天然氣分子篩脫水裝置吸附計算書

天然氣分子篩脫水裝置吸附計算書1.1吸附器直徑計算通過HYSYS軟件，已知處理量為1736.8kmol/h原料氣在4500kPa、30℃的飽和含水量為0.1112%（摩爾分?jǐn)?shù)）。按全部脫去考慮，需脫水量：。吸附周期T=8h，總共脫水：。操作條件（30℃，4.5MPa）下氣體體積流量：Q=877.74m3/h操作條件（30℃，4.5MPa）下氣體質(zhì)量流量：。已知分子篩密度，分子篩。即可根據(jù)雷督克斯的半經(jīng)驗(yàn)公式求得吸附塔直徑，半經(jīng)驗(yàn)公式如下：(3.1)式中G——允許的氣體質(zhì)量流速，；C——系數(shù)，氣體自上向下流動，取0.25~0.32；自下向上流動，取0.167；——分子篩的堆密度，kg/；——?dú)怏w在操作條件下的密度，kg/；Dp——分子篩的平均直徑（球形）或當(dāng)量直徑（條形），m。已知分子篩密度，分子篩。因此，吸附塔的截面積：。直徑：，取1600mm，則F=2.0096m2。1.2吸附器高徑比計算分子篩有效吸附容量取8kg（水）/100kg（分子篩）吸附塔需裝分子篩：則分子篩的體積為：V取20%的裕量，1.2V=1.2×5.44=6.528m3床層高：，取3.2m，高徑比約。1.3吸附傳質(zhì)區(qū)長度hz的計算由《天然氣脫水設(shè)計規(guī)范》：(3.2)式中Hz——吸附傳質(zhì)區(qū)長度，m；A——系數(shù)，分子篩A=0.6，硅膠A=1，活性氧化鋁A=0.8；q——床層截面積的水負(fù)荷，；vg——空塔線速，m/min；——進(jìn)吸附塔氣體相對濕度，%。q=34.76/2.0096=17.30氣體流速:可見，無論是床層界面的水負(fù)荷或空塔流速都無問題，hT都大于2hz。1.4吸附劑的有效吸附容量校核由《天然氣脫水設(shè)計規(guī)范》：(3.3)式中X——吸附劑的有效吸附容量，kg水/100kg吸附劑；Xs——動態(tài)平衡濕容量，kg水/100kg吸附劑；HT——吸附塔床層高度，m；hz——傳質(zhì)區(qū)長度，m。（kg水/kg分子篩）吸附劑的動態(tài)平衡濕容量XS大于吸附劑的有效吸附容量（X=8%)，則分子篩床層高度滿足要求。1.5轉(zhuǎn)效點(diǎn)計算由《天然氣脫水設(shè)計規(guī)范》：(3.4)式中θB——到達(dá)轉(zhuǎn)效點(diǎn)時間，h；ρb——分子篩的堆密度，kg/；x——選用的分子篩有效吸附容量，%；hT——整個床層長度，m；q——床層截面積的水負(fù)荷，。ρb=660kg/；x=8%；hT=3.2m；q=17.30>8h,符合設(shè)計要求。1.6吸附塔壓力降計算由《天然氣脫水設(shè)計規(guī)范》：計算式如下：(3.5)式中△P——壓降，kPa；L——床層高度，m；μ——?dú)怏w粘度，mPa·s；vg——?dú)怏w流速，m/min；ρg——?dú)怏w操作狀態(tài)下的密度，kg/。分子篩選用3.2mm直徑球形，查得則B=4.155，C=0.00135。溫度30℃，壓力4500kPa的操作條件下，已知ρg=33.89kg/，μ=0.0125mPa·s，氣體流速vg=7.278m/min。規(guī)范規(guī)定吸附時氣體通過床層的壓降宜小于等于0.035MPa，不宜高于0.055MPa，否則應(yīng)重新調(diào)整空塔氣速。此處所算壓降滿足規(guī)范要求，無須重新調(diào)整空塔氣速。再生加熱和冷卻時壓降都很小，可不計算。1.7吸附器安全閥的計算根據(jù)HG/T20570.2-95《安全閥的設(shè)置和選用》計算：(1)安全閥的泄放量安全閥的泄放量應(yīng)根據(jù)具體工藝過程來確定。本設(shè)計安全閥的泄放量均認(rèn)為單位時間內(nèi)流過設(shè)備的氣體質(zhì)量流量，即Gg=。(2)安全閥的設(shè)定壓力（或開啟壓力）安全閥開始起跳時的進(jìn)口壓力稱為安全閥的開啟壓力或設(shè)定壓力。它應(yīng)等于或小于受壓設(shè)備或管道的設(shè)計壓力。可按下面方法確定：當(dāng)P≤1.8MPa時，P0=P+0.18MPa當(dāng)1.8MPa<P≤7.5MPa時，P0=1.1P當(dāng)P>7.5MPa時，P0=1.05P(3.6)式中P——被保護(hù)設(shè)備或管道操作絕對壓力，MPa；P0——安全閥設(shè)定壓力，MPa吸附塔操作壓力P=4.5MPa，由于1.8MPa<P≤7.5MPa，則：(3)超壓在泄放過程中，安全閥入口處的壓力超過設(shè)定壓力的部分。用Pα表示。對于安裝在無火壓力容器上的安全閥：Pα=0.1P=0.45MPa(4)泄放壓力安全閥的閥芯升到最大高度后閥入口處的壓力。泄放壓力等于設(shè)定壓力加超壓。在工藝流程中，最高泄放壓力可按下式確定：(3.7)式中Pm——安全閥最高泄放壓力，MPa；P0——安全閥設(shè)定壓力，MPa；Pα——安全閥超壓，MPa。Pm=4.95+0.45=5.4MPa(5)背壓作用在安全閥出口處的壓力。背壓分為靜背壓和動背壓。靜背壓是指安全閥未起跳時閥出口處的壓力；動背壓是指安全閥起跳后，由于流體的流動引起的摩擦壓力降值。背壓一般應(yīng)小于氣體的臨界流動壓力值，氣體臨界壓縮比可按下式計算：(3.8)式中σc——?dú)怏w臨界壓縮比；k——?dú)怏w絕熱指數(shù)，可取1.2～1.4。如果背壓滿足式，則為臨界流動，否則為亞臨界流動。(6)安全閥通道截面積氣體在臨界流動條件下的最小泄放面積：(3.9)式中A——最小泄放面積，mm2；W——質(zhì)量泄放流量，kg/h；C0——流量系數(shù)，由制造廠提供，若沒有制造廠的數(shù)據(jù)，則取C0=0.975；X——?dú)怏w特性系數(shù)，,k為絕熱系數(shù)；P——泄放壓力，MPa；Kb——背壓修正系數(shù)，對于彈簧式安全閥Kb=1.0；T——泄放溫度，K