油气集输工程课程设计报告

1、油气集输工程课程设计报告摘要本设计中原料气压力为3MPa，温度 40，设计规模为 15 万方 / 天，要求脱水到 1ppm以下。根据同组同学分离器设计、吸附塔设计、再生气换热器设计以及管道设计设计并绘制双塔吸附脱水工艺流程图。其中分离器采用立式重力型分离器，吸附塔采用4A 型分子筛，换热器使用套管式塔设备。依据工艺流程设计，考虑天然气走向及当地风向，参考 GB50350-2005 油气集输设计规以及当地地势等相关条件，设计出符合石油与天然气防火规、建筑设计防火规、工业企业噪声控制规等有关规定的平面布置图。关键词：分子筛吸附塔平面布置工艺流程目录摘要 . .0目 录 . .11绪 论 . .22

2、参数设计 . .32.1天然气基础资料 .32.2天然气基础物性资料 .32.3设计围 .32.4设计依据 .33 工艺流程设计 .43.1设计要求 . .43.2设计步骤 .44选址及平面布置 . .64.1选址要求 .64.2平面设计 .95结 论 . .11参考文献 . .121 绪 论2003 年我国天然气产量达341 亿3m，消费量为301 亿3m，消费结构为化工34%、工3业燃料 29%、城市燃气 23%、发电 14%。2003 年化工用气量约为102 亿 m，主要用于生产化肥。其中以天然气为原料的合成氨和甲醇生产能力分别占总生产能力的20%和 25%。权威机构分析，天然气将是未来

3、世界一次能源中发展最快的品种，预计20012025年全球天然气消费年均增长率为2.2%（而同期原油的增长率为1.9%，煤为 1.6%）。2020年全球天然气消费量将达到4.34 万亿 m3，比 2001 年增长近 70%，天然气在世界一次能源中的比例将从2001 年的 23%上升到 2020 年的 25%。由此可知，提高天然气的质量是刻不容缓的事情。其中，天然气脱水是提升天然气质量的一个重要环节。天然气中含水量的降低可以减少管输压力，避免生产水合物堵塞管道，同时也避免与天然气中的酸性气体如二氧化碳、硫化氢等生产酸性液体腐蚀管道。就目前国国外的技术而言，总共将天然气脱水法分为三类：低温脱水法、溶

4、剂吸收脱水法、固体吸附脱水法。其中，吸附是用多孔性的固体吸附剂处理气体混合物，使其中一种或多种组分吸附于固体表面上，其他的不吸附，从而达到分离操作。水是一种强极性分子，分子直径（2.76? 3.2 ? ）很小。不同的多孔性固体的孔径是不同的，孔径大于3.2 ?的，都可以吸附水。吸附能力的大小与多种因素有关，主要是固体的表面力。目前工业上常用的吸附剂有活性氧化铝、硅胶、分子筛和活性炭等。其中除活性炭外，都可以应用于天然气脱水。本设计在前人的基础上，就固体吸附脱水法进行研究，在吸附脱水的理论基础上设计出双塔循环分子筛吸附脱水工艺流程，并选址布局。2 参数设计2.1天然气基础资料 天然气组成表 2.

5、1天然气组成成分表组分C1C2C3iC4nC4iC5nC5CO2N2H2OMol 71.38.396.011.242.210.640.792.534.212.14 进料温度： 40 进料压力： 3MPa 设计规模： 15 万方 / 天 要求脱水到 1ppm以下。2.2天然气基础物性资料表 2.2天然气基础物性表相对分子量相对密度拟临界压力拟临界温度压缩因子饱和含水量22.79kg/mol0.7869664.94Mpa234.4k0.91743mg/m3密度压力（ 3Mpa）温度（40）压力（101.325kpa）温度（0）29.2kg/m 31.05kg/m 32.3设计围根据科技学院油气集输

6、课程设计任务书，设计围为天然气吸附脱水工艺流程图，并根据当地的天气、地势进行选址，设计平面布置图。2.4设计依据 GB50350-2005 油气集输设计规石油与天然气防火规建筑设计防火规3 工艺流程设计3.1 设计要求 尽可能采用先进设备，先进生产方法及成熟的科学技术成就，以保证产品质量； “就地取材”，充分利用当地原料，以便获得最佳的经济效果； 所采用的设备效率高，降低原材料消耗及水电气消耗，以使产品的成本降低； 经济效益高； 充分预计生产的故障，以便及时处理，保证生产的稳定性； 充分考虑天然气进料性质、产品质量及品种，生产能力及今后发展； 设计流程尽可能采用循环法，尾气排放符合国家环境排放

