管道及壁厚設(shè)計-方茂洲資料

1、油氣集輸課程設(shè)計摘要天然氣在離開油藏時或自地下儲集層中采出的天然氣及脫硫后的天然氣通常含有 飽和水汽，有些氣還含有H2S和C02，水蒸氣在天然氣混合氣的溫度和壓力改變時極易 形成水合物，影響天然氣的輸送和進一步加工和處理。另一方面，游離水與H2S和 C2O會生成酸性氣體會腐蝕管線和設(shè)備，因此必須脫除天然氣中的水蒸氣、H2S和CO2。在油氣田中常規(guī)的天然氣脫水工藝是吸收脫水法和吸附脫水法，目前廣泛使用的是甘醇吸收脫水和分子篩吸附脫水兩種方法。如果是為了保證天然氣集輸過程中不形成水合物， 通常使用三甘醇吸收脫水工藝脫除天然氣中的水。本報告根據(jù)提供的課程設(shè)計任務(wù)書， 進行三甘醇天然氣脫水工藝的站內(nèi)工

2、藝管道及 壁厚設(shè)計。設(shè)計中我們通過氣體和液體的流速、流量、壓力等數(shù)據(jù)，并根據(jù)公式計算管 徑及壁厚，最后通過選型設(shè)計出合適的管道。關(guān)鍵詞：天然氣脫水 三甘醇（以下簡稱TEG 管道設(shè)計 壁厚2目錄1緒論11.1概述11.2設(shè)計目的11.3設(shè)計內(nèi)容及要求12三甘醇脫水工藝流程設(shè)計32.1工藝設(shè)備功能32.2工藝流程簡述 32.3工藝流程圖32.4基本參數(shù)42.5計算過程62.6管線選材83分析與總結(jié)104附錄及參考文獻(xiàn) 12油氣集輸課程設(shè)計1緒論1.1概述天然氣是清潔、高效、方便的能源，它的使用在發(fā)展世界經(jīng)濟和提高環(huán)境質(zhì)量中起 著重要作用。全球蘊藏有相當(dāng)豐富的天然氣資源，目前，天然氣是僅次于石油和煤

3、炭的 世界第三大能源，近年其年產(chǎn)量增長速度高于石油和煤炭， 據(jù)預(yù)測，21世紀(jì)天然氣在能 源消費結(jié)構(gòu)組成中的比例將超過石油，成為世界第一能源。天然氣是以烷烴氣體為主的各類氣體與少量非烴類氣體所組成的氣體混合物。從地層開采出來的天然氣含有游離水和氣態(tài)水，對于游離水，由于它是以液態(tài)方式存在的， 天然氣集輸過程中，通過分離器就可以實現(xiàn)分離；但對于氣態(tài)水，由于它在天然氣中以 氣態(tài)方式存在，運用分離器不能完成分離，而這些氣態(tài)水又會在天然氣管道輸送過程中 隨著溫度、壓力的改變而重新凝結(jié)成液態(tài)水。液態(tài)水的存在會導(dǎo)致水合物的生成和液體 本身堵塞管路、設(shè)備或降低它們的負(fù)荷，引發(fā) CO2、H2S的酸液腐蝕。因此，為

4、滿足管 輸和用戶的需求，脫除天然氣中的水分是很有必要的。常用的脫水方法有直接冷卻法、溶劑吸收脫水法、固體吸附脫水法，其中，綜合經(jīng) 濟性能與脫水性能的考慮，常使用溶劑吸收脫水法中的三甘醇吸收脫水。1.2設(shè)計目的為了對油氣集輸工程有更加系統(tǒng)、全面的理解，掌握油氣集輸?shù)脑O(shè)計思路和方法， 根據(jù)課程設(shè)計任務(wù)書，進行三甘醇天然氣脫水工藝設(shè)計。通過學(xué)習(xí)和查找資料，深入理 解油氣集輸工程的基本理論和技術(shù)。繪制的工藝流程圖和相關(guān)圖樣完整規(guī)范。充分鍛煉 學(xué)生的理論聯(lián)系實際能力，并培養(yǎng)學(xué)生獨立思考的能力，在查閱資料的過程中，完善自 身的不足，開拓眼界。本報告根據(jù)課程設(shè)計任務(wù)書，進行三甘醇天然氣脫水工藝的站內(nèi)工藝管道

