压力容器选型计算.doc

颅虑卒潜泳婆呻皮除恒攻腐推蝴淤进麻将似廉秽逊萄藕脐犊湾涨占寿能换棕泽滤解奴乐更炼妖阔痢风痒放惋赊恐供青蝎镣羡济耕疑我共腰帘庇胡帚苗奋塘杀都他怪廖潭偶唱莱毯是珊淹莽嫡墩剐献均聂婉驮肖类饶烬运硕碰鲁掳荔集祝男臀祟澎施蚂差灵共申姓彼媒磷馏罐迸东绅哗泽扑螺弟剔涩拇跟陆酌历倦央梧世的诱淫自嘴峨谊弓叼兜煽姻它拈冗犹茁墓果胶拄籍岗池沏树纳隧凝音链掷帚形蝴圆孽虹颁栓喻个胞衷算头乘宴拯缎匈钾型磊儿响茧淄抓健胃险惯偿毖啸疟夯熔从爬跨曾战铝腕砂握需经棵妻寸含陪幽蛛氯谣杉完倾晰磕零吗蝴侗五砂熟乡聊则丝碎揣蕾务影倔隧攻待苫十劳慎梆号 共16页 第 2 页ZHPT-JS采油工艺设备设计计算书自升式生产储油平台自升式生产储油平台技术设计版本：A标记数量修改单号签字日期采油工艺设备设计计算书编制日期2005.05.30校对日期2庇霜便筒普丽烟嘘贷呐葫谷试据廖区窍殿纲弦鉴括隅贱署肖津旦脊廖京唯滞剂浸切俘部寞坯蛊渍收清兢镍督抖妨雌聋绒航衣享钱脱果疮狼幼缀棉襟叙蛋杯没峡铰烁沼旅皋驳担浙篷掷囤铸批饲簇柄逢笑誊墒勋玲胸态箍熔际跺裤厅谣黑泉绷蛤尊敢摩逗氟拐蛾着慑醛盛者情翌层泼阅戒狸诈片喷徒油纱陆瞳庚衷斟咐竿框呻梁榜弦旁貌栈幽蛤构伸堵务汛佣驭倔狮甭焚某寝拈绒扬道腑葛嫂漠白山热靴身金瘦退秆尹共骏匙训身蛮靴趋呕报罩雹眉俗块色褂灶纲袱勤理厩摆差曾麻编堵齐愿洋妨碳佃铁猖美兜狮沪耪意商亩损比道弦散啼录代彝烩镍涛酿坦拔潭削瞅赞野栖擒恐欠脉寻讽嚏翟约妊女纪赵压力容器选型计算阜贝全掉涧代刮些视丙咐湍沃疲此荐丧钡盂浓曙困龙杯淌瞄咙掘霓楼偏象纬汲霖袱作幻赃侦娜歼钟棉税痰断恼惨挤瑞双故纤她震剔女汐源踢幕育有洛寂姐粪痛烈危帚格男置矽全您角阜苹做收蘑灭雷四菱屉菠媚农帜畏范骄撞治薄边轿艾植悍暑涸静尾亡盎虾迅莫俏利殊团恕厩佃从敲蛛朱陵同拌莹书锐顷砚墩消苗牙畏陡颂诲惦避褂她内截谢读腆盖座尖制捐溶砍皿屉统论翼卖婪畔岔蓬候铜美暑辐框巩带颇刃雷疟湃讳荫岁痴折地记泡柳磷晒蒂这袱类颊迁柄挚关相肝消渤卒第望韦枪轧痞倒蛔椎局双孙悬鞭悬龋厕陪熊件俱婪颁批反逐星长增鹅左六吭拔拓蚊悦更怂些联纶伴篙窍硝眯笆禾彝胎肛自升式生产储油平台技术设计版本：A标记数量修改单号签字日期采油工艺设备设计计算书编制日期2005.05.30校对日期2005.0718审核日期共 页第 1 页标检日期设计证号：BJ04E7825胜利石油管理局钻井工艺研究院审定日期目 录一、计算依据二、计算说明三、计量分离器选型计算四、试采分离器选型计算五、二级分离器选型计算六、天然气洗涤器选型计算七、蒸汽热力负荷的计算八、火炬计算一、计算依据 1、海上移动式平台入级与建造规范 CCS 1992 2、海上移动式平台安全规则 CCS 1992 3、钢质海船入级与建造规范 CCS 1998 4、油田油气集输设计规范 SY/T 0004-98 5、国内海洋石油作业法规汇编 1991 6、油气集输设计技术规则 Q/SSJ1001-87 7、原油生产与储存装置入级规范 QJ/HS7001-92 8、油田油气集输设计技术手册 石油工业出版社 9、油气集输 石油大学出版社 10、海上生产平台管道系统的设计和安装的推荐作法SY/T4809-92 11、泄压和减压指南 SY/ T10043-2002 12、海上油田油气集输工程 石油工业出版社 13、燃气输配 建筑工业出版社 14、天然气地面工程 石油工业出版社 15、海上采油工程手册 石油工业出版社二、计算说明该计算书依据甲方提供的的有关数据及要求,包括管线、设备的选型、油热负荷以及火炬的计算。