7、标准。3.2设计步骤3.2.1设备参数表 3.1选用设备参数分离器吸附塔换热器类型立式类型4A 型分子筛类型套管式高度（ m）6.58高度（ m）8.280高度（ m）3直径（ m）1.645直径（ m）0.836长度（ m）8宽度（ m）1数量（个）2数量（个）2数量（个）1压缩机冷却器过滤器数量（个）1数量（个）1数量（个）13.2.2工艺流程简述图 3.1分子筛吸附脱水工艺流程图如图 3.1 所示，原料气进入脱水站后，先经进口分离器脱除液态水，分离后的天然气经分离器上方管道由分子筛吸附塔上方进入塔进行吸附脱水。经吸附塔脱水后的干燥天然气经过滤器一部分进入外输管网，一部分气体作为再生气，经

8、换热器加热到260进入再生塔，携带走再生塔中吸附的水蒸气，并从吸附塔上部经冷却器冷却，部分气态水蒸气液化，经分离器分离后的再生气经压缩汇集至进口分离塔循环分离、脱水。整个工艺流程中，天然气在进口分离器出口处液态烃及液态水总含量为0.04g/m3 ，其中液态水含量为 0.02g/m3 ，可以忽略。天然气在吸附塔入口处水蒸气含量为1.743g/m 3，出口理论水蒸气含量为0g/m3，符合干气输送条件。4 选址及平面布置4.1选址要求 油气集输站场址，应根据已批准的可行性研究报告或油气田地面建设总体规划以及所在地区的城镇规划、兼顾集输管道的走向确定。 站场的面积应满足总平面不知道的雪球，并应节约用地

9、。凡有荒地可利用的地区应尽量不占用耕地，为满足油气田滚动开发要求，可是当预留扩建用地。 工艺上相互关联的油、气、水处理站宜联合建设，形成多功能的集中处理站 区域布置根据石油天然气站场、相邻企业和设施的特点及火灾危险性，结合地形与风向等因素，合理布局。 天然气站场宜布置在城镇和居住区全年最小频率风向的上风侧。 天然气站场区域布置防火间距应依照表4.1 、表 4.2 进行布置。 天然气站场布置中应有生产区、办公区、辅助生产区、生活区四大部分。 站场总平面布置应充分利用地形，并结合气象、工程地质、水文地质条件合理，紧凑布置，节约用地。集中处理站的土地利用系数不应小于60%。 站场总平面布置应与工艺流

10、程相适应，做到场区外物料流向合理，生产管理和维护方便。宜根据不同生产功能和特点分别相对集中布置，形成不同的生产区和辅助生产区。集中处理站的布置也可以打破专业界线，对同类设备进行联合布置。表格 4.1石油站场与邻近建筑物防火距离（m）序号12345100 人以上的居100 人一下铁路相邻厂矿名称住区、村镇、公国家铁路工业企业的散居房屋企业共福利设施线铁路线一级10075705040二级8060604535油品站场、天三级6045504030然气站场四级4035403525五级3030303020一级120901206055液化石油气和二级100751006050天然气凝液站三级806080504

11、5场四级6050605040五级5045504035可能携带可燃液体的1201201208080火炬表 4.2石油库建筑物、构筑物之间的防火距离(m)3油泵房灌油间汽车灌油鹤管铁路油品装卸设施油品装卸码头桶装油品库房隔油池油罐 (v 为单罐容量 m)高架油序5000V10050000罐丙类油品150m及150m以号 500005000类油品油品油品品油品品油品类油品品油品品以下上123456789101112131415161718195高架油罐191511.57.56油泵房甲、乙类油品191511.5912127丙类油品14.511.597.51012108灌油间甲、乙类油品24191511

12、.5101212129丙类油品191511.5981210121010汽车灌甲、乙类油品24191511.5101515151511油鹤管丙类油品191511.5981512151212铁路油品装卸甲、乙类油品24191511.515881515151513设施丙类油品191511.5912881512151214油品装卸码头甲、乙类油品4737.53026.520151515151515202015丙类油品3326.522.522.515151215121512201516桶装油品库房甲、乙类油品24191511.5151212121215158815151217丙类油品191511.591

