【正文】 計(jì)算所需 揚(yáng)程為 。推薦使用碳鋼加不銹鋼 316L 襯里或者全部 316L。為保證閃蒸分離后的富 三甘醇有足夠的壓力流過(guò)過(guò)濾器及貧／富三甘醇換熱器等設(shè)備，閃蒸分離器的操作壓力最好在 ～ 之間。當(dāng)進(jìn)料氣為貧氣時(shí)，由于氣體中所含重?zé)N粒少，500萬(wàn)方 /年天然氣脫水裝置的工藝設(shè)計(jì) 27 在閃蒸分離器中經(jīng)常沒(méi)有液烴存在，因此可選用兩相（氣體和三甘醇溶液）分離器。其頂部分離出的氣體一般用作燃料或進(jìn)入放空系統(tǒng)，閃蒸出來(lái)的液態(tài)烴進(jìn)人閉式式排放系統(tǒng)進(jìn)行集中處理。3009 火管長(zhǎng)度， mm 850 殼體規(guī)格 DN500850 （ 7）閃蒸罐 [12] 三甘醇溶液在吸收塔的操作壓力和溫度下除了吸收濕天然氣中水蒸氣外，還會(huì)吸收少量的天然氣，尤其是包括芳香烴在內(nèi)的重?zé)N，而烴類(lèi)在三甘醇內(nèi)的溶解量與壓力有關(guān)，壓力愈高則溶解量愈大。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 150 mm。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。工藝數(shù)據(jù)如表 28。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。前者通常采用泡罩（帽）塔板，在確定了500萬(wàn)方 /年天然氣脫水裝置的工藝設(shè)計(jì) 25 進(jìn)料氣所要求的露點(diǎn)降、吸啦塔的溫度和壓力等參數(shù)后，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)。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。干氣出口分離器的工藝參數(shù)及規(guī)格列于 下 表 26。由于干氣出口分離器進(jìn)料中甘醇量相對(duì)較少，氣相流量較大，從經(jīng)濟(jì)效益出發(fā)，選用臥式重力分離器。 表 25 原料氣過(guò)濾分離器工藝參數(shù)及要求 工藝參數(shù) 技術(shù)指標(biāo) 工作溫度， ℃ 20 工作壓力， kPa（絕） 4000 工況下氣相粘度 Pa氣體處理量可根據(jù)修改的 Stokes 定律來(lái)確定，液體處理量則主要取決于液體在容器中的停留時(shí)間。 過(guò)濾分離器的作用就是在濕天然氣脫水之前將這些液態(tài)和固態(tài)的雜質(zhì)分離出來(lái)。2)引起甘醇較高的損失 。 貧 /富甘醇進(jìn)口與出口溫度： 貧甘醇進(jìn)口溫度 199℃ ，出口溫度為 88℃ ；富甘醇進(jìn)口溫度為 25℃ ，出口溫度設(shè)為 t， 貧甘醇熱負(fù)荷： 貧甘醇在平均溫度為 143℃ 的比熱容為 /( )kJ kg k? ， 貧甘醇熱負(fù)荷為： 1 26 .05 87 ( 199 88 ) 6 827 2 .49 97 ( / )Q Cm T k J h? ? ? ? ? ? ? 計(jì)算富甘醇出口溫度： 假定富甘醇出口溫度為 121℃ 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： 8272 .4997 26 .524 ( 29) 118 .14tt? ? ? ? ? ?℃ 則貧富液換熱器熱負(fù)荷為 。 根據(jù)脫水量由下式估算： 2 1 7 1 2 7 4 .8 8RGQL?? 其中： 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 吸收 1kg水所需三甘醇量： ( / )GL l kg? 水 500萬(wàn)方 /年天然氣脫水裝置的工藝設(shè)計(jì) 23 217 1 274 .88 50 .00 159 15 .00( /RQ k J k g? ? ? ? 水 ) 重沸器熱負(fù)荷為： 159 15. 0 0. 465 740 0. 475 / 2. 055 7R T R wQ Q q k J h KW? ? ? ? ? 考慮 50%的設(shè)計(jì)裕量，故重沸器的熱負(fù)荷取 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： / ? 貧 /富甘醇換熱器 貧 /富液換熱器是用來(lái)控制閃蒸罐和過(guò)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。 重沸器 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。