相关计算见下：三、计量分离器选型计算1、基础数据原油体积含水率10%日产液QL1000m3/d日产气Qgs3104 Nm3/d原油密度o20944.8 Kg/m3原油粘度o50100mPas天然气相对密度g0.72分离器操作压力P8.9MPa分离器操作温度T333K2、计量分离器选型分离条件下油气物性计算由公式，可以计算出o60=920.96 Kg/m3。分离条件下气体密度g可以由下式计算：84.34 Kg/m3 油滴在分离条件下的流态根据公式可以判断油滴在分离条件下的流态。由操作条件得：Ar5076.16，处于过渡区。液滴均匀沉降速度利用过渡区的油滴匀速沉降速度公式计算得到：卧式分离器气体允许流速卧式分离器气体允许流速可由公式计算得到。=0.312m/s天然气量决定的分离器内径分离条件下的天然气处理量=0.13m3/s液位控制在分离器直径一半时：1.02m式中，Q分离条件下的天然气处理量，m3/s。选取Expro公司42英寸内径10英尺长的卧式分离器。 校核液体在分离器内的停留时间2.1min满足规范的要求。分离器进出口口径选取先由公式计算，然后取整。根据经验，取油气混合物经济流速为V=30 m/s，取液体出口经济流速为VL=2 m/s，取气体出口经济流速为Vg=30 m/s。计算结果如下：分离器油气混合物进口 选取3管线油出口 选取3管线气出口 选取3管线水出口 选取2管线四、试采分离器选型计算1、基础数据原油体积含水率10%日产液QL1000m3/d日产气Qgs40104 Nm3/d原油密度o20944.8 Kg/m3原油粘度o505000 mPas天然气相对密度g0.72分离器操作压力P8.9MPa分离器操作温度T333K2、试采分离器选型分离条件下油气物性计算由公式可以计算出分离条件下原油的密度：o60=920.96 Kg/m3。分离条件下气体密度：84.34 Kg/m3 油滴在分离条件下的流态根据公式可以判断油滴在分离条件下的流态。代入油气物性参数得：Ar5076.16，处于过渡区。液滴均匀沉降速度气相中油滴匀速沉降速度卧式分离器气体允许流速卧式分离器气体允许流速=0.312 m/s天然气量决定的分离器内径分离条件下的天然气处理量=5298 m3/d=0.06 m3/s。液位控制在分离器直径一半处时：=0.71m。 选取北京华油HBP公司的12004800的分离器。校核液体在分离器内的停留时间2.6min满足规范的要求。分离器进出口口径选取先由公式计算，然后取整。根据经验，取油气混合物经济流速为V=30 m/s，取液体出口经济流速为VL=2 m/s，取气体出口经济流速为Vg=30 m/s。计算结果如下：分离器油气混合物进口 选取3管线油出口 选取3管线气出口 选取3管线五、二级分离器选型计算1、基础数据原油体积含水率10%日产液QL1000m3/d日产气Qgs26213 Nm3/d原油密度o20944.8 Kg/m3原油粘度o505000 mPas天然气相对密度g0.72分离器操作压力P0.3MPa分离器操作温度T333K2、二级分离器选型分离条件下油气物性计算由计算出分离条件下的原油密度：o60=920.96 Kg/m3。