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優(yōu)秀畢業(yè)論文—天然氣三甘醇脫水工藝設(shè)計(jì)-文庫(kù)吧資料

2025-06-12 19:50本頁(yè)面
  

【正文】 02?壓應(yīng)力 拉應(yīng)力 彎矩引起的軸向應(yīng)力 MpaZ3max?最大組合壓應(yīng)力 Mpa204][??????tcrKB?204最大組合拉應(yīng)力 Mpa31??t 204計(jì)算截面的風(fēng)彎矩 Mpa℃107液壓試驗(yàn)時(shí),計(jì)算截面以上塔的質(zhì)量 ℃Tmkg15541壓力引起的軸向應(yīng)力 Mpa)(41PaDTeic??? 重力引起的軸向應(yīng)力 MpaAg℃2 彎矩引起的軸向應(yīng)力 重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 吸收塔設(shè)計(jì)23周向應(yīng)力 )()(( .el???????RDpeeiT液 柱 靜 壓 力 液壓時(shí)最大組合壓應(yīng)力力 Mpa04][813????tcrKB?204液壓時(shí)最大組合拉應(yīng) )( ????el 計(jì)算 時(shí),在壓應(yīng)力中取“+” ,在拉應(yīng)力中取“”經(jīng)驗(yàn)算,ⅡⅡ截面實(shí)驗(yàn)時(shí)的壓應(yīng)力和拉應(yīng)力均小于操作溫度和壓力下材料的許應(yīng)力,截面強(qiáng)度符合要求。 截面地震彎矩 mNhFMkkE ?????95101068. 截面地震彎矩 kkIE ??? 951274.)(c. ⅡⅡ截面地震彎矩 mNhFkkE ????? 951℃ 10.)0(4)風(fēng)載荷和風(fēng)彎矩計(jì)算將吸收塔沿高度分成 5 段,計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表 26表 26塔段號(hào) 1 2 3 4 5塔段長(zhǎng)度,m 0~ ~ ~ ~ ~重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 吸收塔設(shè)計(jì)21q0,N/m 2 300K1 fi ζ γ φi ?????12 li,mm 1200 700 2400 2400 2400Dei,mm 1486Nfqpeiii 6021?? 因?yàn)?H/D=15 且 H30,故不考慮橫風(fēng)向風(fēng)振。所以加上頂部封頭高度及厚度之后,塔的總高度為 H 如下: m910465301954013????HsbHza圖 25 板式塔的高度組成 吸收塔強(qiáng)度校核1)吸收塔質(zhì)量的計(jì)算 [3]圓筒壁、封頭和裙座質(zhì)量計(jì)算: )( 30 ?????附屬件質(zhì)量的計(jì)算: ?塔內(nèi)構(gòu)件質(zhì)量的計(jì)算:重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 吸收塔設(shè)計(jì)18????物料質(zhì)量的計(jì)算: .203 水壓試驗(yàn)質(zhì)量的計(jì)算: kgmw 1078)(??????塔的操作質(zhì)量的計(jì)算: kga 2041364803201 ?? 塔的最大質(zhì)量的計(jì)算: maw 3971801403201ax ????塔器最小質(zhì)量的計(jì)算: kgma ???將塔沿高分成 5 段,裙座分為 2 段,筒體均勻分成 3 段,各段質(zhì)量如表 24 所示:表 24 kg段號(hào) 1 2 3 4 5m01+ma 2447 1426 4894 4894 4894m02 0 0 m03 0 0 mw 0 0 m0 2447 1426 6057 6057 6057mmax 2447 1426 mmin 2447 1426 重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 吸收塔設(shè)計(jì)19240701224024m12m3m4m5h12h3hh0Ⅰ ⅠⅡ Ⅱ圖 26 吸收塔分段圖2)塔器的基本基本自振周期計(jì)算由于本課題中采用的是等直徑,等壁厚的吸收塔,其自振周期按下式進(jìn)行計(jì)算: ???iDEmHT?式中 H——塔體高度,mm;m——塔設(shè)備的總質(zhì)量,kg;δ——塔體的厚度,mm;Di——塔體內(nèi)徑,mm。L 1 的最小尺寸是由液體出口管的直徑確定的;L 2 則按工藝條件確定。 塔體常由裙座支撐,裙座的形式分為圓柱形和圓錐形兩種,本課題中選擇圓柱形裙座??