油气集输课程设计某分子筛吸附脱水工艺设计

1、重庆科技学院本科生课程设计 重庆科技学院重庆科技学院 油气集输工程油气集输工程 课程设计报告课程设计报告 学 院:_石油与天然气工程学院_ 专业班级: 油气储运工程 09-3 学生姓名: 刘畅 学 号: 2009441727_ 设计地点（单位）_ 石油与安全科技大楼 k706_ 设计题目:_某分子筛吸附脱水工艺设计工艺流程及平面布置设计 完成日期：2012-6-19 指导教师评语: _ _ _ 成绩（五级记分制）:_ _ 指导教师（签字）:_ _ 重庆科技学院本科生课程设计 1 摘摘 要要 本设计中原料气压力为 3mpa， 温度 40，设计规模为 15 万方/天，要求脱水到 1ppm 以下。根

2、据同组同学分离器设计、吸附塔设计、再生气换热器设计以及管道设计 设计并绘制双塔吸附脱水工艺流程图。其中分离器采用立式重力型分离器，吸附塔采 用 4a 型分子筛，换热器使用套管式塔设备。依据工艺流程设计，考虑天然气走向及当 地风向，参考gb50350-2005 油气集输设计规范以及当地地势等相关条件，设计出 符合石油与天然气防火规范 、 建筑设计防火规范 、 工业企业噪声控制规范等 有关规定的平面布置图。 关键词：分子筛 吸附塔 平面布置 工艺流程 重庆科技学院本科生课程设计 2 目目 录录 1 绪绪 论论 .3 2 参数设计参数设计.5 2.1 天然气基础资料天然气基础资料.5 2.2 天然气

3、基础物性资料天然气基础物性资料.5 2.3 设计范围设计范围.5 2.4 设计依据设计依据.6 3 工艺流程设计工艺流程设计 .7 3.1 设计要求设计要求.7 3.2 设计步骤设计步骤.7 4 选址及平面布置选址及平面布置.9 4.1 选址要求选址要求.9 4.2 平面设计平面设计.- 12 - 结结 论论.- 13 - 参考文献参考文献.- 14 - 重庆科技学院本科生课程设计 3 1 绪绪 论论 2003 年我国天然气产量达 341 亿 m3，消费量为 301 亿 m3，消费结构为化工 34%、 工业燃料 29%、城市燃气 23%、发电 14%。2003 年化工用气量约为 102 亿 m

4、3，主要用于 生产化肥。其中以天然气为原料的合成氨和甲醇生产能力分别占总生产能力的 20%和 25%。 权威机构分析，天然气将是未来世界一次能源中发展最快的品种，预计 20012025 年全球天然气消费年均增长率为 2.2%（而同期原油的增长率为 1.9%，煤为 1.6%） 。2020 年全球天然气消费量将达到 4.34 万亿 m，比 2001 年增长近 70%，天然气 在世界一次能源中的比例将从 2001 年的 23%上升到 2020 年的 25%。 由此可知，提高天然气的质量是刻不容缓的事情。其中，天然气脱水是提升天然气 质量的一个重要环节。天然气中含水量的降低可以减少管输压力，避免生产水

5、合物堵 塞管道，同时也避免与天然气中的酸性气体如二氧化碳、硫化氢等生产酸性液体腐蚀 管道。就目前国内国外的技术而言，总共将天然气脱水法分为三类：低温脱水法、溶 剂吸收脱水法、固体吸附脱水法。 其中，吸附是用多孔性的固体吸附剂处理气体混合物，使其中一种或多种组分吸附 于固体表面上，其他的不吸附，从而达到分离操作。水是一种强极性分子，分子直径 （2.76 3.2 ）很小。不同的多孔性固体的孔径是不同的，孔径大于 3.2 的，都 可以吸附水。吸附能力的大小与多种因素有关，主要是固体的表面力。目前工业上常 用的吸附剂有活性氧化铝、硅胶、分子筛和活性炭等。其中除活性炭外，都可以应用 于天然气脱水。 本设

6、计在前人的基础上，就固体吸附脱水法进行研究，在吸附脱水的理论基础上设 计出双塔循环分子筛吸附脱水工艺流程，并选址布局。 重庆科技学院本科生课程设计 4 2 参数设计参数设计 2.1 天然气基础资料天然气基础资料 天然气组成 表格 2.1 组分 c1c2c3ic4nc4ic5nc5co2n2h2o mol 71.38.396.011.242.210.640.792.534.212.14 进料温度：40 进料压力：3mpa 设计规模：15 万方/天 要求脱水到 1ppm 以下。 2.2 天然气基础物性资料天然气基础物性资料 表格 2.2 相对分子量相对密度拟临界压力拟临界温度压缩因子饱和含水量 2

