油气合建站设计书

油气合建站

设计计算书

1 天然气脱硫系统的计算

1.1脱硫塔的工艺计算

采用海棉铁法脱硫工艺，用浸渍了氧化铁（32O Fe ）的海棉铁做氧化剂。按天然气硫化氢平均含量为18mg/Nm 3

计算，所需脱硫剂为XXXkg 。脱硫剂主要物理性质及技术指标：

规格：Φ（4～5）（5～15）

堆密度：0.65～0.95Kg/L 取=0.8kg/L 侧压强度：≥40N ／cm 2 硫容：≥30％

1.2脱硫塔的直径计算

设脱硫塔操作周期为100天，

O H S Fe S H O Fe 23223233+=+

160 102 23.2mg 18mg 所需脱硫剂质量： 225600kg 所需脱硫剂体积：180480L

海棉铁床层高度取5m 。

脱硫塔截面积： 2m H V

F ==180480/1000/5=36m 2

脱硫塔的直径： m F

D ==π

4=6.77

高径比：

=D

H

36/6.77=5.32 1.3脱硫塔的壁厚计算

根据《压力容器手册》，选用合金钢)8755JB (Mo 5Cr 1-，合金钢的最大许用应力

[]MPa 197=σ。设计压力取MPa P 5.20=，则操作压力:

01.1P P =

脱硫塔的壁厚计算公式如下：

[]213.2C C P

PD Sc ++-=

ϕσ

=18617.5/405.04+0.6+1=47.56mm (1.1) 式中 Sc ——脱硫塔的壁厚，mm ；

P ——气体的操作压力，MPa ；

D ——脱硫塔管外径，mm ；

[]σ——合金钢的最大许用应力，MPa ；

ϕ——焊缝系数，无缝钢管取0.9，焊接钢管取0.8； 1C ——钢板负偏差，取0.6mm ； 2C ——脱硫塔腐蚀裕量，取1mm 。

1.4封头的计算

长短轴之比为2的椭圆封头为标准椭圆封头，它与材料和壁厚相同的筒体等强度有关。其形式及尺寸按JB1154-73《椭圆形封头形式与尺寸》的规定选取。选用公称直径3400mm ，曲面高度h 1=850mm ，直边高度h 2=50mm 。 1.4.1形状系数计算

封头的形状系数可用下列公式计算：

⎥⎥⎦

⎤

⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭

⎫

⎝⎛+=2

2261i i

h D K (1.2) = 1/6*[2+((3390+47.56*2)/2/900)^2]=0.958

式中 K ——封头的形状系数； i D ——脱硫塔管外径，mm ； i h ——封头的高度，mm 。

1.4.2 封头的壁厚计算

封头的壁厚可用下列公式计算：

[]215.02C C P

K

PD Sc i ++-=

ϕσ (1.3)

=2.5*1.1*3439.24*0.958/(2*197*0.9-0.5*1.1*2.5)+0.6+1=27.25 式中 Sc ——封头的壁厚，mm ；

P ——气体的操作压力，MPa ； i D ——封头管外径，mm ；

K ——封头的形状系数；

[]σ——合金钢的最大许用应力，MPa ；

ϕ——焊缝系数，无缝钢管取0.9，焊接钢管取0.8； 1C ——钢板负偏差，取0.6mm ； 2C ——封头腐蚀裕量，取1mm 。 因此取封头的壁厚 27mm 。

1.5脱硫塔安全阀的计算

1.5.1安全阀的泄放量

安全阀的泄放量应根据具体工艺过程来确定。本设计安全阀的泄放量均认为单位时间内流过设备的气体质量流量，即：

h xxxkg G /==624.777kg/h

1.5.2安全阀的泄放压力（定压）

安全阀开始起跳时的进口压力称为安全阀的泄放压力或定压。它应等于或小于受压设备或管道的设计压力。可按下面的方法确定：

当≤P 1.8MPa +=P P 00.18MPa （1.4） 当1.8MPa<≤P 7.5MPa 0P =1.1P （1.5） 当P >7.5MPa 0P =1.05P （1.6） 式中 P ——被保护设备或管道操作绝对压力，MPa ； 0P ——安全阀泄放绝对压力，MPa 。

脱硫塔操作压力P =2.5MPa ，由于1.8MPa<≤P 7.5MPa ，则： MPa P P 75.25.21.11.10=⨯==

1.5.3聚积压力

安全阀开至最大并达到最大泄放量时的进口压力与泄放压力之间的差值称为聚积压力，用

a P 表示。对于安装在无火压力容器上的安全阀：

P P a 1.0==0.25MPa

1.5.4最高泄放压力

安全阀达到最大泄放量能力时的进口压力，称为最高泄放压力。在工艺流程中，最高泄放

压力可按下式确定：

a m P P P +=1

=2.75+0.25=3mpa (1.7) 式中 m P ——安全阀最高泄放压力，MPa ； 1P ——安全阀泄放绝对压力，MPa ； a P ——安全阀聚积压力，MPa 。 1.5.5背压（出口压力）

安全阀开启前泄压总管的压力与安全阀开启后介质流动所产生的流动阻力之和。背压一般

应小于气体的临界流动压力值。气体临界压缩比可按下式计算：

1

12+⎪

⎭

⎫ ⎝⎛+=k k

c k σ (1.8)

式中 c σ——气体临界压缩比；

k ——气体绝热指数，可取1.2~1.4。 代入数据得：

55.0127.121

27.127.1=⎪

⎭

⎫

⎝⎛+=-c σ

1.5.6安全阀通道截面积

安全阀通道截面积按下式计算：

1

1

197.10ZT M

CKP G

A =

(1.9)

式中 A ——安全阀通道截面积，2cm ;