【《天然气脱硫塔的设计计算过程案例》3100字】

天然气脱硫塔的设计计算过程案例目录TOC\o"1-3"\h\u327371绪论 4241622原料气基础数据计算 6144132.1摩尔质量 6296392.2压缩因子的计算 7312842.3临界参数 9149932.4处理量 9158002.5平均密度 10271292.6粘度 10319402.7比热容 11243882.8绝热指数 1243442.9导热系数 12118102.10原料气基础数据汇总 14124783脱硫塔设计 1519973.1基础数据 1576703.2脱硫塔工艺计算 15207673.2.1脱硫塔的物料衡算 15282463.2.2脱硫塔的热量衡算 19139383.3脱硫塔结构设计 2275613.3.1塔板数的确定 2246483.3.2板间距和塔径 22316213.3.3塔板结构及板面布置 24149753.3.4塔板的流体力学性能校核 28262563.3.5塔板的负荷性能图 31227403.4塔附件设计 33190263.4.1塔体主要接管尺寸 3320823.4.2除沫器 3427963.4.3封头 3540953.4.4裙座 35296623.4.5人孔 3656514.5塔高计算 361绪论天然气的用途十分广泛但是主要的用途还是作为生活中的燃料，天然气可以制造炭黑，还可以通过化学加工生产化学药品，也可以通过化学反应生成液化石油气。天然气还会产生丙烷和丁烷它们都是目前世界上非常重要的工业原料。国家和地区的经济发展需要天然气作为支柱，为经济发展提供动力，带动经济发展改善空气质量。天然气具有无毒无害，因密度比空气低，使得它散发后不与空气混合，安全可靠，对环境污染小，供应可靠，价格低廉，热值高，这些都是天然气自身优越性质带来的优点，下面我对于天然气的优点进行更细致的总结。天然气对于人类社会的优点：（1）污染低对环境破坏小：天然气是优质洁净能源，从组成成分上看，天然气几乎不含硫和其他有害物质，在作为燃料时产生的二氧化碳相比于其他化石燃料要少很多所以在使用天然气时所造成的温室效应就会变弱，所以能从自身的组成成分和使用排放上根本的改善燃料使用对地球的环境影响；（2）价格低廉经济优势：天然气相比于其他能源，如煤炭在具有相同的热值时天然气的价格是相当的，但是天然气比煤炭更加的清洁环保，所以在相同价格是一定是优先选择使用天然气的；（3）使用过程中安全：天然气没有气味，也不会对人身体有毒害，密度轻于空气在发散之后不易与空气聚集形成爆炸，这使得天然气在使用过程中相比于煤炭和煤气就更加的安全；（4）能源利用率高使用高效：在发电利用过程中天然气热能的利用率非常的高，能够达到55%，相比于原油和煤炭，天然气的热能利用率远高于前二者，在工业中天然气的使用更加的安全，不会对设备造成磨损和损害，对于生产机器是一种变相的保护，对于产品的保护也是有作用的，好的机器能够产生更好的产品，使得产品的质量也有所提高。天然气是近几十年来兴起的能源，随着科技的发展，它在人类生活中所占据的地位也越来越高，越来越重要。有专家预言天然气会在21世纪中期取代石油作为能源使用的主流。天然气储量丰富也为世界各国的开采和使用提供了保障。但是天然气在来自地下的储集层时会含有H2S和水分，H2S是有毒气体，这些组分在作为燃料或者在日常使用中造成的后果不堪设想：硫化氢腐蚀性极强，并且含有剧毒，而且这种气体没有颜色十分的难识别，H2S还能够燃烧，一旦发生火灾H2S会燃烧生成SO2，SO2是有毒气体会对人体和环境造成破坏，并且H2S的强腐蚀性对于化工管道和设备也会有很大的影响，影响公司生产。如果发生泄漏不仅对环境会造成影响对于社会的经济的发展和人体健康也有十分大的影响。（2）天然气和水形成的水合物的形成会损害输气管道，从而阻塞管路，影响供给。综上所述在我们使用和天然气时一定要除掉有害组分，不然会对化工设备造成影响，对于人体的安全还有对于环境的保护方面都需要除掉天然气，除了来源于含硫天然气外，硫磺的另一来源主要矿物硫，硫磺不仅是生产三大强酸之一硫酸的主要原料，同时也是生产炸药，合成磺类药品，工业漂染消毒的主要原料。因此天然气净化后回收硫是十分必要的，减少成本提高经济收益。2原料气基础数据计算查相关资料[2,5]可知原料气中各组分在0℃，101.325kPa下的基础数据见表2.1。2.1摩尔质量由公式计算2.2压缩因子的计算=0.01572=93.5265由及查图2.1得多级因子τ=1K=0.89，=0.05，因此压缩因子2.3临界参数压缩系数（=0.88，=0.05）。2.4处理量由pV=ZnRT得，然后得到（），=52370.7645m3/d=2182.1152m3/h=0.6061m3/s2.5平均密度由公式可得：2.6粘度2.7比热容=1.5941kJ·m-3·K-1图2.5真实气体比热容校正图—101.325kPa下的定压比热容；—压力下的定压比热容；1cal=4.1868J2.8绝热指数=1.30342.9导热系数标况下的=25W·m-1·℃-1，由图2.7得：=1.2，则：=30.0W·m-1·℃-1=25.36W·m-1·℃-1图2.6天然气分子量与导热系数的关系为0.10MPa图2.7气体导热系数和压力修正值2.10原料气基础数据汇总3脱硫塔设计3.1基础数据3.2脱硫塔工艺计算3.2.1脱硫塔的物料衡算（1）脱硫塔进口原料气各组分的流量由公式得：表3.1脱硫塔塔底进口天然气各个组分组成组分摩尔流量(kmol/h)质量流量(kg/h)摩尔分率(%)质量分率(%)CH43810.784061136.40890.27579.4023C2H6158.55234