分離工程天然氣脫硫裝置的工藝設(shè)計(jì)(共23頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上課程設(shè)計(jì)（論文）題目名稱 天然氣脫硫裝置的工藝設(shè)計(jì) 課程名稱 化工分離工程課程設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 學(xué) 號 學(xué)院 、專業(yè) 指導(dǎo)教師 2017年 12月10日目 錄0007專心-專注-專業(yè)邵陽學(xué)院課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書年級專業(yè)2014級化學(xué)工程與工藝學(xué)生姓名李原朵學(xué) 號題目名稱1160萬/a天然氣脫硫裝置的工藝設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)時(shí)間1112周課程名稱化工分離工程課程編號設(shè)計(jì)地點(diǎn)化工教研室一、課程設(shè)計(jì)（論文）目的化工分離工程課程設(shè)計(jì)是綜合應(yīng)用本門課程和有關(guān)先修課程所學(xué)知識，完成以單元操作為主的一次設(shè)計(jì)實(shí)踐。通過課程設(shè)計(jì)使學(xué)生掌握工程設(shè)計(jì)的基本程序和方法，并在查閱技術(shù)資料，選用公式和數(shù)據(jù)，

2、用簡潔文字、圖表表達(dá)設(shè)計(jì)結(jié)果及制圖等能力方面得到一次基本訓(xùn)練。在設(shè)計(jì)過程中還應(yīng)培養(yǎng)學(xué)生樹立正確的設(shè)計(jì)思想和實(shí)事求是、嚴(yán)肅負(fù)責(zé)的工作作風(fēng)。為今后的畢業(yè)設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)。二、已知技術(shù)參數(shù)和條件天然氣的進(jìn)氣組成及其摩爾含量組分H2CH4C3H6N2CO2H2OH2S含量49.50%30.50%10.50%6.50%0.80%0.70%1.50%利用化學(xué)吸收法將天然氣組分中的H2S、CO2吸收，由于天然氣中被吸收的物質(zhì)含量低，為保證最小噴淋宻度，吸收劑可循環(huán)進(jìn)行吸收，飽和后吸收劑MDEA溶液通過換熱器進(jìn)行再生使用。三、任務(wù)和要求1、吸收塔的型式、填料選擇及工藝設(shè)計(jì)計(jì)算。 2、物料衡算、熱量衡算。3、畫出吸

3、收塔的裝配圖。圖面應(yīng)包括設(shè)備的主要工藝尺寸，技術(shù)特性表和接管表。4、設(shè)計(jì)計(jì)算說明書內(nèi)容。5、繪制主要設(shè)備的裝配圖。 用A2圖紙繪制主要設(shè)備裝配圖（圖面應(yīng)包括設(shè)備主視圖、局部視圖等，并配備明細(xì)表、管口表、技術(shù)性能表、技術(shù)要求等），要求采用CAD制圖。第一章 概述1.1工業(yè)脫硫的方法及特點(diǎn)一般分為煙氣脫硫和橡膠專業(yè)的脫硫。煙氣脫硫除去煙氣中的硫及化合物的過程，主要指煙氣中的SO、SO2。以達(dá)到環(huán)境要求。 橡膠專業(yè)的脫硫devulcanizing 指采用不同加熱方式并應(yīng)用相應(yīng)設(shè)備使廢膠粉在再生劑參與下與硫鍵斷裂獲得具有類似生膠性能的化學(xué)物理降解過程。它是制造再生膠過程的一道主要工序。分為：水油法、油

4、法。主要相關(guān)脫硫技術(shù)：濕法脫硫、干法脫硫、生物脫硫等。1.2.濕法脫硫工段概述利用化學(xué)吸收法將干氣組分中的H2S、CO2吸收，然后吸收劑MDEA溶液通過換熱器進(jìn)行加熱通入再生塔解吸再生將H2S、CO2分離，氣相組分從塔頂出去經(jīng)過干壓機(jī)二級壓縮輸送到等溫加氫爐.第二章 設(shè)計(jì)依據(jù)2.1分離工程課程設(shè)計(jì)任務(wù)書1160萬/a天然氣脫硫裝置的工藝設(shè)計(jì)2.2設(shè)計(jì)條件 表21干氣的進(jìn)氣組成及其摩爾含量組分H2CH4C3H6N2CO2H2OH2S含量49.50%30.50%10.50%6.50%0.80%0.70%1.50%濕法脫硫： 2.3設(shè)計(jì)要求吸收后的干氣中的硫化氫含量為1ppm(可近似等于0），二氧化

