Файл: 518172 курсовая работа тема курсовой работы Узел очистка газа компрессорной станции газопровода УренгойЦентр 2 производительностью 95 млн м 3.doc
Добавлен: 06.12.2023
Просмотров: 335
Скачиваний: 30
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Пылеуловитель представляет собой вертикальный цилиндрический аппарат мультициклонного типа. Условно аппарат разделен на три секции:
- секция очистки газа;
- секция выхода газа;
- секция сбора мехпримесей и конденсата.
Через патрубок Ø700 газ поступает в секцию очистки. В секции установлено 43 циклона, которые жестко закреплены нижней и верхней перегородками. Секция сбора конденсата имеет внутренний конус и штуцер дренажа Ø250. Штуцер дренажа имеет два патрубка для слива жидкости и мехпримесей в различные дренажные системы. Контроль за уровнем жидкости и мехпримесей в секции осуществляется посредством указателя уровня и сигнализатора высокого уровня. Для ремонта и осмотра аппарат снабжен люком Ø500 мм с быстрооткрывающимся затвором. Нижняя часть пылеуловителя теплоизолирована. Дренажные трубопроводы снабжены системой электрообогрева.
Очистка газа в пылеуловителе происходит следующим образом: технологический газ поступает в секцию очистки, где установлено 43 циклона. Газ входит в каждый циклон через входные прорези, приобретая вращательно – поступательное движение за счет конструкции циклона. Под действием центробежной силы мехпримеси и капельная жидкость отбрасываются к периферии циклонной трубки и по ее стенке стекают в нижнюю часть пылеуловителя, в секцию сбора конденсата. Очищенный газ меняет направление в циклоне и через выходную трубку выходит в сборную камеру и далее через штуцер выхода и соединительный трубо
провод поступает во вторую ступень очистки фильтр – сепаратор.
Таблица 2.1 - Пылеуловитель имеет следующие технические характеристики [9]:
2.3 Материальный баланс процесса очистки газа от пыли
Расчет материального баланса производился исходя из следующих исходных данных: Производительность установки 95 млн м3 /сут. (3958333,33 м3 /ч), состав газа – метан – 96,24 %, этан – 1,56 %, пропан – 0,43 %, Углеводороды С4+ – 0,52 %, оксид углерода – 0,2 %, азот – 1,05 %. Содержание
конденсата – 6•10-3 г/м3; пыли – 3,5•10-3 г/м3 газа. Технологические потери газа – 0,006 %. Плотность газа 0,678 кг/м3. Эффективность циклона 0,85 [10].
Среднечасовая производительность цеха по природному газу:
Qп = 95000000/24= 3958333,33 м3/ч· 0,678 кг/м3 = 2683750 кг/ч
Материальный баланс процесса очистки газа от пыли и влаги по своей физической сущности является сочетанием физических и массообменных процессов, протекающих между газовой и жидкой фазами, содержащими большое количество компонентов, т.е. является сложным многокомпонентным процессом.
Количество пыли в подаваемом в циклон газе:
Qп0= 2683750 • 3,5 • 10-3 • 10-3 = 9,39 кг/ч.
Рассчитаем количество конденсата в подаваемом в циклон газе:
Qко= 2683750 • 6 • 10-3 • 10-3 = 16,10 кг/ч
Итого примесей в подаваемом газе: 9,39 + 16,10 = 25,49 кг/ч
Количество примесей, задержанных в сепараторе
Qпз = Qпо • 0,85 = 9,39 • 0,85 = 7,98 кг/ч.
Qкз = Qко • 0,85 = 16,10 • 0,85 =13,68 кг/ч,
Итого задержано в сепараторе: 7,98 + 13,68 = 21,66 кг/ч
Количество примесей, оставшихся в газе после сепаратора:
Qп = Qпо-Qпз = 9,39 – 7,98 = 1,41 кг/ч.
Qк = Qко-Qкз = 16,10 – 13,68 = 2,42 кг/ч,
Состав газа на входе в циклон:
Метан 2683750 • 0,678 • 96,24/100 = 1751166,198 кг/ч
Этан 2683750 • 0,678 • 1,56/100 = 28385,49 кг/ч
Пропан 2683750 • 0,678 • 0,43/100 = 7824,20 кг/ч
С4+2683750 • 0,678 • 0,52/100 = 9461,83 кг/ч
N2 2683750 •
0,678 • 1,05/100 = 19105,62 кг/ч
CO2 2683750 • 0,678 • 0,2/100 = 3954,94 кг/ч
Потери газа: Qпот= (0,006/100) • 2683750 • 0,678 = 109,17 кг/ч.
Газ на выходе из циклона с учетом потерь и примесей:
2683750 • 0,678 – 109,17 – 25,49 = 1819447,84 кг/ч
Состав газа на выходе из циклона:
Метан 1819447,84 • 96,24/100 = 1751036,60 кг/ч
Этан 1819447,84 • 1,56/100 = 28383,39 кг/ч
Пропан 1819447,84 • 0,43/100 = 7823,63 кг/ч
С4+1819447,84 • 0,52/100 = 9461,13 кг/ч
N2 1819447,84 • 1,05/100 = 19104,20 кг/ч
CO2 1819447,84 • 0,2/100 = 3638,90 кг/ч
Материаль
ный баланс процесса очистки природного газа представлен о таблице 2.2.
