天然氣凈化裝置工藝中的脫硫塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算目錄TOC\o"1-3"\h\u62961.1基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 1285101.2脫硫塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 189561.2.1塔板數(shù)的確定 1216361.2.2板間距和塔徑 2159261.2.3堰及降液管 371541.2.4浮閥布置 3125971.2.5塔板的流體力學(xué)性能校核 5105521.2.6塔板的負(fù)荷性能圖 81.1基礎(chǔ)數(shù)據(jù)⑴進(jìn)入塔內(nèi)的天然氣的組成可在設(shè)計(jì)任務(wù)書中找到，可以得到每個(gè)組分的流量；⑵進(jìn)入脫硫塔的預(yù)分離器的天然氣溫度：20℃，壓力4.2MPa；⑶由于進(jìn)入塔的MDEA溶液的溫度不應(yīng)高于50℃且低于30℃，因此在塔中取貧液的溫度：30℃，質(zhì)量分?jǐn)?shù)：50%。1.2脫硫塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1.2.1塔板數(shù)的確定因閥盤與泡罩塔和篩塔相比具有高彈性，高效率和高處理能力的特點(diǎn)[6]，因此在此吸收塔再生塔優(yōu)先選擇了浮閥塔[9]。浮閥塔的塔板數(shù)應(yīng)根據(jù)原料氣中H2S、CO2含量、通過(guò)計(jì)算確定凈化氣體的質(zhì)量指數(shù)。根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，通常對(duì)于胺溶液的吸收塔取4—6個(gè)理論板，踏板效率為25%到40%，其實(shí)際塔板數(shù)在14-20[10]塊。本設(shè)計(jì)取理論塔板數(shù)Ne=5；塔板效率則塔板數(shù)為：1.2.2板間距和塔徑1）板間距考慮胺液易起泡的特點(diǎn)，不宜采用過(guò)小板間距，此設(shè)計(jì)取塔板間距HT為600mm。2）塔徑的確定2.8×106m3/d的天然氣在20℃，4.2Mpa下的流量為已知MDEA溶液的循環(huán)量：Lh=31.9393m3/h=0.0094m3/s原料氣密度：原料氣體積流量為VS=0.8852m3/s在設(shè)計(jì)中液層高度HL介于0.05—0.1m（常壓塔）取HL=70mm得HT-Hr=530mm圖3-4塔的泛點(diǎn)關(guān)聯(lián)圖查得C20=0.10MDEA的表面張力則最大允許氣速：實(shí)際氣速：則塔徑：塔系列標(biāo)準(zhǔn)為0.8，1.0，1.2，1.4等，則此處圓整為1.8m塔的橫截面積：m2實(shí)際空塔氣速：1.2.3堰及降液管堰長(zhǎng)lw一半根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定，對(duì)常用的弓形降液管：?jiǎn)我缌鱨w=（0.6~0.8）D取系數(shù)為0.7，則根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，取E=1.035時(shí)所引起的誤差能滿足工程設(shè)計(jì)要求時(shí)。所以液上堰層高度：>13mm符合要求堰高：降液管底隙高度h0在通常情況下比hw低6mm左右,因此可取h0=38mm。1.2.4浮閥布置在本次設(shè)計(jì)中，選用弓形降液管，塔板系列參數(shù)見(jiàn)表4-9[12]，塔板結(jié)構(gòu)如圖4-5所示。圖3-5弓形降液管寬度和面積取閥孔中心距為75mm排間距t=80mm選用33g的F-1型浮閥其孔徑為39mm取Wd=266.4mm取F0=9由則氣速：故浮閥個(gè)數(shù)N為：由于塔徑較小采用單逆流塔板取其中WS—破沫區(qū)寬度因在本次設(shè)計(jì)中采用了分塊式塔板，故使用等腰三角形叉排，由于塔徑D=1800mm，需采用分塊式塔板四塊，其中兩塊弓形板，一塊矩形板，一塊通道板。則有：mm浮閥排數(shù)：中間排：取22最外側(cè)14個(gè)作圖排列得：n=420個(gè)實(shí)際孔速：閥孔動(dòng)能因子：m/s·（kg/m3）1/2<12m/s·（kg/m3）1/2故實(shí)際閥孔排列合適、可用。開(kāi)孔率：18.71%<20%滿足工業(yè)生產(chǎn)要求。1.2.5塔板的流體力學(xué)性能校核1.2.5.1塔板壓降1）干板壓降臨界閥孔氣速：由于，故：2）氣體通過(guò)泡沫層的壓力降對(duì)浮閥塔取充氣系數(shù)0.5，則：3）克服液體表面張力的壓力降一般情況下，可忽略不計(jì)。故單板壓降：全塔壓降1.2.5.2液沫夾帶液相流程長(zhǎng)度：；塔板上的液流面積：；取物性系數(shù)=1；由圖4-7可知：泛點(diǎn)負(fù)荷因數(shù)0.15泛點(diǎn)率：圖3-7泛點(diǎn)負(fù)荷系統(tǒng)塔板的泛點(diǎn)率取10.91%。低于要求的80%，液沫夾帶量滿足<0.1kg液/kg氣的要求。1.2.5.3液泛通常塔板的液泛用降壓管內(nèi)液層高度來(lái)判斷?！迳弦好媛洳?，m，浮閥塔一般很小，可忽略不計(jì)；—?dú)怏w通過(guò)塔板的壓降，m液柱；—液體通流動(dòng)阻力，m清液柱。由于液體流經(jīng)降液管底隙的過(guò)降液管的壓力降：液體流經(jīng)進(jìn)口堰的壓力降：所以

取降液管中泡沫層的相對(duì)密度=0.5，則降液管內(nèi)充氣液層高度：<塔板不會(huì)發(fā)生液泛。1.2.5.4漏液取閥孔動(dòng)能因子=5m/s·（kg/m3）1/2，此時(shí)漏液點(diǎn)氣速：穩(wěn)定系數(shù)>2.0，滿足要求。1.2.6塔板的負(fù)荷性能圖1.2.6.1過(guò)量液沫夾帶線取泛點(diǎn)率=80%，此時(shí)整理可得：1.2.6.2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：其中：液體表面張力所造成的壓力降和液面落差可忽略。帶入整理得：1.2.6.3液相負(fù)荷上限線取=5s為液體在降液管中停留時(shí)間下限，其所對(duì)應(yīng)的則為液體最大負(fù)荷上限。由可得：1.2.6.4嚴(yán)重漏液線閥孔動(dòng)能因數(shù)下限取5.0m/s·（kg/m3）1/2，對(duì)應(yīng)的閥孔氣速為漏點(diǎn)氣速即氣相負(fù)荷下限。1.2.