某分子篩吸附脫水工藝設(shè)計(jì)-畫流程圖和平面布置圖(共20頁)

1、 重慶(zhn qn)科技學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告(bogo) 院（系）: 石油(shyu)與天然氣工程學(xué)院 專業(yè)班級: 油氣儲運(yùn)工程 學(xué)生姓名: 美女 學(xué) 號: 22222222 設(shè)計(jì)地點(diǎn)（單位） 石油與安全科技大樓K713 設(shè)計(jì)題目:某分子篩吸附脫水工藝設(shè)計(jì) 畫流程圖和平面布置圖 完成日期： 2014 年 6月 19 日 指導(dǎo)教師評語: 成績（五級記分制）: 指導(dǎo)教師（簽字）: 重慶科技學(xué)院課程設(shè)計(jì) 引言 II引言(ynyn)中國天然氣生產(chǎn)主要經(jīng)歷了兩個(gè)階段：第一階段（1949-1995年）為起步階段，天然氣年產(chǎn)量由0.112億立方米增至174億立方米，年均增長僅3.8億立方米；第二階段（1995

2、-2009年）為快速發(fā)展階段，天然氣年產(chǎn)量由174億立方米增長到841億立方米，期間累計(jì)增長量是1995年前的近4倍，年均增長高達(dá)47.6億立方米。中國天然氣產(chǎn)量開始高速增長始于2004年，之前的同比增長率大多(ddu)不超過10%，而2004年之后，以年均約18%的增速增長。權(quán)威機(jī)構(gòu)分析，天然氣將是未來世界一次能源(y c nn yun)中發(fā)展最快的一種。因此，提高天然氣的質(zhì)量是刻不容緩的事情。其中天然氣脫水是提升天然氣的質(zhì)量一個(gè)重要環(huán)節(jié)。天然氣的脫水方法多種多樣，按其原理可歸納為低溫冷凝法、吸收脫水法和吸附脫水法三種。吸附法脫水由于其具有高的脫水深度、裝置簡單、占地面積小等優(yōu)點(diǎn)，在天然氣深

3、度脫水、深冷液化和海上平臺等方面居于不可動搖的地位。重慶科技學(xué)院課程設(shè)計(jì) 目錄目錄(ml)TOC o 1-2 h u HYPERLINK l _Toc5491 引言(ynyn) PAGEREF _Toc5491 I HYPERLINK l _Toc30019 摘 要 PAGEREF _Toc30019 1 HYPERLINK l _Toc28335 1基本(jbn)設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc28335 2 HYPERLINK l _Toc20212 1.1 設(shè)計(jì)原則 PAGEREF _Toc20212 2 HYPERLINK l _Toc5428 1.2氣質(zhì)工況及處理規(guī)模 PAGEREF

4、_Toc5428 2 HYPERLINK l _Toc26427 2分子篩脫水工藝流程 PAGEREF _Toc26427 3 HYPERLINK l _Toc13570 2.1分子篩的選擇 PAGEREF _Toc13570 3 HYPERLINK l _Toc10633 2.2流程選擇 PAGEREF _Toc10633 3 HYPERLINK l _Toc30222 2.3再生方法選擇 PAGEREF _Toc30222 5 HYPERLINK l _Toc1828 2.4工藝參數(shù)優(yōu)選 PAGEREF _Toc1828 6 HYPERLINK l _Toc20766 2.5工藝流程圖見附

5、錄一 PAGEREF _Toc20766 6 HYPERLINK l _Toc6123 2.6分子篩脫水工藝流程介紹 PAGEREF _Toc6123 7 HYPERLINK l _Toc16389 2.7注意事項(xiàng) PAGEREF _Toc16389 7 HYPERLINK l _Toc21032 3平面布置圖 PAGEREF _Toc21032 8 HYPERLINK l _Toc15513 3.1站面平面布置基本要求 PAGEREF _Toc15513 8 HYPERLINK l _Toc6699 3.2設(shè)備平面布置圖見附錄二 PAGEREF _Toc6699 8 HYPERLINK l

6、_Toc27766 4總結(jié) PAGEREF _Toc27766 10 HYPERLINK l _Toc12160 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc12160 11 HYPERLINK l _Toc27895 附錄一 PAGEREF _Toc27895 12 HYPERLINK l _Toc15339 附錄二 PAGEREF _Toc15339 13重慶科技學(xué)院課程設(shè)計(jì) 摘要 摘 要本設(shè)計(jì)中原料(yunlio)氣的壓力為5MPa，溫度為26，設(shè)計(jì)規(guī)模為12萬方/天，要求脫水到1ppm以下。根據(jù)分子篩的特點(diǎn)及要求脫水深度選擇吸附劑，比較兩塔吸附與三塔吸附效益，從而選擇合適的流程，將三種再生方法進(jìn)