5、及壁厚設(shè) 計。設(shè)計中我們通過氣體和液體的流速、流量、壓力等數(shù)據(jù)，并根據(jù)公式計算管徑及壁 厚，最后通過選型設(shè)計出合適的管道。管道的設(shè)計計算和安裝不當(dāng)，將會影響整個系統(tǒng) 的經(jīng)濟性及運行的可靠性，甚至?xí)斐蓢?yán)重的破壞性事故。1.3設(shè)計內(nèi)容及要求1.3.1設(shè)計內(nèi)容1）三甘醇脫水工藝流程設(shè)計，繪制流程圖2）三甘醇脫水工藝參數(shù)研究及選用3）三甘醇脫水工藝設(shè)計： 吸收塔 過濾器（機械過濾器，活性炭過濾器） 站內(nèi)工藝管道及壁厚 甘醇循環(huán)量 再生塔 重沸器 甘醇泵132設(shè)計要求設(shè)計過程中，我們主要通過氣體和液體的流速、流量、壓力等數(shù)據(jù)，并根據(jù)公式計 算管徑和壁厚，最后通過選型設(shè)計出合適的管道，從而完成工藝管道部

6、分設(shè)計。在工藝計算和選型時，確保理論依據(jù)充分，使用的圖標(biāo)和公式正確無誤，計算步驟 簡明扼要，計算結(jié)果正確可靠。2油氣集輸工程設(shè)計2三甘醇脫水工藝流程設(shè)計2.1工藝設(shè)備常見的三甘醇脫水裝置主要分為吸收和再生兩部分。1）吸收塔：一般采用泡罩塔，不易發(fā)生漏液現(xiàn)象，操作彈性較大，在負(fù)荷變動范圍較大時仍能保持較高的效率。塔頂設(shè)置除沫器。操作壓力6MPa壓降為0.02MPa2） 閃蒸罐：閃蒸出溶解在TEG溶液中的烴類，防止溶液發(fā)泡。其操作壓力為 0.018MPa 溫度為 65C。3） 過濾器：除去TEG溶液中的機械雜質(zhì)、H2S和CO2。操作壓力為0.18MPa,溫度 為 65C。4） 貧富液換熱器：控制進

7、再生塔的富液溫度，使富液升至148 C左右再進再生塔， 以減輕重沸器的熱負(fù)荷。多采用板式換熱器。5）再生塔和重沸器：蒸出富液中的水分，使三甘醇溶液被提濃，輔助使用汽提再 生。重沸器內(nèi)壓力0.18MPa,溫度為193C。6）三甘醇循環(huán)泵：對已提濃的三甘醇貧液加壓，泵入吸收塔。2.2工藝流程簡述被水汽所飽和的天然氣（6MPa 38r）從吸收塔底部進入，自下而上流經(jīng)各塔板， 三甘醇貧液（6MPa 45r）從塔頂自上而下與天然氣接觸，并進行逆流傳質(zhì)。脫水后的 天然氣（5,98MPa, 40E）從塔頂流出，在干氣-貧甘醇換熱器中升溫（5.98MPa 42E）， 經(jīng)過節(jié)流閥降壓降溫，干天然氣（2MPa 2

8、1 r）輸出。吸水后的三甘醇富液經(jīng)液位控制閥調(diào)控，以 0.18MPa, 30r從吸收塔底部流出，進 入精餾柱頂端，升溫至65r進入閃蒸罐。從閃蒸罐閃蒸出輕烴后，三甘醇富液（0.18MPa, 65 C）依次經(jīng)過機械過濾器，活性炭過濾器，流徑貧富液換熱器，與熱的三甘醇貧液換 熱，進入緩沖罐和再生塔，結(jié)合常壓再生和汽提再生的方法對三甘醇溶液加熱，使高粘 度三甘醇溶液中的水汽逸出，三甘醇貧液再經(jīng)過緩沖罐流出，完成再生過程。經(jīng)過貧富 液換熱器后，由三甘醇循環(huán)泵對三甘醇加壓（6MPa 80r）泵入吸收塔頂部，完成一次 循環(huán)。2.3工藝流程圖見設(shè)計圖152.4基本參數(shù)根據(jù)個人課程設(shè)計任務(wù)書，主要是對站內(nèi)工藝

9、管道及壁厚進行計算和選型。設(shè)計中 所選設(shè)備及管線材質(zhì)（特殊條件除外）均采用20號優(yōu)質(zhì)碳素鋼，屈服強度c = 245MPa 根據(jù)我們所學(xué)的計算公式，依據(jù)油田油氣集輸設(shè)計技術(shù)手冊等，可以通過壓力、密 度來確定經(jīng)濟流速，然后再根據(jù)流量和經(jīng)濟流速來確定管徑、壁厚，最后根據(jù)管徑和壁 厚選型設(shè)計出適合的管道。2.4.1天然氣組成表2.1天然氣組成組成體積分?jǐn)?shù)（%CH497.816C2H60.569C3H80.111i -C4H100.022n -C4H100.034i -C5H120.015n - C5H120.015n -C6H140.038N20.976H20.006O2+Ar0.015CO20.08