7、2.79kg/mol0.7869664.94mpa234.4k0.91743mg/m 密度 压力（3mpa）温度（40） 压力 （101.325kpa） 温度（0） 29.2kg/m1.05kg/m 2.3 设计范围设计范围 根据重庆科技学院油气集输课程设计任务书，设计范围为天然气吸附脱水工艺流程 图，并根据当地的天气、地势进行选址，设计平面布置图。 重庆科技学院本科生课程设计 5 2.4 设计依据设计依据 gb50350-2005 油气集输设计规范 石油与天然气防火规范 建筑设计防火规范 工业企业噪声控制规范 重庆科技学院本科生课程设计 6 3 工艺流程设计工艺流程设计 3.1 设计要求设计

8、要求 （1） 尽可能采用先进设备，先进生产方法及成熟的科学技术成就，以保证产 品质量。 （2） “就地取材” ，充分利用当地原料，以便获得最佳的经济效果。 （3）所采用的设备效率高，降低原材料消耗及水电气消耗，以使产品的成本 降低。 （4）经济效益高。 （5） 充分预计生产的故障，以便及时处理，保证生产的稳定性。 （6） 充分考虑天然气进料性质、产品质量及品种，生产能力及今后发展。 （7）设计流程尽可能采用循环法，尾气排放符合国家环境排放标准。 3.2 设计步骤设计步骤 3.2.1 设备参数 分离器吸附塔换热器 类型立式类型4a 型分子筛类型套管式 高度（m） 6.58 高度（m） 8.280

9、 高度（m） 3 直径（m） 1.645 直径（m） 0.836 长度（m） 8 宽度（m） 1 数量（个） 2 数量（个） 2 数量（个） 1 压缩机冷却器过滤器 数量（个） 1 数量（个） 1 数量（个） 1 表格 3-1 重庆科技学院本科生课程设计 7 3.2.2 工艺流程简述 如图 3-1 所示，原料气进入脱水站后，先经进口分离器脱除液态水，分离后 的天然气经分离器上方管道由分子筛吸附塔上方进入塔内进行吸附脱水。经吸附 塔脱水后的干燥天然气经过滤器一部分进入外输管网，一部分气体作为再生气， 经换热器加热到 260进入再生塔，携带走再生塔中吸附的水蒸气，并从吸附塔 上部经冷却器冷却，部分

10、气态水蒸气液化，经分离器分离后的再生气经压缩汇集 至进口分离塔循环分离、脱水。整个工艺流程中，天然气在进口分离器出口处液 态烃及液态水总含量为 0.04g/m，其中液态水含量为 0.02g/m，可以忽略。天 然气在吸附塔入口处水蒸气含量为 1.743g/m，出口理论水蒸气含量为 0g/m， 符合干气输送条件。 图 3-1 重庆科技学院本科生课程设计 8 4 选址及平面布置选址及平面布置 4.1 选址要求选址要求 （1）油气集输站场址，应根据已批准的可行性研究报告或油气田地面建设总体 规划以及所在地区的城镇规划、兼顾集输管道的走向确定。 （2）站场的面积应满足总平面不知道的雪球，并应节约用地。凡

11、有荒地可利用 的地区应尽量不占用耕地，为满足油气田滚动开发要求，可是当预留扩建用 地。 （3）工艺上相互关联的油、气、水处理站宜联合建设，形成多功能的集中处理 站。 （4）区域布置根据石油天然气站场、相邻企业和设施的特点及火灾危险性，结 合地形与风向等因素，合理布局。 （5）天然气站场宜布置在城镇和居住区全年最小频率风向的上风侧。 （6）天然气站场区域布置防火间距应依照表 4-1、表 4-2 进行布置。 （7）天然气站场布置中应有生产区、办公区、辅助生产区、生活区四大部分。 （8）站场总平面布置应充分利用地形，并结合气象、工程地质、水文地质条件 合理，紧凑布置，节约用地。集中处理站的土地利用系

12、数不应小于 60%。 （9）站场总平面布置应与工艺流程相适应，做到场区内外物料流向合理，生产 管理和维护方便。宜根据不同生产功能和特点分别相对集中布置，形成不同 的生产区和辅助生产区。集中处理站的布置也可以打破专业界线，对同类设 备进行联合布置。 重庆科技学院本科生课程设计 9 序 号 12345 铁路 名 称 100 人以上的 居住区、村镇、 公共福利设施 100 人一 下的散居 房屋 相邻厂 矿企业 国家铁 路线 工业企 业铁路 线 一级 10075705040 二级 8060604535 三级 6045504030 四级 4035403525 油品站场、 天然气站场 五级 3030303

13、020 一级 120901206055 二级 100751006050 三级 8060805045 四级 6050605040 液化石油气 和天然气凝 液站场 五级 5045504035 可能携带可燃液体 的火炬 1201201208080 表格 4-1 石油站场与邻近建筑物防火距离（m） 重庆科技学院本科生课程设计 - 10 - 表 4-2 石油库内建筑物、构筑物之间的防火距离(m) 油罐(v为单罐容量m3)油泵房灌油间汽车灌油鹤管铁路油品装卸设施油品装卸码头桶装油品库房隔油池 v50000 5000v 50000 100v 5000 v100 高架油 罐 甲、乙 类油品 丙类 油品 甲、乙