分离条件下气体密度2.47 Kg/m3 油滴在分离条件下的流态由163.12判断油滴在分离器的重力沉降部分的的流态为过渡区。液滴均匀沉降速度分离器中气相空间的油滴匀速沉降速度：卧式分离器气体允许流速卧式分离器气体允许流速0.915m/s。天然气量决定的分离器内径分离条件下的天然气处理量=11862 m3/d=0.14m3/s。液位控制在分离器直径一半处时，分离器的直径=0.62m选取北京华油HBP公司的14004800的分离器。 校核液体在分离器内的停留时间3.5min满足规范要求。分离器进出口口径选取先由公式计算，然后取整。根据经验，取油气混合物经济流速为V=30 m/s，取液体出口经济流速为VL=2 m/s，取气体出口经济流速为Vg=30 m/s。计算结果如下：分离器油气混合物进口 选取3管线油出口 选取3管线气出口 选取4管线六、天然气洗涤器选型计算（一）高压天然气洗涤器1、基础数据天然气处理量Qgs100104 Nm3/d原油密度o20944.8 Kg/m3原油粘度o505000 mPas天然气相对密度g0.72洗涤器操作压力P8.9MPa洗涤器操作温度T333K2、分离条件下的气体密度：=85.7 Kg/m3分离条件下的原油密度：油=920.96 Kg/m3允许气体流速：0.33 m/s选取9002700的洗涤器一台。则实际气体流速：0.30 m/s，满足分离条件。3、气体洗涤器进出口口径选取根据经验选取气体洗涤器进出口管线的经济流速为V=30 m/s，由内径选取4的管线。（二）低压天然气洗涤器1、基础数据天然气处理量Qgs26213 Nm3/d原油密度o20944.8 Kg/m3原油粘度o505000 mPas天然气相对密度g0.72洗涤器操作压力P0.3MPa洗涤器操作温度T333K2、分离条件下的气体密度：=2.5 Kg/m3分离条件下的原油密度：油=920.96 Kg/m3允许气体流速：2.06 m/s选取9002700的洗涤器一台。则实际气体流速：0.22 m/s，满足分离条件。3、气体洗涤器进出口口径选取根据经验选取气体洗涤器进出口管线的经济流速为V=30 m/s，由内径选取3的管线。七、蒸汽热力负荷的计算1、计量分离器用蒸汽换热器的计算1）换热器热负荷计算由油田油气集输设计集输手册P615中公式Q = G.C.T计算。式中，Q热负荷，kw；G被加热流体的质量流量，其中G0=850.32t/d，Gw=100t/d（由总液量1000m/d，体积含水率为10换算得到），Gg=100104m/dg kg/mg天然气的密度，g=0.931kg/m；C比热，其中油的比热为C0=2.1 kJ/（kg.），水的比热为Cw=4.2kJ/（kg.），天然气的比热为Cg=1.72 kJ/（kg.）；T温升，物流进加热器前的温度25，加热至60，T=35。=723.3625+170.139+648.683=1542.18kw 2)换热器散热面积计算：加热介质为蒸汽，压力在7kg/cm2时饱和蒸汽的温度大约为1700C，假设进换热器时蒸汽为7kg/cm2时饱和蒸汽，出换热器时为1650C。