7、行比較，選擇合適的再生方法，即加熱再生法，然后繪制出雙塔吸附脫水工藝流程(n y li chn)圖草圖。根據(jù)同組同學(xué)的吸附塔設(shè)計(jì)、冷凝器設(shè)計(jì)、分離器設(shè)計(jì)、加熱器設(shè)計(jì)，可以確定分離器為立式重力型分離器，換熱器采用套管式換熱塔，吸附塔用4A型分子篩。根據(jù)SY/T 0076-2003天然氣脫水設(shè)計(jì)規(guī)范 GB 50350-2005油氣集輸設(shè)計(jì)規(guī)范等規(guī)范繪制出某分子篩吸附脫水工藝設(shè)計(jì)的流程圖和平面布置圖。吸附(xf)法脫水是利用某些多孔性固體吸附天然氣中的水蒸氣。吸附是指氣體或液體與多孔的固體顆粒表面相接觸，氣體或液體與固體表面分子之間相互作用而停留在固體表面上，是氣體或液體分子在固體表面上濃度增大的現(xiàn)

8、象。這類吸附，當(dāng)氣體壓力降低或系統(tǒng)溫度升高時(shí)，被吸附的吸附質(zhì)可以容易地從固體表面脫附下來，而不改變氣體原來的性狀。吸附和脫附為可逆過程，工業(yè)上利用這種可逆性，借以改變操作條件，使吸附的物質(zhì)脫附，達(dá)到使吸附劑再生、回收或分離吸附質(zhì)的目的。目前常用的吸附劑有活性鋁土、活性氧化鋁、硅膠和分子篩四大類。通常應(yīng)根據(jù)工藝要求進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較后，選擇合適的吸附劑。關(guān)鍵字：分子篩 吸附脫水 工藝流程圖 平面布置圖重慶科技學(xué)院課程設(shè)計(jì) 基本設(shè)計(jì) 1基本(jbn)設(shè)計(jì)1.1 設(shè)計(jì)(shj)原則（1）貫徹國家建設(shè)基本方針政策，遵循國家和行業(yè)(hngy)的各項(xiàng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范。（2）貫徹“安全、可靠”的指導(dǎo)思想，緊密結(jié)合上

9、、下游工程，以保證中央處理廠安全、穩(wěn)定地運(yùn)行。（3）根據(jù)高效節(jié)能、安全生產(chǎn)的原則，采用先進(jìn)實(shí)用的技術(shù)和自控手段，實(shí)行現(xiàn)代化的管理模式，實(shí)現(xiàn)工藝、技術(shù)成熟可靠、節(jié)省投資、方便生產(chǎn)。（4）充分考慮環(huán)境保護(hù)，節(jié)約能源。1.2氣質(zhì)工況及處理規(guī)模氣體處理規(guī)模：1.2105 m3/d原料氣壓力：5 原料氣溫度：26 脫水后含水量：1 ppm天然氣氣質(zhì)組成見表1-1。 表1-1 天然氣組成表組分甲烷乙烷丙烷異丁烷正丁烷異戊烷正戊烷已烷二氧化碳氮?dú)饬蚧瘹潴w積含量95.60.60.080.020.010.010.033.020.040.0264 重慶科技學(xué)院課程設(shè)計(jì) 工藝流程2分子篩脫水(tu shu)工藝流程

10、2.1分子篩的選擇(xunz)分子(fnz)篩通常分為X型和A型兩類。它們的吸附機(jī)理是相同的，區(qū)別在于晶體結(jié)構(gòu)的內(nèi)部特征。A型分子篩具有與沸石構(gòu)造類似的結(jié)構(gòu)物質(zhì)，所有吸附均發(fā)生在晶體內(nèi)部孔腔內(nèi)。 X型分子篩能吸附所有能被A型分子篩吸附的分子，并且具有稍高的容量。13X型分子篩中吸附像象芳香烴這樣的大分子。根據(jù)表2-1，選用用球形4A分子篩吸附脫水，已知4A分子篩的顆粒直徑為3.2mm，堆密度為660kg/m3，吸附周期采用8小時(shí)。型號孔直徑吸附質(zhì)分子排除的分子應(yīng)用范圍4A4直徑4A的分子如丙烷等飽和烴脫水5A5直徑5A的分子，如異構(gòu)化合物及4碳環(huán)化合物從支鏈烴及環(huán)烷烴中分離正構(gòu)烴、脫水10X8

