|
|
diplom Турдалиев. О научно исследовательской работе
3.Свойства газа и конденсата
Состав и свойства газа и конденсата сведены в таблицы
Таблица 2 – Природный газ (сырой)
Наименование параметра
|
Параметр
|
Название вещества:
|
|
– химическое
|
углеводород
|
– торговое
|
природный газ
|
Состав, объёмные %:
|
|
– основной продукт
|
метан – 85,995
|
– примеси (с идентификацией)
|
этан – 5,351;
пропан – 2,530;
бутаны – 1,350;
азот – 0,332;
углекислый газ – 0,406;
|
Общие данные:
|
тяжёлые углеводороды – 4,036
|
– молекулярная масса, кг/кмоль
|
21,88
|
– температура кипения, °С (при давлении 101 кПа)
|
минус 161,3
|
– плотность при 20 °С, кг/м
|
0,909
|
– температура самовоспламенения, °С
|
537
|
– пределы взрываемости, объёмные %
|
4,5...14,5
|
Данные о токсической опасности:
|
|
ПДК в воздухе рабочей зоны, мг/м
|
300
|
Реакционная способность
|
окисляется кислородом
|
Запах
|
нет
|
Коррозионное действие
|
нет
|
Готовой продукцией являются природный газ (подготовленный – таблица и конденсат газа (нестабильный – таблица ).
Таблица 3 – Природный газ (подготовленный)
Наименование параметра
|
Параметр
|
Название вещества:
|
|
– химическое
|
углеводород
|
– торговое
|
природный газ
|
Состав, объёмные %:
|
|
– основной продукт
|
метан – 91,568
|
– примеси (с идентификацией)
|
этан – 5,083;
пропан – 1,827;
бутаны – 0,611;
азот – 0,360;
углекислый газ – 0,415;
|
Общие данные:
– молекулярная масса, кг/кмоль
|
17,76
|
– температура кипения, °С (при давлении 101 кПа)
|
минус 161,3
|
– плотность при 20 °С, кг/м
|
0,738
|
Данные о взрывопожароопасности:
|
|
– температура самовоспламенения, °С
|
537
|
– пределы взрываемости, объёмные %
|
4,5...14,5
|
Данные о токсической опасности:
|
|
ПДК в воздухе рабочей зоны, мг/м3
|
300
|
Реакционная способность
|
окисляется кислородом
|
Запах
|
нет
|
Коррозионное действие
|
нет
|
Методы перевода вещества в безвредное состояние
|
сжигание
|
Класс опасности
|
4
|
Категория и группа взрывоопасной газовоздушной смеси
|
ПА-Т1
|
Степень чувствительности
|
Класс 4
|
Таблица 4 – Конденсат газа (нестабильный)
Наименование параметра
|
Параметр
|
Название вещества:
– химическое
– торговое
|
тяжелый углеводород
конденсат газа
|
Состав, объёмные % :
– основной продукт
|
нафтены – 58,73
метан – 10,03;
|
– примеси (с идентификацией)
|
этан – 8,34;
пропан – 11,46;
бутаны – 11,44
|
– температура вспышки, °С
|
минус 45
|
– температура самовоспламенения, °С
– пределы взрываемости, объёмные %
|
206
1,5...15
|
Данные о токсической опасности:
ПДК в воздухе рабочей зоны, мг/м3
|
300
|
Реакционная способность
|
слабо окисляется кислородом
|
Запах
|
ощутимый, похожий на дизельное топливо
|
Коррозионное действие
|
нет
|
Методы перевода вещества в безвредное состояние
|
сжигание
|
Класс опасности
|
4
|
Таким образом, природный газ состоит из основного продукта: метана – 91,568, а так же примесей: этан – 5,083; пропан – 1,827; бутаны – 0,611; азот – 0,360; углекислый газ – 0,415. Конденсат газа состоит из основных продуктов: нафтены – 58,73; метан – 10,03; примесей: этан – 8,34; пропан – 11,46; бутан – 11,44.
4. Механический раздел
4.1 Расчет на прочность элементов теплообменного аппарата
Исходные данные:
- тип теплообменного аппарата: с плавающей головкой ТП;
- назначение теплообменного аппарата: охлаждение сырья;
- диаметр кожуха внутренний, мм: 1200
- диаметр распределительной камеры внутренний, мм: 1200
- общая длина аппарата, мм: 11 400
- расстояние между опорами, мм: 5510;
- длина трубного пучка, мм: 9000;
- число ходов по трубам: 4
- расположение труб в трубных решетках: по вершинам равностороннего треугольника;
- количество трубок общее, шт: 1054;
- крепление труб в трубных решетках: развальцовка с канавками;
- поверхность труб: гладкая;
- наружный диаметр труб, мм: 25;
- толщина стенки трубок, мм: 2,5
- температура в трубном пространстве, О С
а) на входе 35 О С;
б) на выходе минус 63 О С;
- температура в межтрубном пространстве, О С
а) на входе минус 94 О С;
б) на выходе минус 8 О С;
- среда в трубном пространстве: смесь углеводородных газов;
- среда в межтрубном пространстве: сухой отбензиненный газ.
4.2 Выбор конструктивных параметров некоторых элементов теплообменных аппаратов
Необходимые пояснения и результаты выбора конструктивных и расчетных параметров представлены в таблице 4.1.