最常用的為管殼式換 熱器。 lq —— 甘醇溶液循環(huán)量， 3/mh； t—— 停留時(shí)間， min。本設(shè)計(jì)停留時(shí)間取 10min。閃蒸罐的操作壓力為 ～ ,溶液在罐內(nèi)停留時(shí)間為 5～ 20min，對(duì)于重?zé)N含量低的天然氣，一般停留 10min 左右。對(duì)小型的邊遠(yuǎn)裝置，經(jīng)常選用高壓液體或氣體驅(qū)動(dòng)的循環(huán)泵。 一般設(shè)置兩臺(tái)泵，每臺(tái)泵的能力都要滿足全部甘醇循環(huán)的需求，一開(kāi)一備。 循環(huán)泵 [11] 循環(huán)泵是脫水裝置中唯一的轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備，它使甘醇貧液增壓后進(jìn)入吸收塔。煙囪直徑 300mm. 查 SY/T 0540《加熱爐型式與基本參數(shù)》選用碳鋼 20，在 250℃ 許用應(yīng)力 110Mpa 火500萬(wàn)方 /年天然氣脫水裝置的工藝設(shè)計(jì) 21 管壁厚 ? ?12 2 . 5 5 0 0 0 . 8 1 7 . 4 ( )2 2 1 1 0 2 . 5m pDS C C m mP? ?? ? ? ? ? ? ?? ? ? 取火管 216。 考慮富裕熱負(fù)荷取熱負(fù)荷為 。 SY/T 00762021《天然氣脫水設(shè)計(jì)規(guī)范》中規(guī)定重沸器火管表面平均熱通量的正常范圍是 18～ 25 kW/m2，故重沸器火管表面平均熱通量采用 kW/m2。 根據(jù)脫水量由下式（ 2— 1）估算： 2 1 7 1 2 7 4 .8 8RGQL?? 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 吸收 1kg水所需三甘醇量： 0. 05 100 0 = 50( / )GL l kg?? 水 217 1 274 .88 50 159 15. 0( /RQ k J k g? ? ? ? 水 ) 重沸器熱負(fù)荷為： 159 15. 0 0. 465 740 0. 475 / 2. 055 7R T R wQ Q q k J h KW? ? ? ? ? 考慮 50%的設(shè)計(jì)裕量，故重沸器的熱負(fù)荷取 重沸器火管傳熱表面的熱流密度取 /kw m ，故 重沸器火管傳熱面積為： / ? 重沸器火管的計(jì)算 重沸器火管傳熱面積按下式進(jìn)行計(jì)算： 21qqF? 其 中： 1q — 重沸器的供熱量， kW； 2q — 重沸器火管表面平均熱通量。 精餾柱一般選用不銹鋼填料，其直徑 D 可根據(jù)柱內(nèi)操作條件下的氣速和噴淋密度計(jì)算，也可按下式來(lái)估算： TwD L q? 其中： D—— 精餾柱直徑， mm； LT—— 甘醇循環(huán)流率， 3/mkg 水； qw—— 吸收塔的脫水量， kg/h； 則由前可得： 247 .7 0. 465 37. 769D mm? ? ? 重沸器 [10] 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 西南石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 20 加熱。因此，精餾柱的理論板數(shù)一般為 3 塊，即底部重沸器、填料段和頂部回流冷凝器各 1 塊。 吸收塔高度 吸收塔直徑： D= 吸收塔內(nèi)塔板間距為： 300mm 共 6 層塔板，高度為： 6 ?? 塔頂空間高度為（含捕霧器）： 塔底空間高度為： 1m 裙座取 吸收塔總高度為： H=++1+=(m) 再生塔 精餾柱 富甘醇再生過(guò)程實(shí)質(zhì)上是甘醇和水兩組分混合物的蒸餾過(guò)程。對(duì)于易結(jié)焦物料，塔底停留時(shí)間則應(yīng)按工藝要求而定， HB 可按儲(chǔ)量和塔徑計(jì)算。 塔底空間高度 HB 塔底空間高度 HB 具有中間貯槽的作用，塔釜料液最好能在塔底有 10～ 15min 的儲(chǔ) 量，以保證塔底料液不致排完。對(duì)于易結(jié)垢、結(jié)焦的物料，應(yīng)經(jīng)常清洗，每隔 4～ 6 塊塔板就要開(kāi)一個(gè)人孔；對(duì)于無(wú)需經(jīng)常清洗的清潔物料，可每隔 8～ 10 塊板設(shè)置一個(gè)人孔；若塔板上下都可拆卸，可隔 15 塊板設(shè)置一個(gè)人孔。 表 24 板間距與塔徑間關(guān)系 塔徑 D, mm 300～ 500 500～ 800 800～ 1600 1600～ 2400 板間距 HT，mm 200,250, 300 250,300,350 300,350,400,450, 500 400,450,500,550, 600 但當(dāng)設(shè)計(jì)到開(kāi)有人孔的板 間距時(shí)，其上下兩塔板間的間距 HT’ 應(yīng)等于或大于600mm。