天然气脱水塔设计论文

新疆工业高等专科学校

课程设计说明书

题目名称：氯气缓冲罐设计

系部：化学工程系

专业班级：应化09-4（1）班学生姓名：阿布杜卡迪尔. 图尔荪指导教师郭承前

完成日期： 2011-12-25 新疆工业高等专科学校

课程设计评定意见

设计题目：天然气脱水塔设计

学生姓名：阿布杜卡迪尔。图尔荪

评定意见：

评定成绩：指导教师（签名）：2012年12月30日

甘醇型天然气脱水塔设计

摘要：天然气中含有水分，天然气和水合形成天然气水合物，它是半稳定的固态化合物，可以在零度以上形成，它不仅可能导致管线堵塞，也可以造成喷嘴和分离设备的堵塞。吸收脱水使用吸湿性液体吸收的方法脱出气流中的水蒸气。三甘醇对天然气有很强的脱水能力，热稳定性好，浓溶液不会凝固，容易再生。携带损失量小，露点降大。

甘醇吸收塔的优点：①一次投资低，压降少，可节省动力；②可连续运行；③容易扩建；④塔设备容易重新装配；⑤可方便的应用于在某些固体吸附剂易受污染的场合。

本设备属于中压容器，是典型的薄壁圆筒压力容器。在设计中对脱水塔的工作原理进行了简述，对各部件的选用进行了比较。对塔体所受的各种应力进行了校核，并对塔体可能承受的风压和地震载荷进行了计算和校核。对塔的开孔进行了补强设计。并对塔的一些工艺技术要求进行了说明。

关键词：天然气脱水；三甘醇；三甘醇脱水；脱

目录

1．1 简体强度计算 (1)

2. 1 塔设备所承受的各项载荷计算 (2)

3.1 等面积补强的设计法 (2)

3.2 适用的开孔范围 (2)

3.3 内压容器开孔所需补强面积 (2)

3.4 有效补强范围 (3)

3.5 补强面积 (3)

4 吸收塔的工艺计算 (4)

4.1 物料平衡 (4)

4.2.2 甘醇循环流量 (4)

4.2.2 甘醇循环流量 (4)

4.3 吸收塔 (5)

4.3.1 直径 (5)

4.3.2 高度 (5)

5 塔体及裙座的机械设计 (6)

5.1 塔体部分 (6)

5.1.1 确定设计参数 (6)

5.1.2 塔体壁厚计算 (6)

5.1.3 校核在压力实验时筒体中的压力 (6)

5.2 封头 (7)

5.3 塔高确定 (7)

6 塔体及裙座的强度计算及校核 (7)

6.1 塔体各项载荷计算 (7)

6.1.1 质量载荷 (7)

6.1.2 风载荷 (8)

6.1.3 地震载荷 (9)

6.1.4 最大弯矩的计算 (10)

6.2 塔体的强度及轴向稳定性验算 (10)

6.2.1 圆筒轴向应力计算 (10)

6.2.2 圆筒轴向稳定性校核 (10)

6.2.3 圆筒拉应力校核 (11)

6.3 裙座、基础环、地脚螺栓的设计及验算 (11)

6.3.1 座体 (11)

6.3.2 基础环 (12)

6.3.3 地脚螺栓 (13)

6.4 裙座与塔体对接焊缝的验算 (14)

7 人孔、接管补强 (14)

7.1 人孔补强 (14)

7.1.1 开孔所需补强面积 (14)

7.1.2 效补强范围 (15)

7.1.3 有效补强面积 (15)

7.1.4 所需另行补强面积 (16)

7.1.5 补强圈设计 (16)

7.2 接管补 (16)

7.2.1 进料管直径300mm (16)

8结论 (18)

参考文献 (18)

致谢 (19)

附录 A (21)

附录 B (22)

附录 C (23)

1.1 筒体强度计算

为保证筒体强度，筒体内较大的环向应力不应高于材料的许用应力，即在实际设

[]2t pD

σδ≤ (3-1) 计工作中，尚须考虑以下因素：

(1) 焊缝系数 容器筒体一般由钢板卷焊而成。由于在焊接加热过程中，对焊缝金属组织产生不利影响，同时在焊缝处往往形成夹渣、气孔、未焊透等缺陷，导致焊缝及其附近金属的强度可能低于钢板本体的强度。因此，式(3-1)中钢板的许用应力 应该用强度较低的焊缝许用应力代替，办法是把钢板的许用应力乘以焊缝系数ϕ，

ϕ<1，于是式(3-1)可写成

[]2t pD

σϕδ

≤ (3-2) (2) 工艺设计中确定的容器内径，在制造过程中测量的也是圆筒的内径，而受力分析中指的却是筒体面直径。用内径代替式(3-1)中的中面直径更为方便，于是有

()

[]2t i p D δσϕδ+≤ (3-3) 解出上式中的，得到内压圆筒的计算壁厚。

2[]i

t

pD p

δσϕ=

- (3-4) (3) 考虑到钢板厚度不均匀及介质对筒壁的腐蚀作用，在确定筒体所需厚度时，还应在计算壁厚的基础上，增加壁厚附加量C 。 综合以上因素，内压圆筒壁厚的计算公式为

2[]i

d t pD C p

δσϕ=

+- (3-5)

对于已有的圆筒，测量壁厚，则其最大许可承压的计算公式为

2[]()2[][]()t t n e

i n i e

C p

D C D δϕδδϕδδδ-==

+-+ (3-6) 以上诸式中δ—圆筒计算壁厚，mm ； d δ—圆筒设计壁厚，mm ； n δ—圆筒名义壁厚，mm ； e δ—圆筒有效壁厚，mm ； p —容器设计压力，MPa ； i D —圆筒内压，mm ；

[]t σ—设计温度t ℃下，筒体材料的许用应力，MPa ； ϕ—焊缝系数； C —壁厚附加量，mm 。

2.1 塔设备所承受的各项载荷计算 2.1.1 操作压力

当为内压时，在塔壁上引起周向及轴向拉应力；当为外压时，为满足不失稳前提下，则在塔壁上引起周向及轴向压应力。显然，操作压力对裙座不起作用。塔体在设计压力p 作用下产生轴向应力

σ1=

4i

pD δ

(4-2) 式中p —设计压力，Mpa ；