——天然氣凈化再生塔的計(jì)算目錄TOC\o"1-3"\h\u10248天然氣凈化再生塔的計(jì)算 1142261再生塔設(shè)計(jì) 2197301.1再生塔工藝計(jì)算 270171.1.1物料衡算 2128751.2.3熱量衡算 373331.2.4塔板數(shù)確定 4293201.2再生塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 431331.2.1板間距和塔徑 477951.2.2塔板結(jié)構(gòu)及板面布置 7300761.2.3流體力學(xué)性能校核 1011071.2.4塔板的負(fù)荷性能圖 1295151.3再生塔附件的尺寸確定 15325061.3.1塔體中主要的接管尺寸 1539021.3.2除沫器 16197891.3.3封頭 16119641.3.4裙座 16161411.3.5人孔 1766391.4塔體高度的確定 17104281.5再生塔尺寸設(shè)計(jì) 1854172閃蒸罐設(shè)計(jì) 19245352.1閃蒸罐基礎(chǔ)數(shù)據(jù)計(jì)算 191592.2閃蒸罐設(shè)計(jì) 211再生塔設(shè)計(jì)1.1再生塔工藝計(jì)算1.1.1物料衡算1）塔頂氣體組成因?yàn)樗釟獾脑偕葹?9%，則塔頂酸氣：塔頂水蒸氣的摩爾流量：表4-1再生塔塔頂氣體組成及流量2)塔底MDEA貧液組成塔底酸性氣體含量： 表4-2再生塔底MDEA貧液的組成及流量1.2.3熱量衡算1）回流液汽化熱量水蒸發(fā)潛熱：回流液汽化所需熱量：2）MDEA溶液吸收熱量由得MDEA溶液進(jìn)出塔時(shí)比熱容分別為：取進(jìn)出口比熱容及質(zhì)量流量平均值作為計(jì)算值：kg/h3.6176kJ/(kg·K)MDEA吸收熱量：3）酸性氣體再生熱因?yàn)镠2S、CO2的反應(yīng)熱分別為：1230kJ/kg、1425kJ/kg，則酸性氣體再生熱：4）再沸器熱負(fù)荷本設(shè)計(jì)中結(jié)合實(shí)際考慮。決定熱損失取5%，則：1.2.4塔板數(shù)確定此設(shè)計(jì)還是采用浮閥塔作為再生塔，查文獻(xiàn)可知，進(jìn)料口通常在20塊左右塔板之上，本設(shè)計(jì)中取20塊，考慮實(shí)際情況，決定在進(jìn)料口之上再添加四塊。因此，從第五塊開始進(jìn)料，總塔板個(gè)數(shù)為24。浮閥塔在實(shí)際的應(yīng)用中塔板的效率比較高，生產(chǎn)能力也很大，并且浮閥塔的投入成本也相對(duì)較少，有明顯經(jīng)濟(jì)效益優(yōu)勢(shì)，因此這里選擇浮閥塔。1.2再生塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1.2.1板間距和塔徑1）溫度浮閥塔的全塔平均溫度是根據(jù)塔頂溫度以及塔底溫度的加和再除以2，因?yàn)榇颂幦∷敒?2℃，塔底為121℃，所以：106.5℃2）全塔氣體平均摩爾質(zhì)量由得：29.8810kg/kmol由于MDEA溶液的沸點(diǎn)明顯高于此處的塔底溫度，因此有水蒸氣能在浮閥塔的底部的氣相中，則水蒸氣的平均摩爾質(zhì)量為18.015kg/kmol。全塔氣體的平均摩爾質(zhì)量：3）全塔氣液平均密度由于該浮閥再生塔是操作條件是低壓高溫，因此可以近似看作理想情況處理全塔氣體平均密度：查相關(guān)文獻(xiàn)可知：MDEA溶液的密度在110.5℃時(shí)50%時(shí)4）液體表面張力5）板間距本次設(shè)計(jì)中取6）塔徑的確定常壓下可取板上液層高度，精餾段： 查圖得：0.1188氣體負(fù)荷因子：液泛氣速：塔徑：提餾段：液相平均摩爾質(zhì)量：進(jìn)料MDEA溶液的平均摩爾質(zhì)量：塔底MDEA溶液的平均摩爾質(zhì)量：平均摩爾質(zhì)量：同理：塔徑：塔截面積：實(shí)際空塔氣速：1.2.2塔板結(jié)構(gòu)及板面布置1.2.2.1分塊式塔板由于此處設(shè)計(jì)中塔徑為2.0m，在0.9m之上，因此使用分塊式塔板，如下：表4-3塔板分塊數(shù)目表因此可取弓形板弧邊與塔壁之間徑向的距離為：1.2.2.2液流形式液流形式取單流型。