天然气净化厂放空系统设计

天然气净化厂放空系统设计

0放空系统设计工艺为了保证天然气处理厂的安全生产，减少污染天然气环境的污染，净化厂应安装火环和通风系统。以靖边气田30亿m放空系统的设计应首先确定天然气放空量,然后分别进行火炬筒体参数的计算、放空管网的水力计算及应力分析。1厂站火炬气的放空当全厂站出现大面积火灾时,将启动安全仪表系统的第一级关断,截断所有进出站管道,只对站内管道和设备的气体进行放空泄压,此时的放空规模最大,决定了厂站火炬的最大泄放量和规模。1.1系统压力的降至压力容器和轻烃火灾泄压放空通常根据是否含有轻烃设置降压率,对于含轻烃的装置应满足系统压力能够在15min内降至690kPa或压力容器设计压力的50%,取其较低者;对于不含轻烃的装置,考虑系统压力在15min内降至压力容器设计压力的50%靖边气田采出气中不含凝析油、羰基硫和硫醇,因此系统压力在15min内由5.2MPa降至2.6MPa。放空阀采用电动球阀+节流截止放空阀模式,正常运行时,节流截止放空阀通过开度指示仪,保证达到放空阀的泄放面积的开度,放空时利用远程控制,开启电动球阀。1.2气体密度v根据壳牌DEP推荐,泄放阀泄放面积计算公式如下:式中AB———系数,0.09;V———系统容积/mG——气体相对密度;z———气体压缩因子;T———操作温度/K;1.3放空管路单位流通面积临界质量流率计算根据“图解法求天然气瞬时放空量(1)放空管路阻力因子:式中∑(fL/d)———放空管路阻力因子;L———放空管路等效长度/m;k———管内壁绝对粗糙度/m;d———放空管路内径/m。(2)放空管路单位流通面积临界质量流率:式中mPγ———气体等熵指数,取值1.3;M———气体摩尔质量;R———理想气体常数,8314.4J/(kmol·K);(3)放空管路实际质量流率:放空管路的实际质量流率m是临界质量流率m根据P式中m———放空管路实际质量流率/(kg/(m(4)放空管路实际标准体积流量:式中Q———放空管路实际标准体积流量/(mA———放空管路流通面积/mρ———标准状态下放空气体密度/(kg/m1.4净化厂的开放式规模净化厂内设置4个泄放区,分别为:清管集气区、1由表1可知,火灾工况下,净化厂厂内的总放空气量为55.46m2火炬喷枪的确定火炬筒体的计算包括火炬筒出口直径和高度两部分。2.1放空筒顶部内气体温度t式中d———火炬筒出口直径/m;P———火炬筒出口内侧压力/kPa,取100.98;T———排放气体温度(放空筒顶部内侧气体温度)/K,取422;K———排放气体绝热系数,本工程取1.3;M———排放气体平均分子量,本工程取17.70。2.2火炬筒水平距离/w式中H———火炬筒高度/m;Q———火炬释放总热量/kW;q———允许热辐射强度/(kW/mR———受热点至火炬筒的水平距离/m;Xh———受热点至火炬筒下地面的垂直高差/m,本工程取2。2.3筒体和高度确定靖边气田净化厂高压放空量约为20万m从火炬中心算起,距离火炬中心10m处,辐射热强度4.2kW/m因此,靖边气田净化厂火炬筒体直径最终确定为650mm,筒体高度确定为70m。3放空火炬的水力模拟计算利用UnisimFlare软件,对全厂放空系统管网进行水力模拟计算计算结果表明,各个放空点最高背压为0.336MPa(绝压),小于安全阀最大背压0.5MPa,系统管网完全满足放空的需要。全厂高压放空系统工艺流程见图3。4次应力的产生利用CAESARII软件对放空管道进行了应力分析,表明:天然气未放空时,管道主要承受自重和介质重量等持续荷载所引起的一次应力和温度荷载所引起的二次应力;天然气放空时,管道主要承受由泄放阀排放所产生的动态应力根据分析结果,对放空管道的安装及支吊架设置提出以下优化建议:(1)放空阀出口设置固定支架。(2)厂区至火炬区放空管网优先选用水平π型弯自然补偿。(3)除固定支架外,每个管架上的放空管道均设置导向支架或管卡。(4)放空总管与各个装置放空支管连接处,需设置固定支架。5放空系统管网(1)利用图解法求解天然气瞬时放空量,计算出30亿m(2)根据SH3009-2001《石油化工企业燃料气系统和可燃性气体排放系统设计规范》规定,火炬筒体直径确定为D(3)利用UnisimFlare模拟软件,对全厂放空系统管网进行水力计算,结果表明系统管网完全满足放空的需要。(4)通过设置水平π型弯、管卡和固定支架,减小了放空管道的振动和摩擦,