板間距大，可允許氣體流速較高，塔徑可小些；反之，多需要的塔徑就要增大。本設(shè)計(jì)中 HD=1200mm。 塔頂空間高度 HD 塔頂空間高度的作用是安裝塔板和開(kāi)人孔的需要，也使氣體中的液滴自由沉降，減少塔頂出口氣體中液沫夾帶，必要時(shí)還可以節(jié)省破沫裝置。則中心距： 500萬(wàn)方 /年天然氣脫水裝置的工藝設(shè)計(jì) 17 1 .4 0 .0 8 0 .1 1 2tm? ? ? 相鄰泡罩邊緣間的 距離為： 0 .1 1 2 0 .0 8 0 .0 3 2t D m? ? ? ? （ 7）版面布置 [9] 溢流裝置計(jì)算 塔徑 D=，可選用單溢流弓形降液管，采用凹形受液盤(pán) 安定區(qū) SW 邊 取 39。 21 67 10 25 56 67? ? ? ? （ 5）所需最小泡罩?jǐn)?shù) 允許最大空塔氣速： m ax ( / )u m s? 體積流速為： 西南石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 23m a x 3 . 1 40 . 2 7 2 1 0 . 8 0 . 1 3 6 7 ( / )4mV U S m s? ? ? ? ? ? 最小齒縫面積為： ? ?gmss lgVAC h??????? ????? 其中： 2 1s rC r??? ? ?????? sA ：每層塔板 的最小齒縫面積， 2m mV ：最大氣相負(fù)荷， 3/ms l? ：液相密度， 3/kgm g? ：氣相密度， 3/kgm h：泡罩齒縫高度， m r：泡罩齒縫上底寬 /下底寬（矩形為 1） 則： 10 . 6 7 3 2 1 . 6 8 2 511sC ??? ? ? ?????? ? ? 67 29. 818 5 25 5 112 0 29. 818 5sAm??? ? ??????? 最小泡罩?jǐn)?shù)： 4sAn F? 其中： F4：?jiǎn)蝹€(gè)泡罩的齒縫面積（每個(gè)泡罩有 30 個(gè)齒縫） 24 = 0 .0 0 4 0 .0 2 5 3 0 = 0 .0 0 3Fm?? 所以： 40 .0 8 4 9 8 290 .0 0 3sAn F? ? ? （ 個(gè) ） （ 6）泡罩排列及中心距 [8] 塔板上的泡罩采用三角形排列，液流方向與各排泡罩相垂直，以利于液相分布。此外，還應(yīng)考慮升氣管 頂高出齒縫頂10～ 12mm，以免液體進(jìn)入升氣管。 （ 4）升氣管直徑和高度 升氣管主要是為使氣體流經(jīng)泡罩的阻力較小，通常使泡罩內(nèi)的環(huán)形面積略大于升氣管的面積，升氣管上部的回轉(zhuǎn)面積略大于環(huán)形面積。泡罩底隙較大時(shí)，液面梯度較小，當(dāng)液面梯度較小時(shí)，液體流動(dòng)阻力較大，且易幾句沉淀物，泡罩底隙一般在 5～ 40mm 范圍內(nèi)，對(duì)于清潔無(wú)聊可取較小值，對(duì)于存在沉淀物，宜取較大值。齒縫高度的選擇查表 23，本設(shè)計(jì)泡罩直徑 80mm，因此齒縫高度取 25mm。齒縫高度較小時(shí)，處理能力較??；齒縫高度較大時(shí)，壓降較大，泡罩齒縫下部可帶有緣圈或者是敞開(kāi)式的。 表 22 泡罩塔直徑的選擇 塔徑 /m 泡罩直徑 /mm 以下 80 ～ 3 100 以上 150 （ 2）泡罩齒縫的形狀和尺寸 [7] 泡罩齒縫有矩形，梯形，和三角形三種，通常選用矩形齒鍵。當(dāng)塔徑小于 ,多選用 DN80 的泡罩，當(dāng)塔徑為 ～ 時(shí)，可選用 DN100 的泡罩；當(dāng)塔徑超過(guò) 時(shí)，可選用DN150 的泡罩。根據(jù)我國(guó)泡罩標(biāo)準(zhǔn)（ JB12121999），泡罩公稱直徑有 DN80， DN100， DN150三種規(guī)格。但是亦由此而導(dǎo)致壓力降較高，霧沫夾帶增多，以及塔盤(pán)上液面落差較大等缺點(diǎn)。泡罩安裝在升氣管上方，在安裝良好和氣液負(fù)荷不過(guò)量的情況下，不會(huì)發(fā)生泄漏，因此泡罩塔板操作穩(wěn)定，彈性較大。 三甘醇貧液的密度為 1120kg/ 3m ,所以 3=1120 /l kg m? 。 C—— 經(jīng)驗(yàn)常數(shù)，可由表查得； D—— 塔徑， m。 l? —— 吸收塔中液相密度， 3/kgm 。 /W =( 0. 15 8) /= 89. 33%in out inWW（ ） 三甘醇循環(huán)量選擇 3m /kg 水， =1eN 時(shí)，查圖得脫水率小于 ， = 時(shí)，查圖得脫水率為 ，符合脫水要求，所以