767.6663.7566.1921C3H844.45031960.1271.0532.5457C4H1013.8881807.2320.3291.0484C5H123.4193246.7030.0810.3204C6+0.084437.2620.00200.0094He0.97092.9280.02300.0038N211.3975262.2910.27000.3406H2S1.815261.8530.04300.0803CO2175.9447743.2974.16810.0568总计4221.30676995.77100.0000100.0000H2S吸收量：0.0430－0.0004=0.0426%两者吸收率：28.02%，99.07%3.53(3)出塔组成为除上述脱除的则为出塔气的流量，即：H2S：1.8152－1.7983=0.0169kmol/hCO2：175.944－49.2995=126.6445kmol/h表3.3脱硫塔出塔气组成组分摩尔流量(kmol/h)质量流量(kg/h)摩尔分率(%)质量分率(%)CH43810.784061136.40891.383081.7796C2H6158.55234767.6683.80216.3775C3H844.45031960.1251.06592.6220C4H1013.8881807.2320.33301.0798C5H123.4193246.7060.08200.33000.00000.00000.00000.0000He0.97092.9280.02330.0039N211.3975262.2910.27330.3508H2S0.01690.5760.00040.0007CO2126.64455573.6243.03697.4556总计4170.12474757.56100100=24.2604m3/h=0.00674m3/s（5）3.2.2脱硫塔的热量衡算（1）MDEA溶液的比热容（2）对比压力则塔顶气的密度1.0cal/(mol·K)=1.0×4.1868=4.1868kJ/(kmol·K)=0.1869kJ/(m3·K)==0.1869＋1.5938=1.7807kJ·m-3·K-1（3）反应热MDEA与H2S，CO2反应热[8]分别为：1230kJ/kg；1425kJ/kg，因此脱硫过程中的总反应热为：1230×1.7983×34.076＋1425×49.2995×44.01=3.1671×106kJ/h3.3脱硫塔结构设计3.3.1塔板数的确定3.3.2板间距和塔径⑴板间距取塔板间距HT为600mm。⑵塔径的确定取板上液层高度hL=0.07m[7]。溶液的循环量：=24.2604m3/h=0.00674m3/s50%MDEA溶液的密度为8.68lb/gal=1040.0934kg/m3知（℉－32）×5/9=℃，1lb/gal=119.8264273kg/m3图3.350%及100%MDEA溶液的密度34.950kg/m30.6061m3/s，则有：0.1502图3.4塔的泛点关联图47.2333×10-3N/m＝47.2333mN/mm/s0.7×0.9562=0.6693m/s则塔经：m圆整为1.1m。m23.3.3塔板结构及板面布置3.3.3.1分块式塔板取弓形板径向距离（弧边到塔壁）f=20mm。3.3.3.2液流形式3.3.3.3塔板板面布置图3.5塔板的结构参数图（1）受液区面积与降液区面积=降液管面积=0.4600m2。（2）安定区宽度出口安定区宽度。（3）支撑区。（4）塔板开孔区由公式得：式中；；。2.7588×2=5.5176m2⑸气液接触区3.3.3.4溢流装置（1）溢流堰堰长堰长lw=1986mm。②堰高（2）降液管3.3.3.5浮阀塔的阀孔数及排列（1）阀孔直径直径=38mm。（2）阀孔数动能因子=9m/s·（kg/m3）1/2，可求阀孔气速：阀孔数可求：（3）阀孔排列及开孔率由图可知实际阀孔数为：320，阀孔气速阀孔动能因子m/s·（kg/m3）1/2<12m/s·（kg/m3）1/2开孔率<40%满足要求。3.3.4塔板的流体力学性能校核3.3.4.1塔板压降（1）干板压降由于，故（2）气体通过泡沫层的压力降0.5，则0.0325m3.3.4.2液沫夹带图3.7泛点负荷系统塔板的泛点率取64.5%。低于要求的80%，液沫夹带量满足<0.1kg液/kg气的要求。3.3.4.3液泛液体流经进口堰的压力降：所以

取降液管中泡沫层的相对密度=0.5，则降液管内充气液层高度：<m塔板不会发生液泛。3.3.4.4漏液取阀孔动能因子=2m/s·（kg/m3）1/2，此时漏液点气速：稳定系数>2.0，满足要求。3.3.5塔板的负荷性能图3.3.5.1过量液沫夹带线取泛点率=80%整理可得：3.3.5.2降液管液泛线时，将发生液泛。即：其中液体表面张力所造成的压力降和液面落差可忽略。带入整理得：3.3.5.3液相负荷上限线取=5s为液体在降液管中停留时间下限，其所对应的则为液体最大负荷上限。由可得：3.3.5.4严重漏液线阀孔动能因数下限取5.0m/s·（kg/m3）1/2，对应的阀孔气速为漏点气速即气相负荷下限。3.3.5.5液相负荷下限线取堰上液头高度=0.006m作为液相负荷下限条件，由公式：解得：=0.00082m3/s图3.8塔板负荷性能图由图可知1.01m3/s,故塔板的操作弹性为：操作弹性=，满足要求。3.4塔附件设计3.4.1塔体主要接管尺寸（1）气体接管管径已知气相流量为=0.6061m3/s，取气体在管内流速=10m/s（2）液体接管直径0.0756mm3/h=0.0048m3/s