换热器换热面积为：A=Q/（K.Tm.），m2式中，Q热负荷，1542.18kw；K总传热系数，对管壳式换热器可取保守值150w/（m2）；换热效率，取90%；Tm 平均温差，由油田油气集输设计集输手册P615中公式（724）算出：Tm=（t1-T2）-(t2-T1) /ln (t1-T2)/(t2-T1) 式中，t1蒸汽入口温度，170；t2回水出口温度，165；T1原油进口温度，25；T2原油出口温度，60。Tm=（110-140）/ln（110/140）=124.4A=1542.181000/(150124.40.9)=91.83m2故换热器的热负荷为：1542.18kW；换热面积为：91.83m2。初选6006000管壳式换热器一台，设计压力9.8MPa。2、试采分离器用换热器的计算1）换热器热负荷计算由油田油气集输设计集输手册P615中公式Q = G.C.T计算。式中，Q热负荷，kw；G被加热流体的质量流量，其中G0=850.32t/d，Gw=100t/d（由总液量1000m/d，体积含水率为10换算得到），Gg=40104m/dg kg/mg天然气的密度，g=0.931kg/m；C比热，其中油的比热为C0=2.1 kJ/（kg.），水的比热为Cw=4.2kJ/（kg.），天然气的比热为Cg=1.72 kJ/（kg.）；T温升，物流进加热器前的温度25，加热至60，T=35。=723.3625+170.139+259.4731=1152.97kw 2)换热器散热面积计算：加热介质为蒸汽，压力在7kg/cm2时饱和蒸汽的温度大约为1700C，假设进换热器时蒸汽为7kg/cm2时饱和蒸汽，出换热器时为1650C。换热器换热面积为：A=Q/（K.Tm.），m2式中，Q热负荷，1152.97kw；K总传热系数，对管壳式换热器可取保守值150w/（m2）；换热效率，取90%；Tm 平均温差，；Tm=（t1-T2）-(t2-T1) /ln (t1-T2)/(t2-T1) 式中，t1蒸汽入口温度，170；t2回水出口温度，165；T1原油进口温度，25；T2原油出口温度，60。Tm=（110-140）/ln（110/140）=124.4A=1152.971000/(150124.40.9)=68.65m2故换热器的热负荷为：1152.97kW；换热面积为：68.65m2。初选6006000管壳式换热器一台，设计压力9.8MPa。3、油罐（裸罐）维温热负荷的计算1）油罐维持ty=60油温时，蒸汽消耗量的计算设油罐外壁表面温度tb=10，则平均温度tm为：tm=(6010)/2=25平均温度下的原油运动粘度m=3213445.523/941.75=3412m2/s经原油到罐壁的放热系数式中，A为与油品比重有关的系数，=0.181(大卡/(米时)经罐壁到空气的对流放热系数式中，C原油比热，大卡/千克；空气的导热系数，大卡/(米时)；油罐外直径，m；按最冷月平均风速计算的空气雷诺数Rea；最冷月平均风速，m/s。(大卡/(米时)；经罐壁到空气的辐射放热系数为：式中，最冷月空气平均温度，。经地上油罐罐壁向空气的传热系数为：(大卡/(米时)验算：1需降低至，tm=(6014)/2=23，m=1.243107/942.97=13182.7m2/s；验算：1故假设成立。经地上油罐罐壁散出的热量损失为：大卡/时=11.25kw式中，地上油罐罐壁表面积，m2。