5、碳含量為0.第三章 工藝設(shè)計(jì)計(jì)算3.1吸收塔的物料衡算3.1.1氣體流量計(jì)算 干氣和吸收劑的進(jìn)口溫度為25，干氣的進(jìn)口壓力為0.2MPa，則： 干氣的摩爾流量為除去H2S與CO2，剩下的氣體組分視為惰性氣體，則：H2S的含量為： CO2的含量為： 3.1.2氣相物性數(shù)據(jù)計(jì)算 干氣的摩爾質(zhì)量：則:干氣的平均密度為惰性氣體的摩爾質(zhì)量：則惰性氣體的平均密度為3.1.3液相物性數(shù)據(jù)計(jì)算查甲基二乙醇胺的物化常數(shù)1可得，25%MDEA的純度為95%，密度為1.0223g/cm3。3.1.4吸收劑MEDA溶液用量的計(jì)算 由于MDEA對H2S有很高的選擇性,能耗低、投資省、不易降解、腐蝕性小,故廣泛應(yīng)用于化工

6、廠、化肥廠、石油化工廠、煉油廠、天然氣凈化廠與油田氣及煤氣的脫硫、克勞斯硫磺回收原料氣的提濃、斯科特(SCOT)法硫回收尾氣的處理,及低熱值氣體的脫硫等過程,該過程是一個(gè)復(fù)雜的物理和化學(xué)吸收過程，主要為化學(xué)吸收。其主要反應(yīng)式如下：得出理論上全部吸收H2S需要的MDEA的量： 得出理論上全部吸收CO2需要的MDEA的量： 則理論上消耗的MDEA的總量： 由于在實(shí)際吸收和解吸過程中存在吸收劑的損耗，則實(shí)際用量取理論用量的3倍,MDEA的摩爾質(zhì)量為119.17，則： 以MDEA溶液為吸收劑，溶液的濃度一般控制在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%-40%之間，過高過低都不利于H2S和CO2 很好的吸收，本次設(shè)計(jì)取濃度為

7、25%，同時(shí)考慮到MDEA的純度為95%，則吸收劑的總的用量： 表31吸收塔物料衡算表進(jìn)料出料組分kg/hKmol/h組分Kg/hKmol/hH2S59.661.7547000CO241.180.9358000惰性氣體1430.19114.29惰性氣體1430.19114.29液體8100.04液體8200.88總計(jì)9631.07總計(jì)9631.073.2吸收塔的熱量衡算3.2.1設(shè)計(jì)條件查化工熱力學(xué)3附表2有，氣體的定壓比熱容計(jì)算式：；T的單位為K，T為（273+25=298K） 表32 氣體的定壓比熱容計(jì)算相關(guān)數(shù)據(jù)物質(zhì)參數(shù)適用溫度（K）ABCDH2298-30003.2490.42200.0

8、8328.1105CH4298-15001.7029.081-2.164-1.29937.7821C3H6298-15001.63722.706-6.915-1.29972.6976N2298-20003.2800.59300.04028.8130CO2298-20005.4571.0450-1.15748.0308H2O298-20003.4701.45000.12132.6233H2S298-20003.9311.4900-0.23236.5600由于吸收塔是化學(xué)吸收反應(yīng)過程，化學(xué)反應(yīng)放出的熱量被氣相組分吸收，但由于吸收液吸收H2S、CO2產(chǎn)生的熱量比較小，故本塔可以按恒溫恒壓進(jìn)行熱量衡算

9、。吸收塔塔底氣相進(jìn)口溫度為25，塔頂吸收液進(jìn)口溫度為25，在吸收塔中MDEA與H2S、CO2反應(yīng)放出的熱量由惰性氣體帶走帶走，吸收液塔底出口溫度為25。吸收塔的物料組成見表3-2。3.2.2熱量衡算3.2.2.1放熱量計(jì)算此次吸收為化學(xué)吸收，故計(jì)算出放出的總熱量 3.2.2.2吸熱量計(jì)算熱量損失按3%計(jì)算，則算出氣相塔頂出口溫度（溫度基本不變）第四章 設(shè)備設(shè)計(jì)與選型4.1填料的選擇 對于給定的設(shè)計(jì)條件，一般會有許多可選的填料類型。針對此次設(shè)計(jì)條件、綜合技術(shù)、經(jīng)濟(jì)以及工藝要求各方面的因素，本次設(shè)計(jì)選擇的填料類型為不銹鋼金屬絲網(wǎng)。不銹鋼金屬絲網(wǎng)填料材料細(xì)，比表面積大，空隙率大，排列規(guī)整，氣流通過能

