【《天然气脱水塔设计计算》1800字】

第第页天然气脱水塔设计计算1.1工艺参数根据同类装置生产参数，假设吸收剂的入塔温度为41℃，脱除酸气的天然气进脱水塔温度为33℃，塔顶气体35℃，脱水后水露点小于-13℃，压力为4.2MPa。1）计算湿天然气进吸收塔含量查得天然气得含水量：QUOTEWhc=0.80kg10查得CO2，H2S的含水量：WW则原料气中的水含量：W=0.985(YhcWhc+YCO2WCO2）QUOTE干气离开吸收塔的水含量干气离开吸收塔的水含量水含量在23℃，4.8MPa条件下为0.0247QUOTEkg103m3原料的脱水率是指脱水前的水含量减去脱水后的水含量，即δ=式中：QUOTEWin－原料气本身的水含量，kg/103W3）脱除的水含量为：QUOTEWin-Wout=0.79-W=131.644）脱酸气的计算QUOTEV=3.0×106-(3.0表1.1湿气各组分分数组成CH4C2H6C3H8iC4H10nC4H10iC5H12合计mol%91.38303.80211.06590.33300.00000.0820100组成HeC6+N2CO2H2SH2Omol%0.02330.00000.27333.03690.00040.0523脱除酸气后新的QUOTEM-M-QUOTEM-=iXiM5）确定甘醇溶液的浓度取平衡露点温度为QUOTE-23℃-23℃，查阅《天然气净化原理与工艺》得到使用的甘醇浓度为99.3%6）吸收剂量的确定则根据假设的理论板数，计算得到的脱水率，查阅《天然气净化原理与工艺》知三甘醇的循环流量为0.0495V=131.64×0.0495=6.517）QUOTE气相负荷的确定气相负荷的确定TP天然气压缩因子计算公式Z=天然气QUOTEω'ω'ω`=ZZ=脱除H2S的量为：QUOTE0.0253×34.076=0.8621kg/h0.0253×脱除CO2的量为：189.9668×44.01=8360.44查得QUOTEρco2=1.977gLρco2=1.977g计算可得体积流率为：CO2：QUOTE8360.441.977=4228.85m3hH2S：QUOTE0.86211.19=0.7244m3h脱除酸气后的天然气处理量：W=脱除酸气的总物质的量：n=体积流率为：V=1.2脱水塔的工艺计算1.2.1塔板的工艺计算本次设计选择泡罩塔，吸收塔工艺计算参考《塔的工艺计算》。（三甘醇循环量0.0495QUOTEm3/kgm3/kg水，QUOTENe=1Ne=1时，查图得脱水率小于0.96，QUOTENe=1.5Ne=1.5时，查图得脱水率为0.97，符合脱水要求，所以实际塔板（取板效率为25%1）最小齿縫面积QUOTEAsAs三甘醇的密度为：气体密度为：QUOTEρg=PMZRT=39.42A选择齿轮需要以气象复合为标准来确定，气象负荷大，所以选梯形。A式中QUOTEAs—As—最小齿缝面积，m2QUOTEVg—气相流率m3QUOTEhs—齿縫高度，m2）鼓泡面积QUOTEAbAbA式中QUOTEAb—鼓泡面积AQUOTEm—鼓泡面积与齿縫面积之比m—鼓泡面积与齿縫面积之比，mQUOTEAb=mAs=3.29×3）计算塔径取鼓泡面积占塔截面积的60%，D计算后QUOTED=2.2mD式中：QUOTED'—估算塔径，米D2）塔板面积布置（1）溢流堰尺寸的计算由于塔径较大，塔的中间会有液体流下会用不到溢流堰，流动形式采用单流。