油气合建站设计书资料.docx

油气合建站设计书资料.docx

《油气合建站设计书资料.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《油气合建站设计书资料.docx（16页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

油气合建站设计书资料

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（

）的海棉铁做氧化剂。

按天然气硫化氢平均含量为18mg/Nm3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／cm2

硫容：

≥30％

1.2脱硫塔的直径计算

设脱硫塔操作周期为100天，

160102

23.2mg18mg

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：

=180480/1000/5=36m2

脱硫塔的直径：

=6.77

高径比：

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

，合金钢的最大许用应力

。

设计压力取

，则操作压力:

脱硫塔的壁厚计算公式如下：

=18617.5/405.04+0.6+1=47.56mm（1.1）

式中

——脱硫塔的壁厚，mm；

——气体的操作压力，MPa；

——脱硫塔管外径，mm；

——合金钢的最大许用应力，MPa；

——焊缝系数，无缝钢管取0.9，焊接钢管取0.8；

——钢板负偏差，取0.6mm；

——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h1=850mm，直边高度h2=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：

（1.2）

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

式中

——封头的形状系数；

——脱硫塔管外径，mm；

——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：

（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

——封头的壁厚，mm；

——气体的操作压力，MPa；

——封头管外径，mm；

——封头的形状系数；

——合金钢的最大许用应力，MPa；

——焊缝系数，无缝钢管取0.9，焊接钢管取0.8；

——钢板负偏差，取0.6mm；

——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：

=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

1.8MPa

0.18MPa（1.4）

当1.8MPa<

7.5MPa

=1.1P（1.5）

当P>7.5MPa

=1.05

（1.6）

式中P——被保护设备或管道操作绝对压力，MPa；

——安全阀泄放绝对压力，MPa。

脱硫塔操作压力P=2.5MPa，由于1.8MPa<

7.5MPa，则：

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

表示。

对于安装在无火压力容器上的安全阀：

=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：

=2.75+0.25=3mpa（1.7）

式中

——安全阀最高泄放压力，MPa；

——安全阀泄放绝对压力，MPa；

——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：

（1.8）

式中

——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：

1.5.6安全阀通道截面积

安全阀通道截面积按下式计算：

（1.9）

式中A——安全阀通道截面积，

;