表4-4不同塔徑單流型時(shí)液體流量由內(nèi)插得：1.2.2.3塔板板面布置表4-5塔板的系列參數(shù)1）受液區(qū)和降液區(qū)2）安定區(qū)此處設(shè)計(jì)取3）支撐區(qū)此處設(shè)計(jì)取4）塔板開孔區(qū)由得：；；。5）氣液接觸區(qū)1.2.2.4溢流裝置設(shè)計(jì)1）溢流堰長以及高的計(jì)算（1）堰長查文獻(xiàn)此處設(shè)計(jì)取堰長（2）堰高此處設(shè)計(jì)的操作條件是低壓，所以此處可取若此處選用平直堰，則其中平直堰的液層高度：設(shè)計(jì)合理。2）降液管尺寸確定由于通常情況下hw比h0高0.006m,因此。由，則在降液管底隙中，流體的速度：設(shè)計(jì)合理。在已知降液管內(nèi)的清液的高度與降液管內(nèi)流量的大小的條件下，再通過降液管內(nèi)面積與清液高度的乘積再除以流體流量即可用來確定管中液體停留時(shí)間：

s3）受液盤及進(jìn)口堰此處設(shè)計(jì)決定使用0.05m深度的凹型受液盤。1.2.2.5浮閥再生塔中閥孔數(shù)目的確定和閥孔排列設(shè)計(jì)1）浮閥再生塔中閥孔直徑的確定：此處設(shè)計(jì)中浮閥選擇直徑為0.039m的被廣泛應(yīng)用的F1型。2）浮閥再生塔中所用閥孔數(shù)目的計(jì)算：此處設(shè)計(jì)中取F0=10，則浮閥再生塔中閥孔的氣速為：數(shù)目：3）排列的方式設(shè)計(jì)和開孔率計(jì)算：此處設(shè)計(jì)選擇分塊式塔板，因此浮閥再生塔中閥孔的排列方式可選擇為等腰三角排列，以及閥孔之間中心點(diǎn)距離可取為0.075m。根據(jù)，則根據(jù)浮閥塔塔板的開孔面積可以用來計(jì)算閥孔排列中等腰三角形的高為：，因此，計(jì)算閥孔排列方式中三角形的高為0.256m。根據(jù)以上計(jì)算可畫閥孔草圖，則實(shí)際閥孔數(shù)為614閥孔的氣體速度：4）閥孔動(dòng)能因子：因此，此處設(shè)計(jì)合理。5）浮閥塔的閥孔開孔率為：<40%因此，此處設(shè)計(jì)合理。1.2.3流體力學(xué)性能校核1.2.3.1塔板壓降1）塔板干板壓降計(jì)算臨界的閥孔氣體速度計(jì)算：因?yàn)椋裕?）氣體通過泡沫層的壓力降：此處設(shè)計(jì)取0.5，則3）克服液體表面張力的壓力降：在通常條件下由于比較小，因此在計(jì)算中可以當(dāng)作等于零處理。所以用泡沫層壓力降以及干板壓力降的加和即可求得單板的壓力降為：由上已知求得單板壓力降，則全塔的壓力降為全塔的塔板數(shù)與單板壓力降的乘積：1.2.3.2塔板上的液體被塔中的氣流以物沫形式帶到上一層塔板的量計(jì)算液相流程長度：；塔板上的液流面積：則此處物性系數(shù)=1；查文獻(xiàn)可知泛點(diǎn)負(fù)荷因數(shù)為0.15，則泛點(diǎn)率：因此可知可知塔板要求的泛點(diǎn)率高于此處計(jì)算比較可知，所以此處設(shè)計(jì)合理。1.2.3.3液泛氣體在塔板中自下而上流動(dòng)，液體在塔板中從上往下流動(dòng)，當(dāng)氣體流速達(dá)到一定成都后，會(huì)阻礙液體向下流動(dòng)，這種現(xiàn)象被稱作液泛。通常情況下塔板的液泛用降壓管的內(nèi)液層高度可以計(jì)算。在此處設(shè)計(jì)中塔板中液面落差比較小，可以作為零處理，并且由氣體從下而上通過時(shí)的壓力降以及液體在降液管中向下流動(dòng)時(shí)所受到的阻力可以計(jì)算出液體在降液管底隙中流動(dòng)時(shí)的壓力降為：液體流經(jīng)進(jìn)口堰的壓力降：。降液管中泡沫層在此處設(shè)計(jì)中可以取得相對(duì)密度為0.5，因此可以計(jì)算出降液管內(nèi)充氣液層高度：因此此處設(shè)計(jì)不會(huì)液泛。