油气集输工程课程设计

重庆科技学院《油气集输工程》课程设计报告学院:__石油与天然气工程学院__专业班级:油气储运2013-1学生姓名:严小林学号:2015520427设计地点（单位）__重庆科技学院K809_____________设计题目:___某天然气集输站三甘醇脱水工艺设计——物性计算及吸收塔设计____________________________________完成日期：2016年12月8日指导教师评语:___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________成绩（五级记分制）:________________指导教师（签字）:________________1目录摘要.....................................................................21总论...................................................................32天然气的基础资料........................................................43天然气基本物性计算......................................................63.1天然气相对分子质量的计算..........................................63.2天然气密度的确定..................................................73.3气体特性系数C.....................................................83.4天然气各组分的质量分数............................................83.5爆炸极限的计算....................................................93.6天然气水汽含量计算...............................................114吸收塔的设计计算.......................................................154.1吸收塔选型.......................................................154.2吸收塔工艺计算...................................................164.2.1进塔贫甘醇浓度的确定...........................................164.2.2脱水量及贫三甘醇用量的确定.....................................174.2.3吸收塔塔板数的确定.............................................194.2.4吸收塔径的确定.................................................234.2.5泡罩塔板主要结构参数及选用.....................................244.2.6塔盘形式的选择.................................................254.3吸收塔高度.......................................................264.4除沫器选择与计算.................................................264.5吸收塔塔体强度计算...............................................285总结...................................................................30……参考文献.................................................................312摘要本文根据课程设计任务书的要求，进行井站场工艺设计中的天然气物性计算。根据《油田油气技术设计技术手册》中的设计要求，对单井站场的工艺和装置进行计算与选定。在整个设计的过程中，需要对天然气各物性进行计算公式的选择、图表的查询，从而计算得出天然气的相对分子质量、密度、压缩因子、各组分质量分数、爆炸极限、临界参数、质量比热容等各项物性参数。设计在给定操作条件和要求的出气条件下对吸收塔部分进行具体设计。主要包括工艺的选取塔体、封头、裙座和塔内件等的结构尺寸设计塔板、人孔、气液管等方位布置标准件的型号选取并对塔体进行必要的校核计算。通过本设计了解泡罩塔在天然气脱水应用中存在的问题并对板式塔的发展前景予以展望。关键词：密度温度压缩因子甘醇脱水泡罩吸收塔31总论本次课程设计是在学习完本学期的天然气集输工程课程以后开启的，自己本身已经有了一定的专业知识。油气储运工程研究的方向众多，本次设计的课题主要是天然气的脱水再生系统。目前天然气的脱水方法主要有直接冷却法、溶剂吸收脱水法、固体吸附脱水法以及膜法脱水。本课题采用的是应用最为广泛的三甘醇吸收法脱水。