Таблица 5 – Пояснения и результаты выбора конструктивных и расчетных параметров
№
|
Наименование параметра
|
Пояснения
|
Выбранный параметр
|
|
Давление условное, МПа
- в трубном пространстве
- в межтрубном пространстве
|
Выбирается по рабочему давлению и температуре.
- в трубном Рtрас= 5,5 МПа
- в межтрубном Рtрас=1,8 МПа
|
Рутр= 6,3 МПа
Румтр= 2,5 МПа
|
|
Шаг расположения труб в трубных решетках, номинальный, мм
|
dн , мм
|
16
|
20
|
25
|
38
|
57
|
t, мм
|
21
|
26
|
32
|
48
|
70
|
|
Для dн=25мм
t = 32 мм.
|
|
Исполнение по материалу
|
М1-М24, Б1-Б10, выбирается в зависимости от температуры обрабатываемой среды, агрессивного воздействия среды, давления.
Учитывая низкие температуры (до минус 100 0С), необходим материал с низким порогом хладноломкости. Поэтому выбираем материальное исполнение М8.
|
Материал:
кожуха:12Х18Н10Т
распределительной камеры и крышки:
12Х18Н10Т
- теплообменных труб: 12Х18Н10Т
|
|
Форма, диаметр поперечных перегородок, (зазор между перегородками и кожухом).
Число перегородок.
Расстояние между перегородками.
|
Наиболее широко в мировой практике применяют сегментные перегородки. Высота вырезаемого сегмента, число и расстояние между перегородками для ТП регламентировано и указано в каталоге.
Для уменьшения утечек устанавливают ограничения на размер кольцевого зазора между перегородкой и кожухом аппарата.
Рекомендуется диаметр перегородки принимать на 3-5 мм меньше диаметра кожуха.
|
- Форма перегородок
сегментная;
- зазор между перегородками и кожухом:
2,5 мм;
- диаметр поперечных перегородок
1195 мм;
- число перегородок
10 шт.
- расстояние между перегородками
615 мм.
|
|
Толщина перегородок
|
Минимальная толщина перегородок в зависимости от D выбирается по следующей схеме:
D, мм
|
≤ 400
|
500-600
|
800-1000
|
≥1200
|
Sп , мм
|
6
|
10
|
12
|
14
|
Обычно трубчатый пучок опирается на
ближайшую к плавающей головке поперечную перегородку, имеющую толщину (16-20 мм), больше толщины других перегородок. В некоторых случаях для поддержания трубчатого пучка к решеткам приваривают опорные ребра. Длину опорной части ребра у подвижной решетки принимают больше диаметра нижнего штуцера для обеспечения возтожности монтажа и демонтажа пучка.
При значительных размерах (диаметр корпуса 1000 мм и более) и массе трубчатого пучка его опирают на катковые опоры, которые крепят к продольной балке из швеллера или двух полос, приваренной к поперечным перегородкам и неподвижной трубной решетке
|
D = 1195 мм
Sп = 15 мм
Так как диаметр корпуса значительный (1200мм), то трубный пучок опираем на катковую опору.
|
|
Диаметр и количество стяжек для перегородок
|
Диаметр стяжек для перегородок принимают: d = 12 мм при D ≤600 мм, d = 16 мм при D≥800 мм
Минимальное количество стяжек Zс =6 при D ≤1000 мм, Zс =8 при D = 1200 мм, Zс =10 при D≥ 1400 мм.
|
d = 16 мм
Zс = 8 шт.
|
|
Отбойники (рисунокА.2, приложение А)
|
При входе среды в межтрубное пространство теплообменника часто ставят отбойник, который защищает от местного износа трубы, расположенные против входного штуцера. Отбойник выполняют в виде круглой или прямоугольной пластины. Размер отбойника должен быть не менее внутреннего диаметра штуцера D1. Обычноего принимают на 10-20 мм больше, т. е. D = D1 + (10…20) мм. Отбойник не должен создавать излишнее гидравлическое сопротивление, поэтому расстояние от внутренней поверхности корпуса до отбойника должно быть h >0,2D1 . Отбойник приваривают к дистанционным тягам или крепят хомутами (лапками) к трубам. Приваривать отбойник к трубам не рекомендуется из-за опасности прожога стенки трубы. Расстояние от отбойника до первой перегородки должно быть не менее 100 мм для обеспечения беспрепятственного распределения входящего потока среды.
|
Отбойник выполняем в виде круглой пластины диаметром 320 мм:
D = D1 + 20=
= 284+20=304 мм, примем D= 300 мм
h =0,2•284=56,8мм
Примем h = 60мм.
|
|
Размеры плавающей головки
|
Внутренний диаметр крышки плавающей головки Д3 меньше внутреннего диаметра корпуса теплообменника на: - 50 мм для Дв = 400, 500, 600 мм;
- 100 мм для Дв= 800, 1000, 1200, 1400 мм
|
Дв= 1200мм
Д1 = 1190мм
Д3 = 1100мм
|
|
Маркировка ТОА
|
1200 ТПГ-6,3-М8/25Г-9-Т-4-У-И ТУ 3612-023-00220302-01
теплообменный аппарат с плавающей головкой горизонтальный, с внутренним диаметром кожуха D = 1200 мм, на условное давление в кожухе и трубах Pу = 6,3 МПа, материального исполнения М8, с гладкими теплообменными трубками диаметром d = 25мм, длиной L = 9м, расположенными по вершинам треугольников, 4-х ходовой по трубному пространству, умеренного климатического исполнения, с деталями для крепления изоляции.
|
|
|
|
Скачать 0.92 Mb.