1.2.3.4漏液由于氣體向上流動(dòng)時(shí)流速不足，到一定程度后液體在塔板上無法積液，不能充分發(fā)生氣液反應(yīng)，從塔板的篩孔中直接流下。這種現(xiàn)象被稱作漏液。此處設(shè)計(jì)中取孔動(dòng)能因子為5，則：則可求得穩(wěn)定系數(shù)為：1.2.4塔板的負(fù)荷性能圖1.2.1.1過量液沫夾帶線此處泛點(diǎn)率取為80%，則：化簡：1.2.1.2降液管液泛線當(dāng)降液管內(nèi)充氣層高度時(shí)，將發(fā)生液泛。即：此處設(shè)計(jì)中由于塔板上的液體表面張力比較小，因此可以看作為零處理，同理：為0?；啠?.2.1.3液相負(fù)荷上限線此處設(shè)計(jì)取停留時(shí)間為5秒，則根據(jù)：1.2.1.4嚴(yán)重漏液線此處設(shè)計(jì)中閥孔動(dòng)能因數(shù)下限取，對(duì)則：1.2.1.5液相負(fù)荷下限線取堰上液頭高度=0.006m作為液相負(fù)荷下限條件，由公式：解得：=0.0017圖4-1塔板負(fù)荷性能圖由圖可知5.5m3/s,故塔板的操作彈性為：操作彈性=，滿足要求。1.3再生塔附件的尺寸確定1.3.1塔體中主要的接管尺寸1）再生塔體中氣體接管管徑設(shè)計(jì)以上計(jì)算可得氣相流量，氣體在管內(nèi)流速取為10m/s，則：2）液體接管直徑取管道內(nèi)流動(dòng)速度為1.5米每秒，則進(jìn)料管、回流液管直徑進(jìn)料管管徑：因?yàn)榇颂幵O(shè)計(jì)中塔徑大于0.8m，因此塔內(nèi)不易造成堵塞，優(yōu)先采用封閉性結(jié)構(gòu)，可以將塔壁焊死。此處設(shè)計(jì)可取流速為0.5，則塔釜出料管管徑：為了防止氣體逃逸可安裝防渦流擋板。表4-7防渦流擋板的結(jié)構(gòu)尺寸表4-8塔體主要接管結(jié)構(gòu)尺寸（無縫鋼管）1.3.2除沫器為了有效地保證氣體的純度，應(yīng)使用除沫器降低夾帶損失，本設(shè)計(jì)中決定選用絲網(wǎng)除沫器，絲網(wǎng)除沫器在增大表面積，減輕質(zhì)量等方面有著明顯優(yōu)勢(shì)。根據(jù)，此處設(shè)計(jì)取K=0.201，則：操作氣速：=3.5437m/s直徑：選取HG/T21618絲網(wǎng)除沫器，規(guī)格為S1660-150SP20/201.3.3封頭此處設(shè)計(jì)選擇直徑為橢圓形封頭。表4-9橢圓封頭尺寸確定（mm）1.3.4裙座因?yàn)槿棺膬?nèi)徑比800mm大，所以本設(shè)計(jì)中選用圓筒型裙座，取壁厚為16mm。環(huán)內(nèi)徑：環(huán)外徑：在實(shí)際情況中，需要留出腐蝕余量，因此環(huán)厚度可取為18mm；裙座高度可取3m，地腳螺栓直徑為M24。1.3.5人孔在此次設(shè)計(jì)中結(jié)合實(shí)際情況，決定選用D=500mm的人孔，并且每五層設(shè)一個(gè)，因此人孔的個(gè)數(shù)為4。還應(yīng)在人孔附近的板間距設(shè)計(jì)為700mm，并且在裙座上應(yīng)開2個(gè)直徑為500mm的人孔，以便工作人員進(jìn)行檢修。1.4塔體高度的確定1）塔體頂部的空間設(shè)計(jì)在此次設(shè)計(jì)中取塔頂空間高度，并且將除沫器到塔頂間的距離設(shè)為0.9m。2）塔體底部的空間設(shè)計(jì)在此設(shè)計(jì)中決定取塔底空間高度。3）塔體高度的確定將前面所計(jì)算數(shù)據(jù)代入上式，所以塔高為：

1.5再生塔尺寸設(shè)計(jì)表4-10再生塔的尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果2閃蒸罐設(shè)計(jì)2.1閃蒸罐基礎(chǔ)數(shù)據(jù)計(jì)算圖5-1閃蒸罐的物料衡算草圖在此次設(shè)計(jì)中，閃蒸罐的設(shè)計(jì)壓力取為0.5Mpa，在脫硫塔設(shè)計(jì)中，塔底流出的MDEA富物流液為此處閃蒸罐進(jìn)料物料，則進(jìn)口物料的溫度為67.2℃