紤]捕霧器的高度為 150mm,由 JB473795 查得 DN1400mm 的封頭重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 吸收塔設(shè)計(jì)17高度為 350mm,直邊高 50mm,頂部空間高度計(jì)算: mHa ?????取塔頂部空間為 Ha=1300塔的底部空間高度 Hb主要是由甘醇循環(huán)液停留時(shí)間確定,本課題中選擇甘醇在其中停留時(shí)間為 10min。 吸收塔高度的確定板式塔如圖 25 所示,其高度主要由主體高度 Hz、塔頂部空間高度 Ha、底部空間高度 Hb、裙座高度 Hs 幾部分組成。根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范將本課題中給出的操作壓力取 倍后及相關(guān)的數(shù)據(jù)帶入公式 227中可以得到吸收塔塔壁的厚度為: mSc .?????取塔壁厚度 Sc=46mm2)封頭厚度考慮到封頭與筒體采用雙面焊接的焊接方法進(jìn)行焊接,根據(jù)力學(xué)有關(guān) 知識(shí),為了不使應(yīng)力集中破壞設(shè)備,決定兩端封頭采用淺碟形封頭,根據(jù)相關(guān)知識(shí),由于本課題采用的是標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭,所以其封頭厚度按下列公式計(jì)算: ][2CPKDStic?????式中 P——設(shè)計(jì)壓力,Mpa;Di——塔內(nèi)徑,mm;[σ]t——設(shè)計(jì)溫度下塔壁材料的許用應(yīng)力, Mpa;φ——焊接接頭系數(shù),本題中取 φ=1;C2——腐蝕余量,本課題中封頭腐蝕余量取 C2=2mm;K——形狀系數(shù),本課題中采用標(biāo)準(zhǔn)封頭,K=1。 吸收塔塔體強(qiáng)度計(jì)算根據(jù)工藝要求由《固定式壓力容器》 ,塔壁和上、下封頭材料選用16MnR 合金鋼 [4](σ s=285Mpa,[σ] t=170Mpa) 。2)設(shè)計(jì)氣速的選取根據(jù)《油氣集輸設(shè)計(jì)規(guī)范》 (GB503502022) ,通過(guò)絲網(wǎng)捕霧器的設(shè)計(jì)速度,一般重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 吸收塔設(shè)計(jì)15取絲網(wǎng)最大允許速度的 75%,氣體通過(guò)絲網(wǎng)最大允許速度可按下式計(jì)算絲網(wǎng)除沫器操作中的極限速度按(m/s)下式計(jì)算: 224GLfKu???式中 ρL——液滴密度,kg/m 3;ρG——進(jìn)口氣體密度,kg/m 3;K——?dú)庖哼^(guò)濾網(wǎng)常數(shù),與網(wǎng)型有關(guān),本課題中選擇網(wǎng)型為 HP,K =。氣速太低時(shí),霧滴成飄浮狀,沒(méi)有撞擊網(wǎng)絲,即會(huì)隨著氣流通過(guò)絲網(wǎng);氣速太高時(shí),聚集的霧滴不易從絲網(wǎng)上降落,又被氣流重新帶走。本課題中選擇結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的單流型塔盤。 塔盤形式的選擇1)液流型式的選擇 正確設(shè)計(jì)溢流型塔盤的液流形式非常的重要,行程長(zhǎng)有利于氣液兩相的接觸,但是會(huì)引起液面落差大和造成液流短路,影響板效率;然而噴射型塔盤利用氣相推動(dòng)液流向前,液面落差很小。 2232??tn式中 Q n——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的天然氣處理量 m3/d; t——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的溫度,t=20℃。TEG 吸收塔塔徑計(jì)算,可先算出允許的單位面積最大空塔氣體質(zhì)量流量,在根據(jù)最大空塔氣體質(zhì)量流量計(jì)算塔徑,計(jì)算公式如下: ])/[(]8~[ glCGD???式中 D——TEG 吸收塔直徑,m; G——?dú)庀噘|(zhì)量流量,kg/h;ρl——吸收塔中液相密度,kg/m 3;ρg——吸收塔中氣相密度,kg/m 3;C——常數(shù),與甘醇吸收塔板間距有關(guān)。根據(jù)公式 214,求 W0,則有: 00rx??x查圖 24 得到,當(dāng) TGE 濃度為 98%時(shí),水的活性系數(shù) r=,由于 W0= WN+1,所以 30 /??? 將 WN+1, W1, W0 帶入 210,可得到 ??NA即 ??