天然气脱碳计算书模板

3.3塔器选型3.3.1吸收塔选型计算由于存在中间进料，所以需要对气液负荷较大的塔板进行设计，通过保证要求最高的塔板的分离效率，从而保证每块塔板都都能满足分离要求，所以在20块塔板的气液相负荷较大。现在以第20块塔板为例进行计算：气液相的平均流量：Ls=20.02m3/h=0.0056m3/sVs=1027m3/h=0.285m3/s气液相的平均密度：ρL=1067kg/m3，ρV=28.36kg/m3液相表面张力：0.05866N/m初步计算塔径：初设板间距HT=0.6m，板上清液层高度一般在0.05-0.1m之间，取hL=0.07m，动能参数：LVmvmlVLvvsvlsLVqqqqF=106736.2810913.210137.244=0.123查《设备设计全书-塔设备》的Smith图得：0.150.04(HT-h)0.050.010.030.020.030.020.100.060.040.080.10.250.350.750.100.050.060.08C0.200.300.400.150.500.600.20.40.31.00.60.80.5lgGL图3.1不同分离空间下负荷系数与动能参数的关系（smith图）表面张力为20mN/m下的负荷因子：11.020C实质表面张力下的负荷因子：19.0202.020CC极限空塔气速：VVLfCu=36.2836.2810671.0==0.6m/s空塔气速：6.0ufu0.57×0.6=0.36m/s初选塔径：36.036001114uVAS=0.79m2TAD4=106.114.379.04m根据塔系列标准可取D=1.2m；根据圆整后计算泛点率及实际气速等：42DAT=13.142.114.32m2AD=AT×0.1=0.113m2A=AT-AD=1.02m23.002.136001114AVsum/s5.0ufu采用低合金钢板16MnR，tσ取163MPa；采用双面焊局部无损探伤，φ取0.85；C1取0.8mm，C1取1mm；37.1918.0485.0163212004][2CPPDdmm圆整取20mm。塔进出口直径：15785.036001116785.0111VQd=162mm3.0785.0360076.19785.0222VQd=153mm3.0785.0360067.19785.0333VQd=152mm10785.036001312785.0444VQd=215mm查规范，吸收塔气体进料口尺寸为159mm×4.5mm，贫胺液进料口尺寸为159mm×4.5mm，处理气出口尺寸为219mm×6mm，富胺液出口尺寸为159mm×4.5mm。塔径的初算结果结合液相体积流量可确定：选择单溢流流形结构。因为弓形降液管具有较大容积，又能充分利用塔面积，且单溢流液体流径长，塔板效率高。表3.9塔板流型比较型号作用U型流液体流动路程长，可以提高板效率，塔的液面落差大，只适合于液体比很小的场合。单溢流结构简单，液流行程长，有利于提高分离效率，加工制造方便。双溢流形式复杂，液体流动的路程短，从而可降低液面落差，适合于大型塔及气液比大的场合。阶梯流塔盘板面呈阶梯状，分段处设置中间堰，借以缩短每段液流的行程长度，降低液面落差；缺点是结构比较复杂。表3.10流型选择塔径m液体流量m3/hU型流型单流型双流型阶梯流型1.07451.49702.0119090—1603.011110110—200200—3004.011110110—230230—3505.011110110—250250—4006.011110110—250250—450降液管取溢流堰长度：84.07.0Dlw塔板截面积：221304.1785.0mDAT086.0AtAf14.0DWd弓形降液管面积Af=0.097m2，弓形降液管进口宽度Wd=0.168m。受液盘和内盘堰不设内堰和受液选择平行受液盘，根据《塔设备》受液盘安定区宽度一般在50-100mm之间，对于边缘区而言，塔径≤2500mm，一般取50mm；塔径＞2500mm，一般取60mm。此处可选取受液盘安定区宽度WS=80mm，边缘区宽度WC=50mm。塔高计算：HYSYS软件模拟知吸收塔塔板数N=20。塔顶空间高度的作用是安装塔板和开人孔的需要，也使气体中的液体自由沉降，减少塔顶出口气中液滴夹带，空间高度一般取1.0~1.5m，这里取HD=1m。由上面计算可知，吸收塔直径为1.2，因此取塔间距为HT=0.4m。设有人孔的上下两塔板间距应大于等于400mm，这里HT＇=600mm。此吸收塔板数为15，则在此只开一个人孔。进料段高度取决于进料口的结构形式和物料状态，一般要比HT大，取HF=800mm。塔底空间高度具有贮存槽的作用，塔底釜液最好能在塔底有10~15min的储量，以保证塔底料液不致排完。提取HYSYS模拟软件流程数据塔底料液出口体积流量V=14.88m3/h,塔径D=1.2m，t=10min，所以：19.2785.0t2DVHBm取高2m综上可知塔筒体高度：3.19)11(BTFrDHHHHNHHm筒体与封头，筒体的计算厚度按下式：8.02cicPDPmm腐蚀余量取2mm，因此厚度为7mm封头高度封头选取标准椭圆形封头，一般直段为0.4m，曲面高度：3.04Dhm所以封头高度H=0.7m。裙座筒体高度10m左右，塔径1.2m，所以裙座高度：9.225.12DHm因此取3m，裙座壁厚取16mm；因此取塔高为H=12.6m+0.7m+3m=19.3m。3.3.2再生塔选型计算由于再生塔处理量大，直径和塔高大，因此选择板式浮法塔。