Таблица 2.2 – Материальный баланс процесса очистки газа от пыли и влаги
2.4 Технологический расчет мультициклонного пылеуловителя
1 Плотность газа при рабочих условиях (2.1) [10]:
(2.1)
где, ρо - плотность газа при нормальных условиях;
p, T – давление и температура газа;
po, To – давление и температура газа при нормальных условиях.
Для направляющего аппарата типа розетки с углом наклона лопастей к горизонтали 25о коэффициент гидравлического сопротивления ξ0 = 90.
2. Условная скорость газа в корпусе циклонного элемента определяется по формуле (2.2):
(2.2)
где ∆ρ – перепад давления в циклоне согласно рекомендациям, принимают равным 0,28 • 105 Па.
3. Объем газа,
проходящего через один циклонный элемент, вычисляется по формуле (2.3):
, (2.3)
где D - диаметр корпуса циклонного элемента.
4. Производительность по газу в рабочих условиях при максимальной нагрузке
- секция очистки газа;
- секция выхода газа;
- секция сбора мехпримесей и конденсата.
Через патрубок Ø700 газ поступает в секцию очистки. В секции установлено 43 циклона, которые жестко закреплены нижней и верхней перегородками. Секция сбора конденсата имеет внутренний конус и штуцер дренажа Ø250. Штуцер дренажа имеет два патрубка для слива жидкости и мехпримесей в различные дренажные системы. Контроль за уровнем жидкости и мехпримесей в секции осуществляется посредством указателя уровня и сигнализатора высокого уровня. Для ремонта и осмотра аппарат снабжен люком Ø500 мм с быстрооткрывающимся затвором. Нижняя часть пылеуловителя теплоизолирована. Дренажные трубопроводы снабжены системой электрообогрева.
Очистка газа в пылеуловителе происходит следующим образом: технологический газ поступает в секцию очистки, где установлено 43 циклона. Газ входит в каждый циклон через входные прорези, приобретая вращательно – поступательное движение за счет конструкции циклона. Под действием центробежной силы мехпримеси и капельная жидкость отбрасываются к периферии циклонной трубки и по ее стенке стекают в нижнюю часть пылеуловителя, в секцию сбора конденсата. Очищенный газ меняет направление в циклоне и через выходную трубку выходит в сборную камеру и далее через штуцер выхода и соединительный трубо
провод поступает во вторую ступень очистки фильтр – сепаратор.Таблица 2.1 - Пылеуловитель имеет следующие технические характеристики [9]:
| Рабочая давление аппарата | 75кгс/см2 |
| Расчетное давление аппарата | 75кгс/см2 |
| Давление гидравлического испытания | 93,75 кгс/см2 |
| Рабочая температура стенки | –15С + 40С |
| Расчетная температура стенки | –45С +120С |
| Перепад давления на аппарате (проект.) | 0,21 кгс/см2 |
| Расчетная производительность | 20 млн. м3/сутки |
| Среда | природный газ, мехпримеси, углеводородный конденсат, вода |
| Характеристика среды | взрывоопасная |
| Допуск на коррозию | 1,6мм |
| Объем | 8,5м3 |
| Эффективность очистки газа от механических примесей | |
| Ø 15мкм | 100% |
| Ø 10мкм | 95% |
| Ø 8мкм | 85% |
2.3 Материальный баланс процесса очистки газа от пыли
Расчет материального баланса производился исходя из следующих исходных данных: Производительность установки 95 млн м3 /сут. (3958333,33 м3 /ч), состав газа – метан – 96,24 %, этан – 1,56 %, пропан – 0,43 %, Углеводороды С4+ – 0,52 %, оксид углерода – 0,2 %, азот – 1,05 %. Содержание
конденсата – 6•10-3 г/м3; пыли – 3,5•10-3 г/м3 газа. Технологические потери газа – 0,006 %. Плотность газа 0,678 кг/м3. Эффективность циклона 0,85 [10].Среднечасовая производительность цеха по природному газу:
Qп = 95000000/24= 3958333,33 м3/ч· 0,678 кг/м3 = 2683750 кг/ч
Материальный баланс процесса очистки газа от пыли и влаги по своей физической сущности является сочетанием физических и массообменных процессов, протекающих между газовой и жидкой фазами, содержащими большое количество компонентов, т.е. является сложным многокомпонентным процессом.
Количество пыли в подаваемом в циклон газе:
Qп0= 2683750 • 3,5 • 10-3 • 10-3 = 9,39 кг/ч.