l=AA则弓形降液管Wa为：QUOTEWd=0.15×2.2=0.33m2则一个泡罩的面积为：QUOTEab=0.03375m2a则总鼓泡面积与每一泡罩面积之比即为鼓泡数：QUOTEn=Abab=2.171因为鼓泡排列方式共有三种，选用正三角排列，QUOTE总降液管面积占截面积的比例为：总降液管面积占截面积的比例为：A2（2）QUOTE溢流堰强度溢流堰强度计算得VL=6.95m3/hL`=（3）QUOTE降液管底部到塔板得距离：降液管底部到塔板得距离：取QUOTEUd=0.3msQUOTES=Ll×Ud（4）QUOTE溢流堰上液层高度how溢流堰上液层高度h溢流堰选择齿形堰，堰深QUOTEhn=0.015mhn则堰上液体高度为：h（5）静液封QUOTEhsshssQUOTEhds=0.055m,hh（6）溢流堰高度QUOTEhowhowh式中：QUOTEhsk—泡帽底隙，取0.005m;QUOTEhsr—齿縫下缘至泡帽下缘的距离，取0.005m1.2.2水力学计算（1）QUOTE气相通过泡帽升气管及环形面积压力降hrc气相通过泡帽升气管及环形面积压力降hhQUOTE求得升气管中气体流速：求得升气管中气体流速：W故h式中：QUOTEK—阻力系数，取0.3K—阻力系数，取QUOTEWr—升气管中气体流速，msQUOTEA-升气管面积，0.07305m2（2）QUOTE齿縫压力降hso齿縫压力降h查得一个齿缝面积为0.01025QUOTEm2m2齿缝总面积为所有齿缝A当齿缝开到最大时，求得得气体负荷为最大，即QUOTEVmax=1.57×AshФ=h（3）QUOTE液面梯度∆液面梯度∆LQUOTEF=1.05VgρgD依据QUOTEhw=96.6mm,hsk=15mmQUOTE∆'=0.00020米液柱每排泡帽∆'=0.00020米液柱每排泡帽，QUOTEC因为泡罩的排列方式选择正三角形状，所以经过计算共有10排则：Δ=式中：QUOTE∆—液面梯度，米液柱；∆—液面梯度，米液柱；QUOTEnX—泡帽排数；nQUOTECϑ—液面梯度校正系数；CQUOTE∆'—未经校正的液面梯度，mH（4）气相通过液层的压力损失QUOTEhlhlW0.82得QUOTEβ=0.63β=0.63，气相通过液层的压力损失QUOTEhlhl为：QUOTEht=βhss+how+Δz=0.63×H（5）QUOTE蒸汽分配比蒸汽分配比Δ代入得：Δ（7）塔板进入的液体通过泡罩的漏液取QUOTE升气管高度为hr=65mmh若此处不发生漏液应符合：HHh可得QUOTEHt+hsr'>（8）QUOTE降液管中液面高度Hd降液管中液面高度H计算液体流经降液管的压力损失hd为;hd=1.65×10−8求QUOTE降液管中液面高度Hd降液管中液面高度HdHd=Ht当QUOTE2Hd≤H+hwHQUOTE2×0.1557<0.6+0.0562×0.1557<0.6+0.056因为QUOTE0.3114<0.60560.3114（9）QUOTE停留时间τ停留时间ττ=1.2.3塔板性能负荷图（1）过量液沫夹带线e=δ=45将QUOTE三甘醇的表面张力为代入上式得：三甘醇的表面张力为代入上式得：10%=h整理可得：19.1175V（2）降液管液泛线F查文献《塔的工艺计算》图4-18得Csb,已知QUOTEHT=0.6mHT=0.6mCV带入计算得：V（3）液相负荷上限线取QUOTEτ=5sτ=5s为液体在降液管停留时间下限，其所对应的则为液体的最大负荷上限。由QUOTEτ=AfHTLSL（4）QUOTE严重漏液线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符合下限。V（5）QUOTE液相负荷下限线液相负荷下限线取堰上液头高度QUOTEhowhow=0.006m作为液相负荷下限条件，由公式：h得：QUOTELSmin=0.00676m3由以上数据画的脱水塔塔板性能负荷图，如图1.1所示图1.1脱水吸收塔负荷性能图则QUOTE操作弹性为：操作弹性为：操作弹性=操作弹性控制在3~5，设计的脱水塔操作弹性为2.24，塔板设计正确1.3QUOTE脱水塔的尺寸计算脱水塔的尺寸计算由D=2.2m，HT=0.6m，N=12，则利用塔高计算公式计算得：H=式中：QUOTEHdHd—QUOTE塔顶空间，取0.9m塔顶空间，取0.QUOTEHfHf—QUOTE进料孔处板间距，取1.0m进料孔处板间距，取1.0QUOTEHb—塔底空间，取2.0mQUOTEHt—板间距为0.6m