由于存在中间进料，所以需要对气液负荷较大的塔板进行设计，通过保证要求最高的塔板的分离效率，从而保证每块塔板都都能满足分离要求，所以在20块塔板的气液相负荷较大。现在以第20块塔板为例进行计算：气液相的平均流量：Ls=38.41m3/h=0.01m3/sVs=3115m3/h=0.865m3/s气液相的平均密度：ρL=606.4kg/m3，ρV=1.012kg/m3液相表面张力：46.18N/m初步计算塔径：初设板间距HT=0.6m，板上清液层高度一般在0.05-0.1m之间，取hL=0.07m，动能参数：LVmvmlVLvvsvlsLVqqqqF=013.15.629865.0008.0=0.98查《设备设计全书-塔设备》的Smith图得：表面张力为20mN/m下的负荷因子：042.020C实质表面张力下的负荷因子：064.0202.020CC极限空塔气速：VVLfCu=012.1012.14.606064.0=1.57m/s空塔气速：6.0ufu1.57×0.6=0.942m/s初选塔径：942.036003115uVAS=1.02m2TAD4=14.114.302.14m根据塔系列标准可取D=1.2m；根据圆整后计算泛点率及实际气速等：42DAT=13.142.114.32m2AD=AT×0.1=0.113m2A=AT-AD=1.02m2848.002.136003115AVsum/s54.0ufu在（0.5～0.8）范围内，满足要求。848.0785.0360089.20785.0111VQd=93mm848.0785.036009.20785.0222VQd=93mm查规范可知，再生塔富液进料口尺寸为108mm×4mm，贫胺液出料口尺寸为108mm×4mm。根据表3.8和表3.9可知，塔径的初算结果结合液相体积流量可确定：选择单溢流流形结构。降液管取溢流堰长度：m7.07.0Dlw塔板截面积：m785.0785.02DAT086.0AtAf14.0DWd弓形降液管面积Af=0.06751m2，弓形降液管进口宽度Wd=0.14m。受液盘和内盘堰，不设内堰和受液选择平行受液盘，根据《塔设备》受液盘安定区宽度一般在50-100mm之间，对于边缘区而言，塔径≤2500mm，一般取50mm；塔径＞2500mm，一般取60mm。此处可选取受液盘安定区宽度WS=70mm，边缘区宽度WC=50mm。塔高计算：HYSYS软件模拟知吸收塔塔板数N=20。塔顶空间高度的作用是安装塔板和开人孔的需要，也使气体中的液体自由沉降，减少塔顶出口气中液滴夹带，空间高度一般取1.0~1.5m，这里取HD=1m。由上面计算可知，吸收塔直径为1.2，因此取塔间距为HT=0.6m。设有人孔的上下两塔板间距应大于等于400mm，这里HT＇=600mm。此吸收塔板数为15，则在此只开一个人孔。进料段高度取决于进料口的结构形式和物料状态，一般要比HT大，取HF=800mm。塔底空间高度具有贮存槽的作用，塔底釜液最好能在塔底有10~15min的储量，以保证塔底料液不致排完。提取HYSYS模拟软件流程数据塔底料液出口体积流量V=14.88m3/h,塔径D=1.2m，t=10min，所以：19.2785.0t2DVHBm取高2m综上可知塔筒体高度：6.15)11(BTFrDHHHHNHHm筒体与封头，筒体的计算厚度按下式：32cicPDPmm腐蚀余量取5mm，以及钢板偏差为2mm,因此厚度为10mm封头高度封头选取标准椭圆形封头，一般直段为0.4m，曲面高度：3.04Dhm所以封头高度H=0.7m。裙座筒体高度10m左右，塔径1.2m，所以裙座高度：9.225.12DHm因此取3m，裙座壁厚取10mm；因此取塔高为H=12.6m+0.7m+3m=19.3m。3.3.3闪蒸气吸收塔选型计算填料塔的设计气速必须低于液泛气速，如果要求压力降低且稳定，则宜在载点以下操作。但由于载点缺乏明显的判别标准，难以精确计算，而液泛点则有较准确的关联式。设计填料塔时先计算液泛气速，然后再按下式确定适宜的空塔气速：0.8)uf~(0.5u填料塔的液泛气速计算：计算填料液泛气速的关联式，首先是Sherwood等人提出一种图解关联的形式，后来由贝恩-霍根（Bain-haugen）修正成以下形式的计算式，称为贝恩-霍根公式。8/14/12.03275.1lglgllgFGLAagu（3.9）式中uf——泛点空塔气速，m/s；G——重力加速度，9.81m/s2；3/a——干填料因子，m-1；l——液相粘度，MPa·s；L、G——液体、气体的质量流量，kg/h；l、g——液体、气体的密度流量，kg/m3；A——系数。系数A是与填料类型有关，不同类型填料的A值可由生产厂家通过实验数据回归得出。表3.11给出了多种不同填料A值可供参考使用。表3.11多种不同填料A值填料类型常用A值填料类型常用A值瓷拉西环0.022金属鲍尔环0.942瓷弧鞍0.26金属阶梯环0.106瓷矩鞍0.176金属环矩鞍0.06225瓷阶梯环0.2943金属板波纹（250Y）0.291压延孔板波纹4.50.35压延孔板波纹6.30.49（2）闪蒸气吸收塔塔径设计吸收塔采用通径塔，金属板波纹填料。液泛气速计算：由hysys软件得到计算所需各参数并查相关填料性质，带入下式中可得：8/14/12.03275.1lglgllgFGLAagu8/14/12.021031963.3428.663.7675.1291.0788.21031963.36428.9lglFuFu=0.92m/s空塔