【導(dǎo)讀】儀隴凈化廠天然氣脫水項(xiàng)目。西南石油大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院工程設(shè)計(jì)報(bào)告

　　

【正文】 3C 4C 總計(jì) 100 100 西南石油大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院 工程設(shè)計(jì)報(bào)告 28 脫水量 在原料氣溫度為 30C? ，原料氣壓力取 ，干氣水露點(diǎn)在 9℃查圖天然氣含水量圖查得可知： inW = 33/10kg m outW = 33/10kg m 進(jìn)料氣含水量為： 331520 / 10gm水 6315 20 / 10kg m? 水 干氣含水量為： 3 3 6 312 4 / 10 12 4 / 10g m k g m?水 吸收塔的脫水量wq由式（ 1— 2）求得： () ( 1 . 5 2 0 . 1 2 4 ) 1 2 8 7 . 4 5 /2 4 2 4in o u tw W W qq k g h?? ??? ? ? （ 1— 2） 式中： wq：吸收塔脫水量， /kgh inW ：進(jìn)料氣含水量， 33/ 10kg m outW ：干氣含水量， 33/ 10kg m q ：進(jìn)料氣流量， 3310 /md 甘醇循環(huán)量 進(jìn)料氣帶入的水量為： 0 .1 2 8 1 5 2 0 8 .1 124 kg? ? 水 /h 三甘醇循環(huán)量按脫除進(jìn)料氣帶入的全部水量計(jì)算，此法雖然保守，但卻比較安全。 因此三甘醇循環(huán)流量為： 34 0 7 . 4 5 2 9 8 . 0 / 0 . 2 9 8 /L h m h? ? ? 貧甘醇濃度為 %（ w ），在吸收操作溫度 30C? 下的密度為 /kgL 因此其質(zhì)量循環(huán)流量為： 2 9 8 .0 1 .1 1 4 3 3 1 .9 8 /kg h?? 貧甘醇流量 貧甘醇濃度為 %（ w ），流量為 /kgh 因此貧甘醇中的三甘醇量為： 3 3 1 .9 8 0 .9 9 3 2 8 .6 5 /kg h?? 貧甘醇中的水量為： 3 3 1 .9 8 3 2 8 .6 5 3 .3 3 /kg h?－ 西南石油大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院 工程設(shè)計(jì)報(bào)告 29 富甘醇流量 富甘醇中的三甘醇量為： 富甘醇中的水量為： 3 . 3 3 / 7 . 4 5 / 1 0 . 7 7 /k g h k g h k g h?? 因此富甘醇流量為： 3 2 8 . 6 5 / 1 0 . 7 7 / 3 3 9 . 4 2 /k g h k g h k g h?? 富甘醇濃度為： 32 5 / 10 0 96 .83 %33 2 /k g hk g h ??％ 重沸器通常為臥式容器，既可采用火管直接加熱．也可以采用水蒸氣或熱油間接加熱。采用三甘醇脫水，重沸器火管傳熱表面熱流密度的正常范圍是 18 2/kwm ～25 2/kwm ，最高不超過 3l 2/kwm ，由于甘醇在高溫會分解變質(zhì)，因此，重沸器溫度最高不能超過 204℃。 根據(jù)脫水量由下式（ 2— 1）估算： 2 1 7 1 2 7 4 .8 8RGQL?? (2— 1) 式中 RQ ：脫除 1kg 水所需的重沸器熱負(fù)荷， /kJ kg水 ： GL ：甘醇循環(huán)量， /Lkg 水 21 71 27 4. 88 40 13 16 6. 2 /RQ k J k g? ? ? ? 水 重沸器熱負(fù)荷為： * 13 16 6. 2 7. 45 98 08 8. 19 / 27 .2 4R T R wQ Q q k J h K W? ? ? ? ? 考慮 10%的設(shè)計(jì)裕量，故重沸器的熱負(fù)荷 取 30KW 重沸器火管傳熱表面的熱流密度取 2/kwm ，故 重沸器火管傳熱面積為： 230 / ? /富甘醇換熱器 貧 /富甘醇進(jìn)口與出口溫度： 貧甘醇進(jìn)口溫度 200℃，出口溫度為 88℃；富甘醇進(jìn)口溫度為 30℃，出口溫度為t。 