13、21210121015128815121210L8隔油池324191511.515151020152015252025201510150m及以下1932822.5191520201525202520302530252015150m以上20消防泵房、消防车库3326.522.51920121012101512151225202015202521露天变配电所10kV及以下1915151520151020102010201020101510152022变压器10kv以上2923232330201530203020302030202010203023独立变配电间和中心控制宜191511.511.515

14、121015101510151015101210152024铁路机车走行线2419191920151220152015201520151510152025有明火及散发火花的建筑物、构3326.526.526.5302015302030203020403030203040筑物及地点26油罐车库2822.5191520151215122015201520151510152027围墙14.511.57.56B10510515515555101028其他建筑物、构筑物24191511.5121210121015101510151212101515注： 1. 序号 1、2、 3、 4的油罐，系指储存甲类

15、和乙 A类油品的浮顶油罐或浮顶油罐、储存丙类油品的立式固定顶油罐、容量大于3B类油品的立武固定顶油罐，序号l 、2、3、4的距离应增加 30；对于50m的卧式油罐。对于储存乙34的距离可减少 30。容量等于或小于 50m的卧式油罐，序号2. 储油区油泵站采用棚式或露天式时，甲、乙、丙A类油品泵棚或露天泵应布置在防火堤外，其与序号1、2、3、4的油罐间距可不受本表限制，与其他序号的建筑物、构筑物间距以油泵外缘按本表油泵房与其他建筑物、构筑物间距确定。丙 B类油品露天泵可布置在丙 B类油品罐组的防火堤。3. 灌油间与高架油罐邻近的一侧如无门窗和孔洞时，两者之间的距离可不受限制。4. 密闭式隔油池与

16、建筑物、构筑物的距离可减少50；油罐组的隔油池与油罐的距离可不受限制。5.四、五级石油库各建筑物、构筑物之间的防火距离，除序号1、 2、3外，可减少 25。336.序号 l 、2、3、 4储存甲、乙类油品的油罐至河 ( 海) 岸边的距离：当单罐容量等于或小于( 海) 岸边的距离：当单罐容量等于或小1000m时，不应小于 20m；当单罐容量大于1000m时，不应小于 30m。储存丙类油品的油罐至河3315m。其他各序号的建筑物和构筑物 ( 序号 27号除外 ) 至河( 海) 岸边的距离不应小于 10m。于 500m时，不应小于 12m；当单罐容量大于500m时，不应小于7.仅用于卸车作业的甲、乙

17、类油品铁路油品装卸线，本表距离可减少25。8. 与油品泵房相毗邻的变配电间至石油库各建筑物、构筑物的防火距离与油品泵房相同。9. 上述折减不得叠加。4.2平面设计根据选址要求及天然气消防安全等相关规定，绘制平面布置图4.1 所示。图 4.1站场平面布置图如图 4.1 所示，本站场总面积为125m175m=21875，共分为四个区域。分别是位于站场中心的生产区 （占地约为总面积的65%），设备区（即辅助生产区），办公区（包括办公室、会议室及活动室） ，职工宿舍区（即生活区） 。其中生产区与办公区、设备区的防火距离为 35m至 40m，与员工宿舍的防火距离约为75m。场站设西门、北门两个门，西门主

18、要为参观大门，北门为员工出入后门。两门均设置在上风口。西门外设停车场，员工宿舍区设篮球场。站场绿化面积占总面积的10%，呈环形靠墙而建。5 结 论本次小组设计任务为天然气分子筛吸附脱水工艺设计，本人具体负责工艺流程及平面布置设计。在本次设计过程中，本人查阅了大量资料。从熟悉CAD操作到绘制出工艺流程图和平面布置图。 其中，在工艺流程设计中， 经查阅资料， 采用双塔交替脱水工艺，并在吸附脱水前设置气液分离器，先用重力式脱除液态水再用分子筛吸附塔脱除气态水。本次设计结果，经计算，符合脱水到1ppm以下的设计要求。在平面布置图中，根据设计规模15 万方 / 天设计出五级站场，并查阅相关资料设计防火距

19、离。在平面布置图中，总共包括四个区域，既可以满足生产需要，也可以满足员工生活需要。参考文献1 梁平 王天祥 . 天然气集输技术 M. 北京：石油工业， 2008.52 蒋洪 武 . 原油集输工程 M. 北京：石油供应， 2006.13 GB50350-2005 油气集输设计规 . 北京：中国计划， 2005.94 石油化工消防安全距离规5 石油天然气站场区域布置防火间规袁节膅薂羄肅 蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈 膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿 肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿 蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈 莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈 蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀 螁螃羇葿螀袅 膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