Рассчитаем количество конденсата в подаваемом в циклон газе:
Qко= 2683750 • 6 • 10-3 • 10-3 = 16,10 кг/ч
Итого примесей в подаваемом газе: 9,39 + 16,10 = 25,49 кг/ч
Количество примесей, задержанных в сепараторе
Qпз = Qпо • 0,85 = 9,39 • 0,85 = 7,98 кг/ч.
Qкз = Qко • 0,85 = 16,10 • 0,85 =13,68 кг/ч,
Итого задержано в сепараторе: 7,98 + 13,68 = 21,66 кг/ч
Количество примесей, оставшихся в газе после сепаратора:
Qп = Qпо-Qпз = 9,39 – 7,98 = 1,41 кг/ч.
Qк = Qко-Qкз = 16,10 – 13,68 = 2,42 кг/ч,
Состав газа на входе в циклон:
Метан 2683750 • 0,678 • 96,24/100 = 1751166,198 кг/ч
Этан 2683750 • 0,678 • 1,56/100 = 28385,49 кг/ч
Пропан 2683750 • 0,678 • 0,43/100 = 7824,20 кг/ч
С4+2683750 • 0,678 • 0,52/100 = 9461,83 кг/ч
N2 2683750 •
0,678 • 1,05/100 = 19105,62 кг/ч
CO2 2683750 • 0,678 • 0,2/100 = 3954,94 кг/ч
Потери газа: Qпот= (0,006/100) • 2683750 • 0,678 = 109,17 кг/ч.
Газ на выходе из циклона с учетом потерь и примесей:
2683750 • 0,678 – 109,17 – 25,49 = 1819447,84 кг/ч
Состав газа на выходе из циклона:
Метан 1819447,84 • 96,24/100 = 1751036,60 кг/ч
Этан 1819447,84 • 1,56/100 = 28383,39 кг/ч
Пропан 1819447,84 • 0,43/100 = 7823,63 кг/ч
С4+1819447,84 • 0,52/100 = 9461,13 кг/ч
N2 1819447,84 • 1,05/100 = 19104,20 кг/ч
CO2 1819447,84 • 0,2/100 = 3638,90 кг/ч
Материаль
ный баланс процесса очистки природного газа представлен о таблице 2.2.Таблица 2.2 – Материальный баланс процесса очистки газа от пыли и влаги
| Приход | кг/ч | % | Расход | кг/ч | % |
| Природный | 1819923,77 | 100,0 | Очищенный | | |
| газ, | | | природный газ, | 1819447,84 | 99,99281 |
| в т.ч.: | | | вт.ч. | | |
| -метан | 1751166,198 | | -метан | 1751036,60 | |
| -этан | 28385,49 | | -этан | 28383,39 | |
| -пропан | 7824,20 | | -пропан | 7823,63 | |
| -С4+ | 9461,83 | | -С4+ | 9461,13 | |
| - N2 | 19105,62 | | - N2 | 19104,20 | |
| - CO2 | 3954,94 | | - CO2 | 3638,90 | |
| -пыль | 9,39 | | -пыль | 1,41 | |
| -конденсат | 16,10 | | -конденсат | 2,42 | |
| | | | Задержано в | | |
| | | | циклоне: | | |
| | | | -пыль | 7,98 | 0,00044 |
| | | | -газ. | 13,68 | 0,00075 |
| | | | конденсат | | |
| | | | Потери | 109,17 | 0,006 |
| Итого | 1819923,77 | 100,0 | | 1819923,77 | 100,0 |
2.4 Технологический расчет мультициклонного пылеуловителя
-
Исходные данные для расчета принимаем: -
Среда
, которая очищается - природный газ -
Расход газа – 95 млн. м3/сут -
Температура газа - 283°К -
Размер твердых частиц – 5 мкм -
Расчетная плотность твердых частиц - 2500 кг/м3 -
Исходная концентрация частиц в потоке – 20 г/м3 -
Рабочее давление газа на входе в циклон – 5,45 МПа -
Материал корпуса - сталь 09Г2С; -
Расчетное рабочее давление, МПа – 5,5; -
Диаметр аппарата – 2000 мм; -
Удельные металозатраты - 1533 кг/млн. м3; -
Фракционная эффективность очистки – 85% (при размере твердых частиц 5-10 мкм); -
Запыленность газа 32 г/м3
1 Плотность газа при рабочих условиях (2.1) [10]:
(2.1)где, ρо - плотность газа при нормальных условиях;
p, T – давление и температура газа;
po, To – давление и температура газа при нормальных условиях.
Для направляющего аппарата типа розетки с углом наклона лопастей к горизонтали 25о коэффициент гидравлического сопротивления ξ0 = 90.
2. Условная скорость газа в корпусе циклонного элемента определяется по формуле (2.2):
(2.2)где ∆ρ – перепад давления в циклоне согласно рекомендациям, принимают равным 0,28 • 105 Па.
3. Объем газа,
проходящего через один циклонный элемент, вычисляется по формуле (2.3): , (2.3)где D - диаметр корпуса циклонного элемента.
4. Производительность по газу в рабочих условиях при максимальной нагрузке