10、力大，壓降小，液體能在網(wǎng)體或板面上形成穩(wěn)定薄液層，使填料表面潤濕率提高，從而提高傳質(zhì)效率。本次設(shè)計(jì)選用BX 500型不銹鋼金屬絲網(wǎng)填料。 表41 BX(500型)波紋填料性能和應(yīng)用范圍填料類型氣體負(fù)荷F/m每塊理論板壓降/Pa(mmHg)每米填料理論板數(shù)操作壓力/Pa(mbar)BX22.4400(0.3)5102105(11000)4.2 塔徑的計(jì)算氣相質(zhì)量流量，密度則氣相體積流量,液相質(zhì)量流量，密度則液相體積流量取F= 圓整D=500mm4.3 填料層高度計(jì)算由于填料層高度的計(jì)算比較繁瑣，所以一般計(jì)算都取生產(chǎn)廠的實(shí)際填料高度數(shù)據(jù)，再根據(jù)填料品種的不同和塔徑的大小作相應(yīng)的調(diào)整。吸收塔的填料層

11、高度為8米，分為兩段每段4米，以焊接鏈接，即可滿足工藝要求。4.4筒體壁厚選擇 查化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)5可得，16MnR，由于MDEA是堿性溶液，具有較強(qiáng)的腐蝕性，取腐蝕裕量C2=3mm。采用雙面焊，局部無損傷，焊接頭系數(shù)=0.85。筒體內(nèi)的設(shè)計(jì)壓力為0.2Mpa。 查化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)可得，鋼板偏差為C1=0.25mm，則，選取壁厚為4mm。4.5封頭選擇 根據(jù)化工工藝制圖6附錄三-1,選擇封頭DN400×4,曲面高度100mm,直邊高度25mm。參考標(biāo)準(zhǔn)JB/T4746-2002。4.6填料層壓降的計(jì)算（1） 每米填料層的壓強(qiáng)降查化工原理知500型（BX）每米填料理論板數(shù)為5，每米填料

12、層的壓強(qiáng)降為200Pa/m（2） 全塔的填料層壓強(qiáng)降 4.7填料塔附件的設(shè)計(jì)4.7.1液體分布裝置一個(gè)理想的液體分布裝置應(yīng)該是液體分布均勻，自由截面大，操作彈性寬，不易堵塞，裝置的部件可以通過人孔進(jìn)行安裝拆卸。根據(jù)塔徑選擇出最合適的液體分布裝置，查塔設(shè)備設(shè)計(jì)7，本次設(shè)計(jì)選用篩孔盤式分布器。 篩孔盤式分布器由分布板及圍環(huán)組成。板上的篩孔按正三角形或正方形排列，孔徑310mm，小孔數(shù)按噴淋點(diǎn)數(shù)確定。根據(jù)氣體負(fù)荷大小，在分布盤上安裝升氣管，升氣管的直徑大于15mm。對于400mm以下的小塔，可不設(shè)升氣管。 液體由位于分布盤上方的中心管注入盤內(nèi)，管口高于圍環(huán)上緣50200mm。為維持盤上液面的穩(wěn)定，中

13、心管內(nèi)的液體流速不宜過高，對直徑較大的塔須增設(shè)進(jìn)液緩沖管。 塔的內(nèi)經(jīng)與分布器定位于外廓的間隙812mm。分布盤直徑為Dr=（0.850.88）D。為了獲得較好的初始噴淋，可采用上述大直徑的分布盤，缺點(diǎn)是氣體通道面積減小。為此，一方面由在分布板上加設(shè)升氣管來補(bǔ)償，另一方面使支腿底面低于分布盤底面，借此擴(kuò)大環(huán)形通道的截面積。塔徑大于600mm的塔，分布盤常設(shè)計(jì)成分塊結(jié)構(gòu)，一般分成23塊。盤式分布器在安裝時(shí)應(yīng)注意保持盤面水平，否則將使液體噴灑不勻。本次設(shè)計(jì)塔徑D=450mm，采用的篩孔盤式分布器不需設(shè)升氣管、緩沖管。 4.7.2填料支承裝置 支承裝置是用來支承塔內(nèi)填料及其所持有的液體質(zhì)量，故支承裝置