G——安全阀的最大泄放量，kg/h；

——安全阀达到最大泄放量时的进口绝对压力，MPa；

K——流量系数，一般取0.90.97；

M——气体摩尔分子量，kg/kmol；

——安全阀进口处绝对温度，K；

Z——气体压缩系数；

C——气体特性系数，按下式计算：

（1.10）

其中，k是气体绝热指数。

（1.11）

式中

——第i组分的气体摩尔分数；

——第i组分的气体绝热指数。

　　　k=1.777C=286.96z=0.945A=0.35

　　　安全阀直径：

=6.68mm

根据《油气田常用阀门手册》选用A42Y-40型弹簧封闭全启式安全阀，公称通径DN32，公称压力4.0MPa。

2输气管线工艺计算

2.1原料天然气管线工艺计算

根据《天然气工程手册》准则：

输气管线最大流速

，最小流速

。

设计压力P=1.6MPa，设计温度T=273+25=298K。

2.1.1压缩系数Z的确定

（6.1）

式中

——输气管平均压力，MPa。

取

=P=1.6MPa，则：

2.1.2输气管管径的确定

（6.2）

取V=3.5

=1

104Nm3/dP=1.6MPaT=298带入得d=51.36mm

取V=18.3

=1

104Nm3/dP=0.3MPaT=293带入得d=22.46mm

式中V——输气管气体流速，m/s；

——输气管气体流量，

；

T——输气管中的气体温度，K；

P——输气管中的气体压力，MPa；

Z——气体压缩系数；

d——输气管管径,mm。

2.1.3输气管管壁厚的确定

（13.3）

式中

——输气管管壁厚，mm；

P——输气管设计压力，MPa；

d——输气管管径,mm；

——管子的最低屈服强度，MPa；

F——设计因素，取0.6；

——管子的纵向焊缝系数，对于无缝钢管，

=1.00

双面埋弧焊，

=0.85，单面埋弧焊，

=0.80

——管子强度的温度减弱系数，当气体温度在123℃下时，

=1；

C——腐蚀裕量，对净化气C=0mm，

微腐蚀C=1mm,中等腐蚀C=2mm,

强腐蚀C=3mm。

则

选用1Cr18Ni9T

无缝钢管。

3储油罐容量的工艺计算

汽油、柴油储油罐将采用直埋式卧式钢罐。

容量可用下式确定：

（7.1）

式中V——加油站储油罐储存某种油品的理论容量，m^3；

q——加油站平均日加油量，L；

n——加油站预设的油品储存天数，市区营业性加油站可取3～4天；

m——附加系数，反映油罐容量利用率和设计安全系数，取1.3～1.5；

由上式计算所得的是油罐的理论容量，实际确定单罐容量应该参照设计规范提供的加油站等级划分和常用油罐的规格对应来选择。

表14.1不同油品参数

90#汽油

93#汽油

97#汽油

0#柴油

密度,g/m3

0.75

0.75

0.75

0.83

日加油量，L

4000

4000

4000

3610

储存天数，d

3

3

3

3

理论油量V，m3

16.8

16.8

16.8

15.2

4输油管道的工艺计算

4.1输送汽油管道

4.1.1管径的确定

（8.1）

式中d——输送汽油管道管径，mm；

Q——汽油输送量，

；

v——汽油的经济流速，m/s。

取卸油管道v=1.3m/s,供油管道v=2.0m/s,汽油密度0.75

。

卸油管道：

=√（4*0.00278/3.14/1.3）*1000=52mm

供油管道：

=√（4*0.00278/3.14/2.0）*1000=42mm

4.1.2管壁厚的确定

（8.2）

=0.3*52/2（1*240+0.4）+1=1.032

式中

——输气管管壁厚，mm；

P——输气管操作压力，MPa；

d——输气管管径,mm；

——管子的最低屈服强度，MPa；

——管子的纵向焊缝系数，对于无缝钢管，

=1.00

焊接钢管，

=0.80

K——修正系数，一般取0.40；

C——管壁厚度附加值。

5、管道输气能力计算

5.1按《油气集输设计规范》（GB50350－2005），集气管道输气能力按下式计算：

式中：

qv—气体流量（m3/d）（P0=0.101325MPa，T=293K）；

P1—管道计算的起点压力（绝·MPa）；

P2—管道计算的终点压力（绝·MPa）；

d—管道内直径（cm）；

Z—气体在计算管段内平均压力下的压缩系数；

Δ—气体的相对密度（与空气比）；

T—气体的平均温度（K）；

L—输气管道计算段长度（Km）。

经计算，本设计分别采用DN25～DN100多种规格的钢制管道，输气能力可满足输气量10.0×104m3/d的生产要求。

5.2管道强度计算

按《油气集输设计规范》（GB50350－2005），集气管道壁厚按下式计算：

δ—钢管计算壁厚，mm；

P—设计压力，取4.0MPa；

D—钢管外径，mm；

σS—钢管的最小屈服强度，取245MPa；

F—强度设计系数；

φ—焊缝系数；

C－管线腐蚀裕量；

集气管道壁厚计算成果见表：

表3.2－1集气管道壁厚计算成果表

管径

设计系数

腐蚀余量（mm）

计算壁厚（mm）

选用壁厚（mm）

φ108

0.5

1

2.8

5.0

φ89

0.5

1

2.5

4.5

φ76

0.5

1

2.2

4.0

φ57

0.5

1

1.9

3.5

φ32

0.5

1

1.5

3.0

壁厚计算结果：

节流阀以后管线采用φ108×5、φ89×4、φ57×3.5、φ32×3.0的20＃无缝钢管，所用管材应符合《输送流体用无缝钢管》（GB/T8163－1999）标准，三通、弯头按钢制对焊管件（GB12459－2005）标准执行。

井口至节流阀前管线采用符合《套管和油管》（SY/T6194－2003）标准的API油管J55（φ27/8”），弯头采用PN16.0MPa油管弯头。

水套炉加热计算

为防止天然气因节流降压而形成水合物，采用水套炉对天然气进行加热。

经计算，龙遂35D、龙遂35D-1、龙遂35D-2井生产的天然气需要进行加热处理，其操作参数见下表：

表3.2－2　单井操作工艺参数

操作参数工况

龙遂

35D

龙遂

35D－1

龙遂

35D－2

备注

节流前压力P1（MPa）

12

10.3

11.2

节流后压力P2（MPa）

1.6

1.6

1.6

压力降