貧甘醇熱負(fù)荷 西南石油大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院 工程設(shè)計(jì)報(bào)告 30 貧甘醇在平均溫度為 144℃的比熱容為 / ( )kJ kg K? ， 貧甘醇熱負(fù)荷為： pmQ C T q? ?? ? ?3 3 1 . 9 9 8 ( 2 0 0 8 8 ) 2 . 8 6 1 0 6 3 3 9 . 8 3 4 /k J h? ? ? ? 計(jì)算富甘醇出口溫度 假定富甘醇出口溫度為 148℃ 富甘醇（ %）在 ℃時(shí)的比熱容為 / ( )kJ kg K? 由熱量平衡確定富甘醇的出口溫度，經(jīng)迭代計(jì)算得： 1 0 6 3 3 9 . 8 3 4 3 3 9 . 4 2 2 . 6 1 5 7 ( 2 9 )t? ? ? ? ? 149oC 由于假設(shè)溫度為 148oC ，通過理論計(jì)算得到的 富三甘醇的出口溫度 不高于 149oC ，故不會導(dǎo)致部分三甘醇汽化，假設(shè)成立，故富甘醇的出口溫度為 148oC 。 /貧甘醇換熱器 貧甘醇負(fù)荷 貧甘醇進(jìn)口溫度為 880C ，出口溫度為 380C 貧甘醇在平均溫度為 630C 時(shí)的比熱容為 /( * )kJ kg k ， 貧甘醇負(fù)荷為： 3 3 1 . 9 9 8 2 . 3 4 ( 8 8 3 8 ) 3 8 8 4 3 . 7 7 /k J h? ? ? ? 氣體溫降 由于出吸收塔的干氣質(zhì)量流量遠(yuǎn)大于貧甘醇質(zhì)量循環(huán)流量 故干氣經(jīng)過氣體 /貧甘醇換熱器后的降溫較小，其值可由熱量平衡來確定。 干氣摩爾流量為： 41 2 . 8 1 0 2 7 3 . 1 5 2 2 5 . 2 3 /( 2 7 3 . 1 5 1 5 . 6 ) 2 2 . 4 2 4 k m o l h?? ?? ? ? 干氣的摩爾熱容為 / ( * )kJ kmol k ，由熱量平衡確定干氣溫降 t? 為： 3 8 8 4 3 .7 7 2 2 5 .2 3 3 7 .7 t? ? ? ? ?? 1)直徑 直徑按式（ 31）來確定，即 西南石油大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院 工程設(shè)計(jì)報(bào)告 31 lDq? （ 31） 式中 D：精餾柱直徑， mm m m??(可取 160mm) 2)填料高度 精餾柱高取 ，內(nèi)填充 25mm 的陶瓷 InLalox 填料 將泵放在地面，對單位重量流體列伯努利方程， 其中 1u = 2u ，略去1fH? — 2，則該流量下的泵壓頭為： 621 ( 2 . 1 0 . 1 0 1 3 ) 1 0H = 6 . 7 1 8 9 . 6 1 9 01 1 1 4 9 . 8 1PPz m mg?? ??? ? ? ? ?? 泵的有效功率為： 1 9 0 3 3 1 . 9 9 1 1 1 4 9 . 8 1N = 1 7 1 . 8 9 0 . 1 7 21 1 1 4 3 6 0 0evH q g w k w? ? ? ?? ? ?? 閃蒸分離器的尺寸可根據(jù)液體的停留時(shí)間 t 來確定，若液體在閃蒸分離器的停留時(shí)間 t 為10min ，富甘醇溶液進(jìn)入閃蒸罐的溫度為 140oC ，查圖知： 富甘醇溶液在 140oC 下的密度為 1206 3/kg m ，故： 富甘醇溶液的體積流量為 q = m? /h [17] 由公式 /60V qt? ，代入數(shù)據(jù)，可得： 閃蒸罐要求的沉降容積 V? 3m ，按 30%的設(shè)計(jì)裕量來計(jì)，則： ? 現(xiàn)選擇分離器的直徑為 ? ，由圓柱體體積公式， 24D LV? ? ，代入數(shù)據(jù)， 可得：? ，故取分離器長度為 因此，為了滿足分離要求，需選擇的閃蒸分離器（閃蒸罐）為重力臥式分離器，其直徑 ? 為 ，長度 L 為 。 西南石油大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院 工程設(shè)計(jì)報(bào)告 32 /貧甘醇換熱器 天然氣與有機(jī)溶劑間的傳熱系數(shù)經(jīng)驗(yàn)值為 21200 w m k????