11、直徑8A的分子，包括以上各分子二正丁基胺及更大分子芳烴分離13X10直徑10A的分子包括以上各分子（C4H9)3N及更大分子同時(shí)脫水、CO2、H2S等表2-1常用分子篩的性能表 2.2流程選擇吸附和脫附為可逆過程，工業(yè)上利用這種可逆性，借以改變操作條件，使吸附的物質(zhì)脫附，達(dá)到使吸附劑再生、回收或分離吸附質(zhì)的目的。本裝置(zhungzh)所處理的濕凈化氣流量為1.2105m3/d（20、101.325kPa標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下）。對于這樣規(guī)模較大的分子篩脫水(tu shu)裝置，可以采用2個(gè)吸附塔或3個(gè)吸附塔兩種方案（分別重慶科技學(xué)院課程設(shè)計(jì) 工藝流程簡稱兩塔方案、三塔方案）。而相同工藝不同方案的操作情況

12、與投資數(shù)據(jù)卻完全不同，現(xiàn)將兩塔方案、三塔方案的操作情況與投資情況進(jìn)行比較(bjio)，從而選擇出最佳方案。在兩塔流程中，一塔進(jìn)行脫水(tu shu)操作，另一塔進(jìn)行吸附劑的再生和冷卻，然后切換操作。在三塔或多塔流程中，切換的程序有所不同，通常三塔流程采用一塔吸附、一塔再生、一塔冷吹同時(shí)進(jìn)行。表2-2 三塔方案（常規(guī)）時(shí)間(shjin)分配表吸附器08h816h1624h分子篩脫水塔A吸附加熱冷卻分子篩脫水塔B冷卻吸附加熱分子篩脫水塔C加熱冷卻吸附由表2-2可以看出，在三塔方案中，加熱爐連續(xù)工作，并且冷吹再生時(shí)間長，期間的加熱、冷卻功率相對較小，三塔流程靈活性較高。表2-3兩塔方案（常規(guī)）時(shí)間分

13、配表吸附器08h816h分子篩脫水塔A吸附加熱/冷卻分子篩脫水塔B加熱/冷卻吸附由表2-3可以看出，分子篩兩塔脫水裝置運(yùn)行時(shí)，始終保持一塔處于吸附狀態(tài)，另一塔處于再生狀態(tài)。因此，加熱爐操作不連續(xù)，點(diǎn)火、停爐頻繁，不利于裝置的長周期正常、平穩(wěn)運(yùn)行，且會造成一定的熱損失。但兩塔流程簡單，其吸附時(shí)間增長，能耗大大降低。兩塔流程較三塔流程減少1座吸附塔，大大節(jié)約了設(shè)備采購費(fèi)用。由于設(shè)備數(shù)量的減少，操作維護(hù)費(fèi)用也將大大降低。同時(shí)，由于減少了設(shè)備、工藝管線的數(shù)量，實(shí)際上也相應(yīng)削減了管線、設(shè)備穿孔泄露的風(fēng)險(xiǎn)，提高了安全可靠性。且吸附、再生、冷卻過程為密閉過程，對環(huán)境污染少。兩塔流程由裝填有分子篩的兩個(gè)塔組成

14、,假設(shè)塔2在進(jìn)行干燥,塔1在進(jìn)行再生。在再生期間,所有被吸附的物質(zhì)通過加熱而被脫吸,為該塔的下一個(gè)吸附周期作準(zhǔn)備。濕原料氣一般經(jīng)原料氣過濾分離器,除去攜帶的液滴后自上而下地進(jìn)入分子篩脫水塔(塔2),進(jìn)行脫水吸附過程。脫除水后的干氣一般經(jīng)產(chǎn)品氣粉塵過濾器除去分子篩粉塵后,作為本裝置產(chǎn)品氣輸送出去。且選用兩塔流程仍有擴(kuò)建空間。若以后天然氣處理量逐步增大，可能導(dǎo)致分子篩床層內(nèi)氣體流速增大，部分分子篩被擊碎，并被原料氣攜帶進(jìn)入粉塵過濾器，造成粉塵過濾器濾網(wǎng)堵塞，裝置運(yùn)行不平穩(wěn)。則可對分子篩脫水工藝流程進(jìn)行改造，在原兩塔的基礎(chǔ)上增加一臺同規(guī)格的分子篩干燥塔，將“兩塔流程”改為“三塔流程”，同時(shí)增加配套的

