XXXV天然氣脫硫塔計算案例目錄TOC\o"1-3"\h\u19106天然氣脫硫塔計算案例 1168371.1工藝計算 15971.1.1物料衡算 16171.1.2脫硫塔的熱量衡算 6250411.2脫硫塔結(jié)構(gòu)設(shè)計 9301781.2.1塔板數(shù)的確定 9284861.2.2板間距和塔徑 9156191.2.3堰及降液管 10220101.2.4浮閥布置 11134991.2.5塔板的流體力學(xué)性能校核 12191921.2.6塔板的負荷性能圖 1488171.4塔附件設(shè)計 16308281.4.1塔體主要接管尺寸 1683121.4.2除沫器 17114671.4.3封頭 18130881.4.4裙座 18133541.4.5人孔 18294691.5塔高計算 18136941.6脫硫塔計算結(jié)果匯總 201.1工藝計算1.1.1物料衡算 圖3-1脫硫塔流程圖因為MDEA溶液的溫度范圍應(yīng)在30℃~50℃，本設(shè)計決定?。?0℃，質(zhì)量分數(shù)：50%。1）進口原料氣各組分流量則摩爾流量：質(zhì)量流量：其他組分同理：表3-1脫硫塔塔底進口各個組分組成在該天然氣脫硫塔中塔底的餾出液的組成CO2吸收量：由得：根據(jù)國家標準H2S體積分數(shù)：則H2S吸收量：吸收率：吸收因子：需脫CO2量：需脫的H2S量：酸氣負荷范圍：0.20-0.55，此處?。罕?-2脫硫塔MDEA富液中各組分組成因為在天然氣原料中組分很小，在此處認為能被能充分吸收，忽略不計3）脫硫塔出塔氣的組成和流量同理：表3-3脫硫塔出塔氣組成4）脫硫塔進塔MDEA貧液組成由公式：查文獻本設(shè)計中取K=10.02，則MDEA溶液的循環(huán)量即脫硫塔進塔MDEA貧液的流量為：5）脫硫塔進出口組分含量匯總表3-4脫硫塔進出口組分含量匯總1.1.2脫硫塔的熱量衡算1）MDEA溶液的比熱容取MDEA溶液進出口溫度的平均值作為定性溫度：由得：50%MDEA溶液的定壓比熱容為：2）出塔氣的定壓比熱容表3-5塔頂氣中各組分的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)：出塔氣的摩爾質(zhì)量：偏心因子：假設(shè)出塔氣的溫度為52℃，壓力4.48MPa，此時：臨界溫度：臨界壓力：對比溫度：對比壓力：由查圖3-2、3-3計算得塔頂氣的壓縮因子：則塔頂氣的密度：查圖3-5可知：=0.2056＋1.5549=1.7605kJ·m-3·K-13）反應(yīng)熱MDEA與H2S，CO2反應(yīng)熱分別為：1230kJ/kg；1425kJ/kg，因此脫硫過程中的總反應(yīng)熱為：4）脫硫塔出口溫度t本設(shè)計取熱效率90%，采用進出口參數(shù)平均值計算，有：質(zhì)量流量：定壓比熱容：MDEA溶液的質(zhì)量流量：則：由上可解得：與假設(shè)接近，成立。脫硫塔出塔溫度為51℃。1.2脫硫塔結(jié)構(gòu)設(shè)計1.2.1塔板數(shù)的確定浮閥塔具有效率高以及彈性高等優(yōu)勢，本設(shè)計中決定采用浮閥塔。根據(jù)原料氣中H2S、CO2含量可求得質(zhì)量指數(shù)，查相關(guān)文獻，通常情況下可取4—6個理論板，塔板效率為25%到40%；本設(shè)計取理論塔板數(shù)Ne=5；塔板效率則塔板數(shù)：1.2.2板間距和塔徑1）板間距此設(shè)計取塔板間距HT為600mm。