14、 类油品 丙类油 品 甲、乙 类油品 丙类油 品 甲、乙类 油品 丙类油品 甲、乙 类油品 丙类油 品 甲、乙 类油品 丙类油 品 150m3及 以下 150m3以 上 序 号 建筑物和构筑物名称 12345678910111213141516171819 5高架油罐191511.5 7.5 6甲、乙类油品191511.5 91212 7 油泵房 丙类油品14.5 11.5 97.5 101210 8甲、乙类油品24191511.5 10121212 9 灌油间 丙类油品191511.5 9812101210 10甲、乙类油品24191511.5 1015151515 11 汽车灌 油鹤管丙类

15、油品191511.5 9815121512 12甲、乙类油品24191511.5 158815151515 13 铁路油品装卸 设施丙类油品191511.5 9128815121512 14甲、乙类油品4737.5 3026.5 201515151515152020 15 油品装卸码头 丙类油品3326.5 22.5 22.5 151512151215122015 16甲、乙类油品24191511.5 1512121212151588151512 17 桶装油品库房 丙类油品191511.5 9121210121015128815121210 l8150m3及以下24191511.5 1515

16、1020152015252025201510 19 隔油池 150m3以上2822.5 191520201525202520302530252015 20消防泵房、消防车库3326.5 22.5 19201210121015121512252020152025 2110kv及以下19151515201510201020102010201015101520 22 露天变配电所 变压器10kv以上29232323302015302030203020302020102030 23独立变配电间和中心控制宜191511.5 11.5 151210151015101510151012101520 24铁路

17、机车走行线24191919201512201520152015201515101520 25 有明火及散发火花的建筑物、构 筑物及地点 3326.5 26.5 26.5 302015302030203020403030203040 26油罐车库2822.5 1915201512151220152015201515101520 27围墙14.5 11.5 7.5 6b105105155155551010 28其他建筑物、构筑物24191511.5 121210121015101510151212101515 注：1.序号1、2、3、4的油罐，系指储存甲类和乙a类油品的浮顶油罐或内浮顶油罐、储存丙

18、类油品的立式固定顶油罐、容量大于50m3的卧式油罐。对于储存乙b类油品的立武固定顶油罐，序号l、2、3、4的距离应增加30； 对于容量等于或小于50m3的卧式油罐，序号4的距离可减少30。 2.储油区油泵站采用棚式或露天式时，甲、乙、丙a类油品泵棚或露天泵应布置在防火堤外，其与序号1、2、3、4的油罐间距可不受本表限制，与其他序号的建筑物、构筑物间距以油泵外缘按本表油泵房与其他建筑物、构 筑物间距确定。丙b类油品露天泵可布置在丙b类油品罐组的防火堤内。 3.灌油间与高架油罐邻近的一侧如无门窗和孔洞时，两者之间的距离可不受限制。 4.密闭式隔油池与建筑物、构筑物的距离可减少50；油罐组内的隔油池

19、与油罐的距离可不受限制。 5.四、五级石油库内各建筑物、构筑物之间的防火距离，除序号1、2、3外，可减少25。 6.序号l、2、3、4储存甲、乙类油品的油罐至河(海)岸边的距离：当单罐容量等于或小于1000m3时，不应小于20m；当单罐容量大于1000m3时，不应小于30m。储存丙类油品的油罐至河(海)岸边的距离：当单罐容量等于或小 于500m3时，不应小于12m；当单罐容量大于500m3时，不应小于15m。其他各序号的建筑物和构筑物(序号27号除外)至河(海)岸边的距离不应小于10m。 7.仅用于卸车作业的甲、乙类油品铁路油品装卸线，本表距离可减少25。 8.与油品泵房相毗邻的变配电间至石油

20、库内各建筑物、构筑物的防火距离与油品泵房相同。 9.上述折减不得叠加。 重庆科技学院本科生课程设计 - 11 - 4.2 平面设计平面设计 根据选址要求及天然气消防安全等相关规定，绘制平面布置图 4-1 所示。 如图 4-1 所示，本站场总面积为 125mx175m=21875，共分为四个区域。分别是 位于站场中心的生产区（占地约为总面积的 65%） ，设备区（即辅助生产区） ，办公区 （包括办公室、会议室及活动室） ，职工宿舍区（即生活区） 。其中生产区与办公区、 设备区的防火距离为 35m 至 40m，与员工宿舍的防火距离约为 75m。场站设西门、北门 两个门，西门主要为参观大门，北门为员工出入后门。两门均设置在上风口。西门外 设停车场，员工宿舍区内设篮球场。站场内绿化面积占总面积的 10%，呈环形靠墙而建。 图 4-1 重庆科技学院本科生课程设计 - 12 - 5 结结 论论 本次小组设计任务为天然气分子筛吸附脱水工艺设计，本人具体负责工艺流程及平 面布置设计。在本次设计过程中，本人查阅了大量资料。从熟悉 cad 操作到绘制出工 艺流程图和平面布置图。其中，在工艺流程设计中，经查阅资料，采用双塔交替脱水 工艺，并在吸附脱水前设置气液分离器，先用重力式脱除液态水再用分子筛吸附塔脱 除气态水。本次设计结果，经计算，符合脱水到 1ppm 以下的设计