10、7H2S0.000H2O0.296合計100.00242原料氣參數(shù)表2.2原料氣參數(shù)表原料氣處理量40x104m3/d原料氣露點30 36C原料氣壓力16.369相對分子量16.369g/mol相對密度0.565擬臨界壓力4.642MPa擬臨界溫度194.791K壓縮因子0.955243產(chǎn)品氣參數(shù)表2.3產(chǎn)品氣參數(shù)表產(chǎn)品氣溫度40C產(chǎn)品氣壓力1.9 2.1MPaH2S含量20mg/m3總硫含量（以硫記）3 200mg / mCO2含量3%水露點蘭8C2.4.4管線編號及參數(shù)表2.4管線參數(shù)表管線編號輸送介質(zhì)流動介質(zhì)壓力（MPa ）流量（m3/h ）流速1#濕天然氣濕氣6277.778102#節(jié)

11、流前干氣干氣5.98276.875103#節(jié)流后干氣干氣2276.875104#富甘醇富甘醇0.180. 73715#泵加壓前貧液貧甘醇0.180.71616#泵加壓后貧液貧甘醇60.71612.5計算過程氣體速度V氣均取V氣 = 10m/s液體速度V液均取V液=1m/s(2.51)管線內(nèi)徑：d - 耳 0.785V式中，d-管子內(nèi)徑，mv-管內(nèi)氣（液）體流速，氣體流速取10m/s液體流速取1m/sQ-操作條件下的氣（液）體流量，m3/s壁厚：一 pdC（2.52）2crsF外徑：D二d+2、（2.53）式中，一管線壁厚，mmp-管線的設(shè)計工作壓力，MPad -管線內(nèi)徑，mm-焊縫系數(shù)，無縫鋼

12、管：=1；直縫管和螺旋焊縫鋼管（符號API-5LS）：=1螺旋埋弧焊管（符號SY 5036-83）：=0.9as-鋼材屈服極限，MPa常用鋼管鋼材見表2.5.1F-設(shè)計系數(shù)，視管線的工作條件按表 2.5.2取值C-腐蝕余量，根據(jù)所輸介質(zhì)腐蝕性的大小取值，當(dāng)所輸油、氣中不含腐蝕性物質(zhì)時C = 0，當(dāng)油氣中含有腐蝕性物質(zhì)時 C =0.5 1mm表2.5常見鋼管材屈服極限鋼管材質(zhì)優(yōu)質(zhì)碳素鋼碳素鋼低合金鋼16MnAPIS.5L1020X52X60X65X70crs，MPa205245235353358413448482表2.6設(shè)計系數(shù)F取值管線野外地區(qū)居住區(qū)、油氣田站場內(nèi)部、穿跨越鐵路、公路、小河渠等

13、地區(qū)輸油管線0.720.60輸氣管線0.600.501#管線:277.778管線內(nèi)徑：由公式2.51d= ；3600 0.785 10=0.099143m=99.143mm壁厚：由公式2.52+仁3.023mm,679.143=2 245 60 1外徑：由公式2.53D=99.143+2 3.023=105.189mm2#管 線：管線內(nèi)徑：由公式2.51壁厚：由公式d2.52276.875二 = 0.098981m = 98.981mm 3600 0.785 10Pd c26F598 泊9812.013mm2 245 0.60 1管線外徑:由公式2.53D =d 2” =98.981 2 2.

14、013 =103.007mm3#管線:管線內(nèi)徑:由公式2.510.785v276875,3600 0.785 10=0.098981m = 98.981mm壁厚：由公式2.522 98.9812gF 0.7 = 1.373mm2 245 0.60 1管線外徑:由公式2.53D 二d 2、. =98.981 2 1.373 = 101.727mm4#管線:管線內(nèi)徑:由公式2.510.785v0.533340.013738m = 13.738mm3600 0.785 1壁厚：由公式2.52Pd C2；mF18 137380.7 708mm2 245 0.60 1管線外徑:由公式2.53D 二d 2

15、、. =13.738 2 0.708 = 15.154mm5#管線:管線內(nèi)徑:由公式2.510.51667- 0.785v0.013521m = 13.521mm3600 0.785 1壁厚：由公式2.52Pd2UF C18 依5210.5 7508mm2 245 0.60 1管線外徑:由公式2.53D =d 2、=13.521 2 0.508 =14.537mm6#管線:管線內(nèi)徑:由公式2.510.51667 = 0.013521m = 13.521mm0.785v 3600 0.785 1Pd C =6 13.521壁厚：由公式2.52+ 0.5 = 0.776mm2 245 0.60 1