2）塔徑的確定原料氣流量：MDEA溶液的循環(huán)量：原料氣密度：原料氣體積流量：設(shè)計中液層高度HL范圍：0.05—0.1m，取則：圖3-4塔泛點關(guān)聯(lián)圖查得C20=0.10MDEA的表面張力，則：最大允許氣速：實際氣速：則塔徑：塔系列標準為0.8，1.0，1.2，1.4等，則此處圓整為1.8m塔的橫截面積：m2實際空塔氣速：1.2.3堰及降液管根據(jù)經(jīng)驗確定堰長lw，對常用的弓形降液管：單溢流lw=（0.6~0.8）D本設(shè)計取為0.7，則：根據(jù)經(jīng)驗可取E=1.035，則液上堰層高度：>13mm所以合適。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浮閥布置本設(shè)計選用弓形降液管。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個作圖排列得：n=420個實際孔速：閥孔動能因子：則符合要求。開孔率：18.71%<20%則符合要求。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）氣體通過泡沫層壓力降此處取充氣系數(shù)0.5，則：3）克服液體表面張力的壓力降此處忽略，則單板壓降：全塔壓降：1.2.5.2液沫夾帶液相流程長度：；塔板液流面積：；取物性系數(shù)=1；由下圖可知，泛點率：圖3-7泛點負荷系統(tǒng)此處泛點率取10.91%＜80%，液沫夾帶量符合要求。1.2.5.3液泛通常塔板的液泛用降壓管內(nèi)液層高度來判斷。液體流經(jīng)降液管底隙的過降液管的壓力降：液體流經(jīng)進口堰的壓力降：因此：

本設(shè)計取相對密度=0.5，則降液管內(nèi)充氣液層高度：<不會液泛。1.2.5.4漏液此處取，漏液點氣速：穩(wěn)定系數(shù)，滿足要求。1.2.6塔板的負荷性能圖1.2.6.1過量液沫夾帶線取泛點率=80%，此時整理得：1.2.6.2降液管液泛線當(dāng)降液管內(nèi)充氣層高度時，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液相負荷上限線取=5s，由可得：1.2.6.4嚴重漏液線1.1.6.5液相負荷下限線取堰上液頭高度=0.006m作為液相負荷下限條件，由公式：解得：=0.0017m3/s圖3-8塔板負荷性能圖由圖可知1.9m3/s,則操作彈性為：滿足要求。1.4塔附件設(shè)計1.4.1塔體主要接管尺寸1）氣體接管管徑已知氣相流量為=0.8852m3/s，取氣體在管內(nèi)流速=10m/s2）液體接管直徑液體接管包括：進料管、回流液管、塔釜出料管。取液體管道內(nèi)流速，進料管管徑為：因為塔徑在800mm之上，并且物料不易聚合，所以這里選用焊死結(jié)構(gòu)。查文獻67.2℃（152.96℉）時塔釜溶液密度：8.42lb/gal=1008.9385kg/m3；體積流量：取出料管流速0.5m/s，則管徑：安裝防渦流擋板可以預(yù)防出料口形成漩渦以至于導(dǎo)致氣體逃逸。表3-11防渦流擋板的結(jié)構(gòu)尺寸表3-12塔體主要接管結(jié)構(gòu)尺寸（無縫鋼管）1.4.2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。由，本次設(shè)計取,則：液泛氣速：操作氣速：直徑：所以可選取規(guī)格為S2400-150SP20/20。1.4.3封頭封頭可用橢圓形。表3-13封頭相關(guān)參數(shù)（mm）1.4.4裙座因為裙座的內(nèi)徑比800mm大，所以本設(shè)計中選用圓筒型裙座，取壁厚為16mm。環(huán)內(nèi)徑：環(huán)外徑：在實際情況中，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。1.4.5人孔在此次設(shè)計中結(jié)合實際情況，決定選用D=500mm的人孔，并且每五層設(shè)一個，因此人孔的個數(shù)為4。還應(yīng)在人孔