根據(jù)公式 217 可得到; .???K可由全塔水的物料平衡求出,即VL 01xyN??? 220重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 吸收塔設(shè)計(jì)12根據(jù)公式 214,分別計(jì)算出 yN+1,y 1 如下: ??????NNW根據(jù)公式 215,可算出 xN 如下: ?由于前面單位時(shí)間的吸水量及 TEG 貧液的用量 a=,則單位體積 TEG 吸收的水量如下: 3/?根據(jù)三甘醇脫水系統(tǒng)中的推薦溫度,進(jìn)入吸收塔的貧三甘醇的溫度比原料氣高3~8℃,本設(shè)計(jì)中取高出 8℃,由于原料氣為 27℃,查閱相關(guān)資料后得到在 35℃時(shí),濃度為 98%的 TEG 密度為 1140kg/m3,則可以算出吸收水后的富液的濃度如下: %????c由此可知 GWN=%,則計(jì)算 xN 如下: ?xN=將 yN+1,y 1,x 0,x N 帶入公式 220 中可以得到: ???VL根據(jù)公式 211,將 K,L/V 帶入可得到:A=根據(jù)公式 219,計(jì)算理論塔板數(shù)如下: ??若取每塊塔板效率為 25%,根據(jù)公式 217 可得到: ,?NP作彈性,取吸收塔塔板數(shù)為 8 塊。所以實(shí)際需要的塔板數(shù)比理論塔板數(shù)要多,實(shí)際塔板數(shù)與理論塔板數(shù)之間的關(guān)系如下: 218PN?? 對(duì)于吸收塔,一般可取效率 η 為 25%~40%。 21600rx? 217K61245.??式中 W0——操作條件下與純相態(tài)水呈平衡狀態(tài)的飽和含量,kg/Mm 3;x0——與出塔干氣平衡的 TEG 溶液中水的摩爾分?jǐn)?shù)。圖 24TEG水溶液中水的活性系數(shù) 甘醇中水含量常用含水質(zhì)量百分?jǐn)?shù)表示,計(jì)算中需要將其換算為摩爾分?jǐn)?shù)濃度,其可按下列公式進(jìn)行換算; 214yW803?式中 W——天然氣中水汽含量,kg/Mm 3;y——天然氣中水汽含量,水的摩爾分?jǐn)?shù)。預(yù)測(cè)氣液間平衡關(guān)系要求使用活性系數(shù)。TEG 貧液進(jìn)塔后,由上至下流動(dòng),吸收了天然氣中的水汽,濃度不斷變化,因而 K 值沿吸收塔也是變化的。 212xy?式中 y——?dú)庀嘀兴哪柗謹(jǐn)?shù);x——與氣相平衡的 TEG 溶液中水的摩爾分?jǐn)?shù)。?重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 吸收塔設(shè)計(jì)8圖 21 天然氣壓縮因子圖版圖 22 吸收塔操作溫度、進(jìn)料貧 TEG 濃度和流出的干天然氣平衡水露點(diǎn)的關(guān)系 天然氣平衡時(shí)水露點(diǎn),℃重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 吸收塔設(shè)計(jì)9圖 23 天然氣水露點(diǎn) 吸收塔塔板數(shù)的確定利用標(biāo)準(zhǔn)的 KremserBrown 吸收因子法 [2],由相平衡關(guān)系,通過(guò)逐板做物料衡算導(dǎo)出如下 KremserBrown 方程: 210101????NNAW式中 WN+1——進(jìn)入吸收塔濕天然氣中含水汽的量,kg/Mm 3;W1——離開(kāi)吸收塔干天然氣中含水汽的量,kg/Mm 3;W0——當(dāng)離開(kāi)干氣與進(jìn)塔貧 TEG 溶液處于平衡時(shí),干氣中含水汽的量,kg/Mm 3;重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 吸收塔設(shè)計(jì)10N——吸收塔理論塔板數(shù);A——吸收因子。按日處理量的最大值 2200104m3/d、取 a=,根據(jù)公式 229 計(jì)算得到:、 。②貧甘醇用量計(jì)算 29aGV?39。 [1] 脫水量及貧三甘醇用量的確定①TEG 脫水系統(tǒng)單位時(shí)間內(nèi)的脫水量計(jì)算 [2] 2810/)(39。由于離開(kāi)吸收塔的氣體的實(shí)際露點(diǎn)一般比平衡露點(diǎn)高 ~℃,所以本課題中選擇要到達(dá)的露點(diǎn)為14℃。由公式 27 代入數(shù)據(jù)計(jì)算可得到在 T=27℃、P= 時(shí), kg/m3。根據(jù)公式 23,24 計(jì)算得出: 、64.? 25r/ 26pcpr式中 Ppr——天然氣擬對(duì)比壓力,Mpa;Tpr——天然氣擬對(duì)比溫度,K。 吸收塔工藝計(jì)算 進(jìn)塔貧甘醇
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