15、自控系統(tǒng)，以完成擴(kuò)建。因此，本設(shè)計(jì)中采取(ciq)分子篩兩塔吸附脫水流程。2.3再生(zishng)方法選擇對固定床氣固吸附而言，主要有三種(sn zhn)再生方法：（1）溫度轉(zhuǎn)換再生法：加熱再生完全后，吸附劑需要冷卻。圖2-4 溫度轉(zhuǎn)換再生示意圖（2）壓力轉(zhuǎn)換再生法：其原理是低壓使水脫附從而再生。（3）沖洗解吸再生法：其原理是用某種合適的氣體沖洗吸附劑床層，達(dá)到解吸而再生的目的，升高溫度或降低壓力均有利于沖洗解吸。 降壓脫附雖然具有能耗低、再生時(shí)間短、操作方便等優(yōu)點(diǎn)，但由于被吸附的產(chǎn)品氣體在脫附時(shí)不能回收，且還需部分產(chǎn)品氣作為吹掃之用，因而效率低，在產(chǎn)品的純度與效率間存在矛盾(modn)，工

16、業(yè)上使用不多。升溫脫附是工業(yè)上常用的方法。這是基于所有干燥劑的濕容量都是溫度隨溫度上升而降低這一特點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)的。通常采用預(yù)熱的解吸氣體通過床層以升高吸附(xf)劑溫度使吸附質(zhì)脫附，并將吸附質(zhì)帶出吸附劑床層，從而實(shí)現(xiàn)吸附劑再生的目的。加熱再生完成后，吸附劑床層需要冷卻，然后重新開始吸附操作。冷卻過程通常以都以冷卻流進(jìn)行冷卻。2.4工藝(gngy)參數(shù)優(yōu)選分子篩脫水由吸附和再生兩部分組成，吸附采用雙塔流程，再生加熱氣和冷吹氣采用干氣，加熱方式采用導(dǎo)熱油爐加熱。其主要設(shè)備由分子篩吸附器、再生氣加熱爐、再生氣冷卻器、再生氣分離器。選用4A分子篩脫水，其特性如下：分子篩粒子類型：直徑3.2mm條形分子篩的

17、有效濕容量：8kg（水）/100kg（分子篩）分子篩堆積密度：660kg/m3分子篩比熱：0.96kJ/（kg）瓷球比熱：0.88kJ/（kg）操作周期為8小時(shí)，再生加熱時(shí)間為4.5小時(shí)，再生冷卻時(shí)間為3.2小時(shí)，操作切換時(shí)間為0.3小時(shí)。加熱爐進(jìn)口溫度為30，加熱爐出口溫度為275。2.5工藝流程圖圖2-52.6分子篩脫水(tu shu)工藝流程介紹 附錄一為吸附法脫水流程(lichng)。原料氣自上而下流過分子篩吸附塔進(jìn)行吸附脫水，脫水后的干氣含水小于1 ppm，分子篩出口原料氣經(jīng)分子篩出口過濾器除去其中夾帶的分子篩粉塵和雜質(zhì)后進(jìn)制冷單元。分子篩干燥器采用兩塔操作流程，8小時(shí)自動切換1次，

18、原料氣切換到已再生完畢的分子篩吸附塔進(jìn)行吸附脫水，水飽和(boh)的吸附塔經(jīng)再生、冷吹完成再生過程。再生氣可以用干氣或原料氣，將氣體用熱油導(dǎo)熱的方式進(jìn)行加熱，加熱到一定溫度后，進(jìn)入吸附塔再生。當(dāng)床層出口氣體溫度升至預(yù)定溫度后，則再生完畢。此時(shí)將加熱器停用，再生氣經(jīng)旁通入吸附塔，用于冷卻再生床層。當(dāng)床層溫度冷卻到要求溫度時(shí)又可開始下一循環(huán)的吸附。吸附塔出再生氣經(jīng)再生氣冷卻器冷卻，進(jìn)入再生氣分離器，分出游離水后作為生活及裝置用氣。吸附操作時(shí)塔內(nèi)氣體流速最大，氣體從上向下流動，這樣可使吸附劑床層穩(wěn)定，不致動蕩。再生時(shí)，氣體從下向上流動，一方面可以脫除靠近進(jìn)口端被吸附的物質(zhì)，并且不使其流過整個(gè)床層。另

