常温集气站工艺设计毕业论文

西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 1 页摘要从井中出采天然气，常带有一部分液体和固体杂质，如凝析油，游离水域地层水，岩屑粉尘等。这些机械杂质具有很大的危害性，不仅腐蚀设备，仪表，管道，而且还可以堵塞阀门，管线，影响正常生产；也可能造成油气处理厂的塔器化学溶液的污染和液泛等麻烦。所以，从井场来的流体，首先在集气站进行脱除机械杂质的操作，然后再进入输气干线。集气站是天然气集输系统中重要的一个环节，它对各气井输送来的天气分别进行节流，分离，计量，然后集中输入集气管线。本设计中将有五口井进入该集气站，进口压力都较高，经过节流调压，将压力降低，再经过分离器脱出天然气中含有的水滴。然后计量后进入配气站。关键词：天然气 换热器 分离器 管径 SummaryThe Adopt the natural the gas the from the in well, the often take the a the miscellaneous the quality the of the part the of the liquids the and solid, the such the as the oil the of the coagulation , the visit the to the leave the water the geologic the strata water, rock scraps dust etcThe miscellaneous quality of these machines has the very big bane, not only decaying the equipments, appearance, piping, ending canning but also stopping the valve door, pipeline, affect the normal production; Also may result in the oil spirit handle the pollution and liquids of the tower machine chemistry aqua of the factory to be suffused with to wait the trouble. So, from a fluid for come of well, first at gather the spirit station to carry on take off in addition to the miscellaneous quality of machine of operation, then enter to lose to annoy the trunk line.Gathering to annoy station is a link that the natural gas loses the system at gather in the importance, it carries on reduce expenses to the weather that each spirit well transport respectively, separate, calculate, then concentrate the importation to gather the windpipe line.This design lieutenant general has the five people well into and should gather to annoy the station, importing the pressures all higher, pass by to reduce expenses to adjust to press, lower pressure, then has been separated the machine to take off the drop of water imply in a natural gas. Then calculate the juniors to go in to go together with the spirit station.Keyword:Natural gas Change the hot machine Separate the machine Take care of the path 目录绪论 .5Chap 1 工艺设计说明书 .61.1 概述 .61.2 分离器的选用 .71.2.1 选用说明 .7西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 3 页1.2.2 分离器的设计说明： .71.3 关于换热器的设计说明 .81.3.1 换热器的作用 .81.3.2 换热器中流体的流动形式 .81.3.3 换热器设计计算 .91.4 装置平面布置图设计说明 .91.4.1 设计原则 .9Chap 2 工艺计算书 .102.1 节流前后是否形成水化物判断 .102.1.1 天然气的有关参数： .102.1.2 一级节流 .112.1.3 二级节流 .122.2 换热器的设计计算 .122.2.1 计算所需参数 .122.2.2 计算热负荷 .142.2.3 计算平均温差 t .152.2.4 计算总传热系数 .152.2.5 所需换热面积的计算 .192.2.6 外壳直径的选择 .192.2.7 换热器内压降的计算 .202.3 节流阀的选择计算 .222.3.1 一级节流 .222.3.2 二级节流 .232.4 分离器的设计计算 .242.4.1 各井来气在分离器处的压缩系数： .242.4.2 计算 K 值 .242.4.3 气体负荷约束 .242.4.4 液体负荷约束 .252.4.5 计算长径比 .252.4.6 分离器壁厚计算 .262.4.7 分离器进出口管径 .272.5 管径的选择与壁厚的校核 .272.5.1 井口到一次换热器前，一次换热后到一次节流前 .282.5.2 一次节流后到二次换热前和换热后到二次节流前 .302.5.3 二次节流后 .302.6 阀门的选择 .312.6.1 安全发的选择计算： .312.6.2 截止阀、闸阀的选择： .342.7 汇管的选择设计计算 .34谢辞 .35主要参考资料 .36绪论二十一世纪为天然气的世纪，天然气是优质的燃料和化工原料。作为燃料，它燃烧完全，单位发热量大，燃烧后产物对环境影响小；作为化工原料，它洁净，质优，成本低，可用它生产多种精细化工产品和高附加值产品，天然气的以上特性是它深受用户青睐的原因。