天然气三甘醇脱水的主要设备有吸收部分的过滤分离器、吸收塔，再生部分的闪蒸罐、三甘醇过滤器、精馏柱、重沸器、缓冲罐以及甘醇循环泵。为了对天然气三甘醇脱水系统有一个更为全面的了解，综合利用所学知识进行天然气三甘醇脱水系统装置的工艺设计。通过学习和训练，能了解三甘醇脱水的基本理论和技术，掌握三甘醇脱水的设计思路及方法。而本课题的主要目的是通过对天然气三甘醇脱水系统中的吸收塔的设计试自己对三甘醇脱水系统有更进一步的认识，对吸收塔的工作原理、尺寸结构、运行工况有一定的掌握，能够根据三甘醇脱水系统的工况简单分析一些在系统运行中常见的问题，并给出相应的解决方案。42天然气的基础资料天然气组成如下表：天然气组成组分％（mol）CH498.12C2H60.211C3H80.112i–C4H100.025n–C4H100.021i–C5H120.021n–C5H120.022n–C6H140.016N20.295H20.003O2+Ar0.017CO20.285H2S0.002H2O0.635总计100原料气处理量：50x104m3/d原料气露点：30℃-36℃原料气压力：7Mpa要求该天然气产品的气质量符合国家标准《天然气》（GB17820-1999）中二类气的技术指标。其有关参数如下：产品气质量：3340010/md5产品气温度：≤40C产品气压力：2.1aMPH2S含量：≤203mg/m总硫含量（以硫计）：≤2003mg/mCO2含量：≤2%水露点：≤-6C63天然气基本物性计算3.1天然气相对分子质量的计算iiMyM3.1式中M——天然气的相对分之子质量；yi——组分i的摩尔分数；Mi——组分i的相对分之子质量。根据表1-1中的数据及各组分相对分子质量；由公式3-1iiMyM16*0.9812+30*0.211％+44*0.112％+58*0.025％+58*0.021％+72*0.021％+72*0.022％+86*0.016％+28*0.295％+2*0.003％+72*0.017％+44*0.285％+34*0.002％+18*0.635％=16.41空天空天MMs3.2由公式3-2，相对密度7.057.0s，天然气的拟临界压力和温度按下式计算；sppc24.0778.43.3sTpc6.1762.923.4式中Ppc——天然气拟临界压力，Mpa；Tpc——天然气拟临界温度，K；S——天然气相对密度。根据公式3-3，3-4计算得出：64.4pcP、86.192pcTpcprPPP/3.5pcprTTP/3.6式中Ppr——天然气拟对比压力，Mpa；Tpr——天然气拟对比温度，K。经计算Ppr=0.86、TPR=1.587查图3.1得到压缩因子Z=0.93图3.13.2天然气密度的确定TpMZ314.8天3.7式中ρ——天然气在任意压力、温度下的密度，kg/m3；p——天然气的绝对压力，kPa；Z——天然气压缩因子T——天然气的绝对温度，K8由公式3-7代入数据计算可得到在T=31℃、P=4Mpa时，44.70天kg/m3。3.3气体特性系数C计算公式为：1112387KKKKC3.8查资料可得：天然气气体绝热指数K=1.30故：气体特性系数C为：70.258130.1230.13871238713.113.111KKKKC3.4天然气各组分的质量分数由3.1知：天然气的摩尔质量天M为16.41根据天然气各组分质量分数计算公式：天MMyiii3.9代入各组分数据可得：%67.9541.1667.15444天MMyCHCHCH%39.041.160633.0626262天MMyHCHCHC%3.041.1604928.0838383天MMyHCHCHC%088.041.160145.0104104104天异异MMyHCHCHC9%074.041.1601218.0104104104天正正MMyHCHCHC%092.041.1601512.0125125125天异异MMyHCHCHC%096.041.1601584.0125125125天正正MMyHCHCHC%084.041.1601376.0146146146天MMyHCHCHC%50.041.160826.0222天MMyNNN%014.041.160136.0222天MMyCOCOCO%69.041.161143.0222天MMyOHOHOH3.5爆炸极限的计算计算公式：（理·查特里公式）%100......100n2211nmLVLVLVL3.10式中mL——混合气体爆炸极限，%；1L、2L、nL——混合气体中各组分的爆炸极限，%；1V、2V、nV——各组分在混合气体中的体积分数，%。、（理·查特里认为，复杂组成的可燃气体或蒸气混合的爆炸极限，可根据各组分已知的爆炸极限按下式求之。该式适用于各组分间不反应、燃烧时无催化作用的可燃气体混合物。）查数据得到各组分爆炸极限见表3.1：10表3.1天然气各组分爆炸极限组分爆炸上限爆炸下限甲烷(4CH)5%15%乙烷(62HC)3%15.5%丙烷(83HC)2.1%9.5%异丁烷(104HC)1.9%8.5%正丁烷(104HC)1.9%8.5%异戊烷(125HC)1.4%7.8%正戊烷(125HC)1.4%7.8%及更重组分(7C)1.1%6.7%（注：本表数值来源基本上以《SH3063-1999石油化工企业可燃气体和有毒气体检测报警器设计规范》为主，并与《常用化学危险品安全手册》进行了对照，补充。）将所得数据带入公式，得：爆炸下限minL为：%100......100n2211minnLVLVLVL3-11%1.1%37.0......%3%23.