19、外，可使床層底部干燥劑得到完全再生，因?yàn)榇矊拥撞渴菨裨蠚馕礁稍镞^程最后接觸的部位，直接影響流出床層的干燥天然氣質(zhì)量。2.7注意事項(xiàng)（1）脫水器內(nèi)應(yīng)用柵板支撐(zh chng)床層，床頂有防護(hù)網(wǎng)罩，支撐結(jié)構(gòu)應(yīng)有利于氣流均勻分布和更換吸附劑。（2）人孔應(yīng)根據(jù)脫水器筒體直徑和高度設(shè)置，保證(bozhng)吸附劑裝卸方便，確保床層裝填水平。（3）粉塵過濾器對過濾介質(zhì)粒徑大小的要求(yoqi)應(yīng)根據(jù)下游工藝需求確定。（4）當(dāng)采用加熱爐直接加熱再生氣時(shí)，應(yīng)符合SY/T0540和SY/T0538的有關(guān)規(guī)定。重慶科技學(xué)院課程設(shè)計(jì) 平面布置圖 3平面布置圖 平面布置圖根據(jù)所布置的對象范圍(fnwi)，平面布

20、置圖可分為總平面布置圖、單體建筑平面布置圖、設(shè)備平面布置圖以及地下網(wǎng)絡(luò)平面布置圖等。平面布置圖的三要素：比例尺、方向(fngxing)、圖例(tl)和注記。 首先總平面布置圖應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)石油天然氣工程設(shè)計(jì)防火規(guī)范GB 50183，國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)石油天然氣工程總圖設(shè)計(jì)規(guī)范SY/T0048的有關(guān)規(guī)定；未涉及部分，應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范GB 50016-2006， 石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范GB50160和工業(yè)企業(yè)總平面設(shè)計(jì)規(guī)范GB50187的相關(guān)規(guī)定等確定出總平面布置圖。3.1站面平面布置基本要求：（1）站面平面布置應(yīng)充分利用地形，并結(jié)合氣象，工程地質(zhì)，水文地質(zhì)條件合理、布置緊湊、節(jié)

21、約用電。（2）站場總平面布置圖應(yīng)與工藝流程相適應(yīng)，做到場區(qū)內(nèi)外物料流向合理，生產(chǎn)管理和維護(hù)方便。宜根據(jù)不同生產(chǎn)功能和特點(diǎn)分別相對集中布置，形成不同的生產(chǎn)區(qū)和輔助生產(chǎn)區(qū)。（3）凡散發(fā)有害氣體和易燃，易爆氣體的生產(chǎn)設(shè)施，應(yīng)布置在生活基地或明火區(qū)的全年最小頻率風(fēng)向的上風(fēng)側(cè)。站場內(nèi)通道寬度宜結(jié)合生產(chǎn)、防火與安全距離要求，并考慮系統(tǒng)管道和綠化布置的需要，合理確定。（4）站場是否設(shè)置圍墻，應(yīng)根據(jù)所在地區(qū)周圍環(huán)境和規(guī)模大小確定。當(dāng)設(shè)置圍墻時(shí)，應(yīng)采用非燃燒拆料建造，圍墻高度不宜低于2.2m，場區(qū)內(nèi)變配電站（大于或等于36kV）應(yīng)設(shè)高度為1.5m的圍欄。（5）場區(qū)內(nèi)雨水宜采用組織排水，罐區(qū)內(nèi)雨水應(yīng)采用明溝排水。

22、對于降雨量小于200mm的干旱地區(qū)，可不設(shè)排雨水系統(tǒng)。3.2設(shè)備平面布置圖本論文主要介紹設(shè)備平面布置圖。首先根據(jù)SY/T0003 2012石油天然氣工程制圖標(biāo)準(zhǔn)確定其基本的圖紙幅面及圖框格式，確定設(shè)備圖例。再根據(jù)SH3011-2000石油化工工藝裝置布置設(shè)計(jì)通則確定出個(gè)設(shè)備所在位置。根據(jù)從本組其他同學(xué)的設(shè)備設(shè)計(jì)的尺寸畫出平面布置圖中的設(shè)備。圖2-6重慶科技學(xué)院課程設(shè)計(jì) 總結(jié) 4總結(jié)(zngji)本次(bn c)課程設(shè)計(jì)我們組的內(nèi)容是某分子篩吸附脫水工藝設(shè)計(jì)，我的內(nèi)容是畫流程圖和平面布置圖。在查閱了大量資料后，從熟悉CAD到繪制出工藝流程圖和平面布置圖。首先，在查閱了分子篩的特性，比較了三塔和兩塔的吸附流程后，選擇了兩塔流程。在吸附脫水前設(shè)置了氣液分離器，然后原料氣進(jìn)入吸附塔，經(jīng)吸附塔脫水后的