【《天然气净化工艺中的闪蒸罐和再生塔设计计算过程案例》2000字】

天然气净化工艺中的闪蒸罐和再生塔设计计算过程案例目录TOC\o"1-3"\h\u159天然气净化工艺中的闪蒸罐设计计算过程案例 1210761.1闪蒸罐物料衡算 187391.2闪蒸罐尺寸计算 2131512再生塔塔底重沸器设计及校核 4203212.1工艺设计条件 4223142.2重沸器初选型 529642.3重沸器校核 5116352.4壳程压力降及安装高度 91.1闪蒸罐物料衡算⑴闪蒸气的组成和流量闪蒸气的组成和流量见表5-1。表5-1闪蒸气的组成及流量组成摩尔流量(kmol/h)质量流量(kg/h)C6+3.43291.00⑵闪蒸液的组成及流量闪蒸液为含有CO2、H2S的MDEA富液，其组成见表5-2。表5-2闪蒸液的组成及流量组分摩尔流量(kmol/h)质量流量(kg/h)摩尔分率(%)质量分率(%）CH40.00000.00000.00000.0000C2H60.00000.00000.00000.0000C3H80.00000.00000.00000.0000C4H100.00000.00000.00000.0000C5H120.00000.00000.00000.0000He0.00000.00000.00000.0000N20.00000.00000.00000.0000C6+0.00000.00000.00000.0000H2S71.52243.681.07000.0382CO22002.9188128.0429.964513.8201MDEA溶液4609.84549308.5368.965582.1417合计6684.27637680.25100.0000100.0000⑶闪蒸罐进出口各个组分的含量汇总闪蒸罐进出口各个组分的含量见表5-3。表5-3闪蒸罐进出口各个组分的含量汇总组分进闪蒸罐组分出闪蒸罐组分摩尔流量(kmol/h)质量流量(kg/h)摩尔流量(kmol/h)质量流量(kg/h)CH40.00000.00000.00000.0000C2H60.00000.00000.00000.0000C3H80.00000.00000.00000.0000C4H100.00000.00000.00000.0000C5H120.00000.00000.00000.0000C6+3.43291.003.43291.00He0.00000.00000.00000.0000N20.00000.00000.00000.0000H2S71.52243.6871.52243.68CO22002.9188128.042002.9188128.04MDEA溶液4609.84549308.534609.84549308.53总计6684.27637680.256684.27637680.251.2闪蒸罐尺寸计算该设计采用卧式罐，其尺寸可以由液体的停留时间计算[24]，即：式中—闪蒸分离器中要求的沉降容积，m3；—MDEA循环量，m3/h；—停留时间，min.由于富液中只含有少量C6+，因此用两相分离器，停留时间为10~15min[1]，取11min。则：

假设分离器的直径D=2.5m，则可以计算出闪蒸罐的长度：，取整1.0m此时体积停留时间为，满足要求。2再生塔塔底重沸器设计及校核2.1工艺设计条件重沸器工艺设计原始数据见表6-1。表6-1工艺设计原始数据表序号类型项目名称单位管程壳程1操作条件介质名称-水蒸气富MDEA溶液2流体质量流率Wkg/s2.30Wo=12.523入口温度℃1401204出口温度℃1651355操作压力P0kPa400706气化率y--0.057结垢热阻m2·K/Wri=0.00012ro=0.000208热负荷W--9物理性质液体比热J/(kg·℃)4182.83862.910液体粘度Pa·s0.1×10-30.5386×10-311液体密度kg/m3918.62988.412液体表面张力mN/m49.8539.4513液体平均气化潜热kJ/kg2130.5520.1614气体密度kg/m32.2454.23015气体粘度Pa·s0.01432×10-30.0238×10-316临界压力PCkPa-42002.2重沸器初选型由4.2.3可知重沸器的热负荷：取经验热强度，则重沸器的总传热面积为：从表6-1介质的物性参数及换热面积综合考虑，选用卧式热虹吸重沸器，加热管取mm×2.5mm[25]。初选重沸器型号为：AES2200-2.5-1260.8-6/25-4I，具体参数见下表：表6-2初选换热器相关参数项目数据项目数据壳径Ds(DN)2200mm管尺寸管程数NP(N)4管长L6m管数nt2023管心距Pt30mm中心排管数Nr30管排列方式正方形斜转45°管程流通面积Si0.0982m2传热面积A1260.8m2壳程流通面积So0.160m2板间距B220mm2.3重沸器校核⑴临界最大热通量对比压力：因为管束采用正方形斜转45°排列，故：取安全系数为0.7，W/m2。实际热强度：W/m2，小于临界最大热强度，所以选型合理。，由图6-1[10]可知设计点处于泡核沸腾区，满足要求。图6-1压力对临界最大热通量和临界温差的影响⑵沸腾传热系数①蒸汽覆盖参数管束直径：0.925m单位管长的外表面：0.0785m2/m2.413×10-4=0.3963则蒸汽覆盖参数：0.1855②压力函数Z=1.464③管内膜传热系数hio由表7-1可知：进出口气体流率2.30kg/s进出口液体流率2.30kg/s当量质量流率：=24.76kg/s当量质量流速：252.14kg/m2·s当量雷诺数：50428>5×104故Co=0.0265；n=0.8；m=1/3普兰特准数：0.61173561.75④变量Hi计算设计选用的是φ25mm×2.5mm，所以m2·K/W。2.4503×10-4408.11W/m2·K⑤有效平均温差20℃⑥设定壁温差△t初值10℃⑦进行△Tm1的迭代计算11.65℃式中Co—设备型式校核系数，卧式热虹吸重沸器取1.0；Φ—泡核沸腾传热系数校正系数，对纯组分或窄馏分取1.0，对于宽馏分。>0.1℃，令10.835℃带入上式继续迭代得：14.372℃。⑧计算泡核沸腾传热系数157.210W/(m2·K)⑶总传热系数及换热面积总传热系数：113.49W/(m2·K)换热面积： m2 换热面积余量：按计算换热面积计算热强度：W/m2小于最大临界热强度，设计可行。2.4壳程压力降及安装高度重沸器管壳程管道的相关参数见表6-3。表6-3重沸器管壳程管道的相关参数项目名称单位项目带入值结果管程进出口管直径m进口-0.15出口-0.15壳程进出口管直径m进口-0.25出口-0.30入口管线当量长度m壳程根据设备安装位置估算，包括大小头、直管段、弯头等25出口管线当量长度m壳程根据设备安装位置估算，包括大小头、直管段、弯头等35⑴重沸器入口管线的摩擦损失入口管嘴流通面积：0.04906m2入口管质量流速：251.1977kg/m2·s入口管雷诺数：109271.78>4000入口管线摩擦系数：0.02505入口管流速：0.2582m/s入口管线的摩擦损失：3.4047×10-4(25＋HX)⑵重沸器出口管线的摩擦损失气液混合物平均密度：78.2381kg/m3气液相混合物平均粘度：0.2587×10-3Pa·s出口管流通面积：0.07065m2出口管流速：2.2650m/s出口管雷诺数：205499.76>4000出口管线摩擦系数：0.02172出口管线的摩擦损失：⑶重沸器壳程流体的静压头平均密度：533.32kg/m3静压头：1.187m液柱⑷重沸器出口管线内流体的静压头卧式重沸器压力平衡如图6-2所示。图6-2卧式重沸器压力平衡示意图取H1=0m，H2=3.5m，则静压头：⑸重沸器壳程摩擦压力降已知管子当量直径：de=0.027m壳程折流板数：壳程流通面积