，瓷球比熱 kJ/（ kg℃ ）。 再生氣在 260℃ 、 kPa 的熱焓： kJ/kg，再生氣在 115 ℃ 、 kPa 的熱焓： kJ/kg。