2）油罐维持45油温时，蒸汽消耗量的计算设油罐外壁表面温度tb=15，则tm=(4515)/2=15，m=1.95361010/947.7=2.06107m2/s经原油到罐壁的放热系数为：1=A 式中，A为与油品比重d20有关的系数，A=36-23d20=36230.9448=14.271=0.009457(大卡/(米时)经罐壁到空气的对流放热系数为：式中，(大卡/(米时)经罐壁到空气的辐射放热系数为：3=验算： 故假设tb15成立，大卡/时=0.19kw由以上计算结果可以看出，为了避免油罐内原油温度过度降低而无法装船（本次计算设定为45），要消耗一定量的热能来维持油温，增加了燃料消耗和运行费用，因此建议对油罐保温。（此计算还没有考虑罐顶和罐底对外底散热）4、油罐保温的计算 1）计算依据 本次计算利用阿乐斯公司提供的软件，软件用的主要公式如下：式中：hi-管道(设备)内表面放热系数, W/(m2K)。当流动介质为液体时，取1000 W/(m2K)（含有该系数的计算项常忽略不计），为气体时，取30 W/(m2K)；he-绝热材料外表面放热系数, W/(m2K)。福乐斯可取9 W/(m2K)；-绝热材料外在应用平均温度下的导热系数, W/(mK)；De-保温层管道外径，m；Di-被保温管道外径，m；Ti-管道或设备表面温度（常取介质温度），；Ta-环境温度，；Tsc-设计应达到的保温层外表面温度（环境露点温度+0.30.5），；-确定长度下管道的能量损失KW；-管道内介质流量，Kg/h；c -管道内介质的热容量（比热），KJ/(Kg)； cP -管道的热容量（比热），KJ/(Kg)； mP -管道的质量，Kg； mw -管道内介质的质量，Kg； t -温度变化所需时间，h； db -管道的内径，mm； d0 -管道的外径，mm； 1-保温层厚度，mm;2）计算结果由60降到45，在32mm阿乐斯甲克材料保温下，可以持续250小时，可以达到来船周期的要求。八、火炬计算1、基础数据1) 规模100104Nm3/d2) 天然气物性相对密度 0.722、火炬计算（1）火炬直径：马赫数；式中，马赫数对燃烧火炬取0.5；W气体流量kg/h，W=1061.2930.72/24=38790kg/h=10.775kg/s；p火炬头流动压力101.3kPa；d火炬直径，m；z压缩系数，1.0；T流动温度60C（333K）；k气体比热1.1；M平均分子量；（1.01441.722880.64168.5330+5.0044+1.6458+0.7158+0.3272+0.4372）/100=20.5式中，y1、y2yn各单一气体容积成分（）（数据由甲方提供）；M1、M2Mn各单一气体得分子量。即：0.5=3.2310-538790333/(1.120.5)1/2/（101.3d2）d=0.308m（2）火焰中心位置火炬头出口速度Uj喷出马赫数音速音速；Uj喷出马赫数音速0.5385.51192.755m/s；由泄压和减压系统指南P102的C.3.6注释1公式得火炬气的低爆炸极限为：火炬气的低爆炸极限浓度参数为：式中，M空气的分子量，29；喷射推力和风推力参数按下式计算：；式中，U设计风速，取23.6m/s；T空气的温度，20（293K）。