天然气在世界能源结构中所占的比例不断上升，据统计 1970 年为西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 5 页17.7%， 1980 年为 18.8%，1990 年为 21.5%，2000 年为 22.3%，预计 2010 年为24.3%。我国是天然气资源丰富的国家之一，天然气远景储量约达 38 万亿立方米，其中陆上占 79%，海上占 21%。虽然我国有丰富的天然气资源，天然气的利用却严重滞后，在能源结构中仅占约 2%，而工业发达国家一般为 30-40%。我国仍然处于以煤为主的能源结构，随着国民经济快速发展，己带来一系列严重问题，如环境恶化，交通运输不堪重负，人民生活质量不高,等。由于我国油资源己不能满足经济发展的需要，我国己成为油品进口国，并且进口比重在不断上升。能源结构调整已迫在眉睫，国家确定能源结构将进行战略性调整，使煤、油、气的应用比例趋于合理。目前启动的西气东输工程就是能源结构调整的序幕，今后几十年内天然气的使用百分比将持续快速地上升，在2015 年前后，预计将达到 10%以上。天然气采出后，首先要经过矿场处理，处理后脱去其中的水份以及一些杂质成份。然后将处理后的纯净天然气输进管线运送到各个城市。在城市里再将它分别输往各个私营公司，工厂及居民家中。集气站是天然气集输系统中重要的一个环节，它对各气井输送来的天气分别进行节流，分离，计量，然后集中输入集气管线。从井中出采燃气，常带有一部分液体和固体杂质，如凝析油，游离水或地层水，岩屑粉尘等。这些机械杂质具有很大的危害性，不仅腐蚀设备，仪表，管道，而且还可以堵塞阀门，管线，影响正常生产；也可能造成油气处理厂的塔器化学溶液的污染和液泛等麻烦。所以，从井场来的流体，首先在集气站进行脱除机械杂质的操作，然后再进入输气干线。本设计内容包括换热器，分离器，节流阀等的设计选择计算。所设计的流程属三口井集气流程，如不是三口井，只需改变汇管个数和规格就可以了。Chap 1 工艺设计说明书1.1 概述根据原始数据,将会有三口井的来气进入该集气站。三口井的来气都比较高，要经过节流阀来降压，设计要求出站压力不低于 6MPa，我们可以把出站压力定为 6MPa。三口井的来气压力分别为 15.0MPa，14.0MPa，11.0MPa,前面两口井的压力都在14MPa 以上，第三口井的压力为 11.0MPa。在设计是考虑到管径,壁厚不能太大,从经济上出发,可以定为前面两口井经一级节流降压到 10MPa,再经二级节流降压至 5MPa。经过初步计算，前两口井一级节流，二级节流前后都要产生水化物，第三口井一级节流后要形成水化物，有水化物就要用换热器进行加热。在换热器的选择设计中，本设计全部选用套管式换热器。根据节流后水化物形成温度，压降产生的温降，确定换热器换热后的终温，然后进行管程内径和长度等计算。尽管天然气中饱和着水，但是由于经过换热器加热后提高了天然气的温度，所以节流后不会形成水化物而影响生产。节流调压后的天然气，再经过分离器，脱出天然气中的所含水滴，孔板流量计测得流量，汇管集中，最后送入输气管线。设计中分离器选择卧式重力分离器。1.2 分离器的选用1.2.1 选用说明从井口出来的天然气，常含有凝析油和水等，如果不经分离器的话，将会影响正常生产。所以从井场中出来的天然气要在集气站内进行分离，才能进入输气管线。在本设计中，考虑到旋风式分离器结构复杂，造价昂贵，在重力式分离器能达到要求的分离效果的情况下，选择重力式分离器不仅经济，而且合理。又由于在处理大量产量的气体时，卧式分离器通常效果更大些。在分离器的重力沉降段，液滴垂直于气流方向向下沉降，液滴就更容易从气体连续相中沉降出来。在卧式分离器中，气液面比立式分离器的气液面要大些，液体趋于平衡时，从容液中出来的气泡就比较容易达到气体空间。从纯气体或液体的分离过程来看，卧式分离器将会是优先选用的。所以本设计选用卧式分离器。西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 7 页1.2.2 分离器的设计说明：(1)选择一个(t r)0 和(t r)w；(2)计算(h 0)max,如果没有其他可利用的资料，采用 500m 的液滴，即由方程，令其中 Dm500m,)(13. 02060gDthLmr得到： ；83.ax00tr(3)计算 ， ；AwwrrQt)(5.0(4)由 Z 关系图，确定系数 Z，( )；dh0(5)计算 ， ；maxdhmax0a)(注意： 取决于 ；wrwtQ)(,00(6)在满足气体负荷约束的条件下，计算小于 的 d 和 的组合。如果没有其他可maxLef利用的资料，使用 100m 的微滴，5.03104. mDgLgLef CPTZd或者 ；.4KQgLef (7)在满足油和水的停留时间约束的条件下，计算小于 的 d 和 Leff 的组合：max；wrrLef ttd)()(17602(8)估算筒体长度 Lss：（对气体负荷）0fLs（对液体负荷） ；ef34(9)选择合理的直径和长度，长径比（ ）通常在 34 之间。dLs3101.3 关于换热器的设计说明1.3.1 换热器的作用在节流时候微小的压力变化将会引起温度的变化，节流效应一般是冷效应，它将使天然气温度降低。为了避免生成水化物，利用热介质（水蒸气）在换热器内把天然气预热，以免节流后形成水化物而影响生产。1.3.2 换热器中流体的流动形式本设计采用套管式换热器，以饱和水蒸汽作为热流体，为易于排出冷凝液，加之它没有清洗和流速的要求，故饱和水蒸汽宜走壳程，天然气走管程。按照冷热流体的流动方向，换热器中流体流动形式可分为顺流式和逆流式。当顺流时，冷流体被加热到温度不可能高于热流体的最终温度，也绝不可能把热流体冷到冷流体的最终温度以下。而当逆流时，冷流体被加热到的最高温度由热流体的最初温度决定，热流体被冷却的最终温度由冷流体的最初温度决定。因此，逆流时，冷流体的温度变化可能比在顺流时要大些，这样可以充分利用能源，较为经济。在各自的入口 和出口 温度保持不变的条件下，逆流时的平均温度比,1t,2t顺流时要大，所以逆流比顺流合适一些。该设计中选用逆流式套管换热器。1.3.3 换热器设计计算(1)确定基本参数；(2)计算热负荷；(3)计算平均温差 ；t(4)计算(总) 传热系数；西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 9 页(5)所需管子传热面积的计算；(6)外壳直径的选择；(7)换热器内压力的计算；1.4 装置平面布置图设计说明1.4.1 设计原则(1)占地面积少；(2)设备布置规范；(3)设备与设备间的距离，要符合安全要求（防火、防暴）和操作要求；(4)考虑环境卫生。2.设计内容本集气站主要装置均露天安装，按照流程走向顺序布置。泵和仪表置于室内。Chap 2 工艺计算书2.1 节流前后是否形成水化物判断2.1.1 天然气的有关参数：(1)天然气的分子量：据参（二） iMy式中 M 天然气的分子量； 组分的摩尔或体积组分；iy 组分的分子量。