，熱負(fù)荷考慮 10%的裕量，即氣體 /貧甘醇換熱器熱負(fù)荷為： 3 8 8 4 3 . 7 7 1 . 1 4 2 7 2 8 . 1 5 / 1 1 . 8 6k J h k w? ? ? 012125 2 . 6 2 8 2 3 . 6 95 2 . 6 2lnln 8mtttCtt? ? ? ?? ? ? ??? 其中， 01 1 2 5 2 .6 2t T t C? ? ? ? 02 2 1 3 8 3 0 8t T t C? ? ? ? ? ? 211860 = 2 . 5 0 m2 0 0 2 3 . 6 9mQA Kt? ? ?? ? ? 選擇固定管板式換熱器，管徑為 219mm? 表 固定 管板式換熱器規(guī)格 公稱直徑（ mm ） 管程數(shù) 中心排管數(shù)量 換熱管長度（ m ） 換熱管面積（ 2m ） 219 1 7 2 重沸器熱負(fù)荷為： * 1 3 1 6 6 . 2 7 . 4 5 9 8 0 8 8 . 1 9 / 2 7 . 2 5R T R wQ Q q k J h KW? ? ? ? ? ，則可根據(jù)它的熱負(fù)荷計(jì)算出火管表面積以及其他相關(guān)幾何尺寸。 塔板數(shù)的確定 由于再生塔的塔板數(shù)以及填料高度可用二 元精餾的方法先計(jì)算出所需的理論塔板數(shù)，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)取 3（包括頂部回流冷凝器和底部重沸器）塊理論塔板，再由總板效率或等板高度來計(jì)算。 總板效率 = = 0 .2 5理 論 塔 板 數(shù)實(shí) 際 塔 板 數(shù) 西南石油大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院 工程設(shè)計(jì)報(bào)告 33 所以，實(shí)際塔板數(shù) =8 塊 解吸塔的工藝條件及有關(guān)物性的計(jì)算 ： 180Kpa； ：塔頂 93℃ ，塔底 117℃ ；全塔由反應(yīng)熱全塔的平均溫度按 甘醇 算得： ℃ 塔頂 解吸 氣體流量為： 20H 0 .5 0 8 9 .1 5 6K m ol h kg h? 2CO 0 .1 6 6 6 .6 4K m ol h kg h? 進(jìn)塔富液的流量 組分 摩爾流量 Kmol/h 質(zhì)量流量 2CO 水 TEG 解吸塔底貧液的組成和流量 組分 摩爾流量 Kmol h 質(zhì)量流量 kgh （ mol）％ 質(zhì)量％ 2HO TEG 總計(jì) 100 100 西南石油大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院 工程設(shè)計(jì)報(bào)告 34 脫水裝置主要設(shè)備表 設(shè)備名稱 數(shù)量 單位 直徑 類型 備注 TEG 吸收塔 1 個(gè) m 泡罩塔 7 層塔板，板間距 ； 塔高 ； 泡罩直徑選 80mm TEG 重沸器 1 臺 m 火管式重沸器 傳熱面積 2 2m TEG 閃蒸罐 1 臺 重力臥式分離器 長度為 2m 原料氣分離器 1 臺 不帶捕霧氣的重力臥式分離器 長度為 貧 /富甘醇換熱器 1 臺 固定管板式換熱器 傳熱面積 2m 氣體 /貧甘醇換熱器 1 臺 管殼式換熱器 傳熱面積 2m 西南石油大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院 工程設(shè)計(jì)報(bào)告 35 TEG 儲罐 2 臺 20xx 3000? ? （ 切 ） TEG 補(bǔ)充罐 1 臺 1200 3000? ? （ 切 ） TEG 廢氣分液罐 1 臺 800 20xx? ? （ 切 ） TEG 纖維過濾器 1 臺 袋式 600 3000? ? （ 切 ） TEG 活性炭過濾器 1 臺 600 3000? ? （ 切 ） TEG 循環(huán)泵 2 臺 IS65— 40— 315 的離心泵 轉(zhuǎn)速 2900r/min，軸功率 精餾柱 1 個(gè) 填 25mm的陶瓷Intalox填料 氣提柱 1 個(gè) 填料高度為 西南石油大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院 工程設(shè)計(jì)報(bào)告 36