14、要有足夠的機(jī)械強(qiáng)度。同時(shí)，為使氣體及液體能順利通過，支承裝置的自由截面積應(yīng)大于填料層的自由截面積，否則當(dāng)氣速增大時(shí)，填料塔的液泛將首先在支承裝置處發(fā)生。柵板因結(jié)構(gòu)簡單、自由截面較大，金屬耗用量少，而得到較普遍的應(yīng)用。柵板用扁鋼條和扁鋼圈組成。本次設(shè)計(jì)選擇柵板結(jié)構(gòu)的填料支承裝置。4.7.3液體再分布裝置 考慮塔徑和液體負(fù)荷量等因素，綜合工藝條件、經(jīng)濟(jì)各方面的因素，本次設(shè)計(jì)選用簡單的分配錐。4.8接管的計(jì)算4.8.1塔底氣體進(jìn)料口接管取流速u=15m/s，根據(jù)附表15-117,選用219×9.5mm的不銹鋼管，取接管長度為L=50mm。核算管內(nèi)實(shí)際流速4.8.2塔底液體出口管取流速u=1

15、.5m/s，質(zhì)量 根據(jù)化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)附表15-11,選用57×3.5mm的不銹鋼管，取接管長度為L=50mm。核算管內(nèi)實(shí)際流速4.8.3塔頂液體進(jìn)料口管取流速u=1.5m/s，質(zhì)量根據(jù)化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)附表15-11,選用57×3.5mm的不銹鋼管，取接管長度為L=50mm。核算管內(nèi)實(shí)際流速4.8.4塔頂氣體出口管取流速u=15m/s根據(jù)化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)附表15-11,選用219×9.5mm的不銹鋼管，取接管長度為L=50mm。核算管內(nèi)實(shí)際流速 4.8.5測壓測溫管根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)選取管子規(guī)格為： 25×2mm，L=80mm不銹鋼，采用內(nèi)螺紋連接。4.8.6

16、排污管根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)選取管子規(guī)格為： 32×2.5mm，L=50mm不銹鋼. 圖41板式平焊鋼制管法蘭(PL)表42 PN0.25DN400板式平焊鋼制管法蘭7公稱直徑/mm管子外徑/mm法蘭外徑/mm螺栓孔中心圓直徑/mm螺栓孔直徑/mm螺栓孔數(shù)量n法蘭厚度/mm法蘭內(nèi)徑/mm塔底氣體進(jìn)口管20021932028018822222塔底液體出口管50571401101441659塔頂氣體出口管20021932028018822222塔頂液體進(jìn)口管505714011014416594.9 支座選取支座選用裙式支座。 設(shè)計(jì)總結(jié)此次課程設(shè)計(jì)，使我更加扎實(shí)的掌握了有關(guān)天然氣脫硫裝置的知識，在設(shè)

17、計(jì)過程中雖然遇到了一些問題，但經(jīng)過一次又一次的思考，一遍又一遍的檢查終于找出了原因所在，也暴露出了前期我在這方面的知識欠缺和經(jīng)驗(yàn)不足。實(shí)踐出真知，通過親自動手制作，使我們掌握的知識不再是紙上談兵。各學(xué)科的知識都是有聯(lián)系的，要把學(xué)到的知識進(jìn)行綜合運(yùn)用，這樣才能更好地掌握這些知識。本次設(shè)計(jì)將工藝設(shè)計(jì)和設(shè)備設(shè)計(jì)相結(jié)合起來，讓我們更好的了解到原料從加工到生成產(chǎn)品的全過程。各個(gè)單元分別獨(dú)立設(shè)計(jì)，再把他們組合起來，形成一條完整的生產(chǎn)鏈。把一個(gè)復(fù)雜的整體，分成好多個(gè)簡單的小塊，讓我們更好地了解到它們的具體分工。這也讓我們學(xué)會遇到難題時(shí)，要把復(fù)雜問題簡單化。這次課程設(shè)計(jì)終于順利完成了，從中受益匪淺。在今后社會的發(fā)展和學(xué)習(xí)實(shí)踐過程中，一定要不懈努力，不能遇到問題就想到要退縮，一定要不厭其煩的發(fā)現(xiàn)問題所在，然后一一進(jìn)行解決，只有這樣，才能成功的做成