16、管線外徑：由公式2.53D =d 2、. =13.521 2 0.976 =15.473mm2.6管線選材表2.7管線選材表管線編號輸送介質(zhì)流里（m3/h）計算內(nèi)徑（mn）計算外徑（mm計算壁厚（mm標(biāo)準(zhǔn)管道1#濕氣277.77899.143104.9893.023108x3.52#干氣276.87598.981103.0072.013108x 3.03#干氣276.87598.981100.3271.373102x 2.04#富甘醇0.5333413.73813.7540.70830 匯 2.05#貧甘醇0.5166713.52113.5370.50830x2.06#貧甘醇0.5166713

17、.52114.0730.77630x2.03分析與總結(jié)在這次為期兩周的課程設(shè)計中，我們首先通過討論初步確定初步確定總工藝流程， 然后與組內(nèi)的同學(xué)們進行交流有關(guān)流程設(shè)計以及涉及到的各個部分的基本參數(shù)，如溫 度、壓力、流量等，最后結(jié)合其他組員的計算結(jié)果，特別是計算三甘醇循環(huán)量的步驟， 以及基礎(chǔ)參數(shù)最后完成了自己的課程設(shè)計實驗報告。每一個步驟，我們都學(xué)到了很多東 西，這次的課程設(shè)計是我基本掌握了如何進行工藝管道設(shè)計，以及運用管道設(shè)計與工藝 設(shè)計中其他部分的關(guān)聯(lián)，體現(xiàn)出了自己綜合運用知識的能力，從中發(fā)現(xiàn)自己平時學(xué)習(xí)的 不足和薄弱環(huán)節(jié)，從而加以彌補。通過本次油氣技術(shù)課程設(shè)計，我收獲了很多，一方面，重新溫

18、習(xí)回顧了學(xué)過的專業(yè) 知識，另一方面，提高了自己動手查閱相關(guān)資料的能力，這次的課程設(shè)計，有了很多收 獲，也是很可貴的。在這一次的設(shè)計中，我得到了許多同學(xué)們的幫助，我發(fā)現(xiàn)，在一個學(xué)習(xí)氛圍濃郁的 團隊中更容易培養(yǎng)自己的團隊精神，每個人都很積極的參與其中，踴躍的查資料，做計 算分析，考慮參數(shù)取值的合理性與可行性，從他們身上我學(xué)到了很多，比如用更加積極 的態(tài)度做任務(wù)，在討論的過程中完善自己，同時也可以發(fā)現(xiàn)自己在想法上的不足，可以 在日后積極改進：1繼續(xù)學(xué)習(xí)，不斷提升理論基礎(chǔ)。這次在設(shè)計三甘醇脫水工藝時，用到了很多之 前在課本上很難記牢的多組數(shù)字，比如三甘醇的多組參數(shù)取值，經(jīng)過大家的反復(fù)探討， 終于確定下

19、來正確的一組數(shù)據(jù)，加深了我的理解與認(rèn)識，甚至可以把這些參數(shù)完整的背 下來，因為在腦海里有了和圖像相結(jié)合的認(rèn)知。 在信息時代，學(xué)習(xí)是不斷提升理論涵養(yǎng)、 汲取新信息、獲取事業(yè)進步的動力，而作為一名學(xué)子，我更應(yīng)該把學(xué)習(xí)作為保持工作積 極性的重要途徑。為了將來走上工作崗位后，我可以更加積極的響應(yīng)單位號召，結(jié)合工 作實際，不斷學(xué)習(xí)理論知識、業(yè)務(wù)知識和社會知識，用先進的理論武裝頭腦，用精良的 業(yè)務(wù)知識提升個人能力，以廣博的社會知識拓展視野。2、努力將理論知識投身于實踐。雖然之前我們認(rèn)真學(xué)習(xí)過油氣技術(shù)課程，并初步 掌握了三甘醇的吸收再生原理，但是本次課程設(shè)計，通過對各種參數(shù)的討論，讓我們更 加深刻的了解了當(dāng)時的課程含義，只有將理論付諸實踐才能實現(xiàn)理論自身的價值，也只 有將理論付諸于實踐才能使理論得以檢驗。同樣，一個人的價值也是通過實踐活動來實 現(xiàn)的，也只有通過實踐才能鍛煉一個人的品質(zhì)，彰顯一個人的意志。必須在實際工作和 生活中潛心體會，自覺地進行角色轉(zhuǎn)換。3、提高工作積極性和主動性。這次在團隊中進行課程設(shè)計，大家的氛圍真的特別 好，每個人都很專心的在做事情，特別積極的問老師、同學(xué)問題，而在不斷地提問、解 答過程中，我們也確實學(xué)到了很多，比如之前不注意的小細(xì)節(jié)，對于節(jié)流閥節(jié)流前