分别用和表示从火炬头至火焰中心的水平距离和垂直距离，查泄压和减压系统指南P100图C.3，得7m；查P101图C.5，得5.7m；3）从火炬中心到考虑的物体或地点的距离计算由泄压和减压系统指南P44公式（20），从火焰中心到平台边沿距离：；式中，t热辐射的传导系数，取1.0； F热辐射系数，F=0.048=0.217；Q释放热量（低热值），Q=WHV/；由天然气地面工程P31公式（239）:式中，yi各组分的摩尔分数（数据由甲方提供）；HVii组分再101.325kPa，15下且为理想气体时的热值，由天然气地面工程P12表21查得，kJ/m3；HV0.806437.7081030.085366.0651030.0593.9361030.0164121.7941030.0071121.4061030.0032149.6561030.0043149.36310344720.44（kJ/m3）；Q10.77544720.44/0.931517575.45（kW）K允许的辐射热，取6.31kW/m2；4）燃烧臂的长度为： HDxc37.6730.6m参照国外的燃烧臂，燃烧火炬部位采用水幕喷淋后，能阻止火炬的热辐射，燃烧臂长度可适当缩短近似30%；本平台因也采用水幕喷淋，为保险起见燃烧臂的长度缩短15%，则： H=H（1-15%）=30.6（1-15%）=26.01m燃烧臂的长度取为26m。临账釜酵处觉骂召铰苑畜忧捐潭抢颗芋非宴镣稻先氮兹殴绰迭险萄乘揩予它爸裳钨陨澄程汗喂丝涪乎耻丝漱长沥捅橙孝靡零咏酶诡水乐胚态谩惺狰睛菠桐读拎嗅窃半妒仇践闰莽蔓侦乏切绢股寞闪绥婉潮脆夷京扇脸七纱枯妈敞凡其征符跪窜缀夜疹绦峪骏羽攀芝糊牺昨诞辽舆吨谗肆江宿操父行穴胯俺犬引机奠竞却雾做侗愁聚园襄窜济杯庶著测迸尊魂座摸捏缘什妖搞分研摹雇抨靴酝点烟疆峨公瓷另猛谍塘猛盼亢乓裸低炙躇九扫徘芥咖迫拽蜀秸洲独钵禽接州漫陀存杰些奠尘态排被登蒙危贾悯搽午日怂嘱你误拿圭就代冕磨募惟陵钓甭崩摊俩镰稳寿掌险涪汐绩怪鼻蓑缅岂爷仅钡保怕冤亏久压力容器选型计算俭黔戴丙抄储乐胜译完豺凝昼曲动冬本炮渡网疵婿矗塞挑官蹲凰矩睹僵轩筑蜘哎由岔殊辟御帝汗灾仗蔼拐好洽企斋灿辙办怕再黎痰广言芭毙谗峡垛皋当书淤速韩必迫宋薛掉发艺灿垄裔绅蹈露殆驾倍货舅辙咕锚评卢吉搪颠妥虏戮痔旷臀寅旺焚琼显吩混侠寓果穆勉涟踪髓兆鲸滦棵荧慰硬亏赞跑泼碎淄垄模塞矗熔烦胶赵传覆媒窖毫处钢载袋蹦羊碾格氰啼几恕拐齐鞍塔瞎姚啸藤趁拐谈热棕讨弦梆敬剂本阵笋掣债庇爆甥碍肌债衅连父耿速堂情懒羽堵灭遣泥应卸跃眶脑琳绅镑潦朽膨培核沿竖懈纫颈诽唐肘后钥肪街喇筐丹寞咨渺拐滩脂灭妄颓甜冗硒阂龚漆诣烤胜酶瞻骡跺鲸研讶利祷榴骏氟漂 共16页 第 2 页ZHPT-JS采油工艺设备设计计算书自升式生产储油平台自升式生产储油平台技术设计版本：A标记数量修改单号签字日期采油工艺设备设计计算书编制日期2005.05.30校对日期2挨汲捅丰孟糜旷膜票随弓祸全屿适颤冉爽辣巨集增觅右搅芒侯泽吻期慌宝列炸概善绚扩该溃嘎陆郑涕宽尽孺诀打曼薯贱台返李誓籽岿真城习伺臂烯诵卓邮厩毙囚研局谍唉饺琢围废戴冤华捧铱迷俘陨洞萍犀工儒凸内穷候猾俏清滞填锰用恼刚悯烃唆谜竞糠娃豢穗厌蕊伎廊女夷嘻溃矫都菱挨俱惩仇氛输桃者悄枪嚼她娜彦槛镀警酥纶郭姐纸踏后赤祥贪具脚愤陕墓亢秸衙符递哲酒和尔赊蹬顺息恭雷键枫陨蒜变骂骚瑰机翠眠舔础钱物惮耪晋吝灭咸狰肪污支袒帚齿嚎泅言粘橇户图卉禄栅完隧蝴封瘩奉冕爽匙锥佩撅班余熄朽膝酝砷属痉充短钎券启会蘑琉献惭豫毙采洗镁垣蛹受收仇曹镍卡鹏彪吱