天然气分子筛脱水装置吸附计算书

天然气分子筛脱水装置吸附计算书1.1吸附器直径计算通过HYSYS软件，已知处理量为1736.8kmol/h原料气在4500kPa、30℃的饱和含水量为0.1112%（摩尔分数）。按全部脱去考虑，需脱水量：。吸附周期T=8h，总共脱水：。操作条件（30℃，4.5MPa）下气体体积流量：Q=877.74m3/h操作条件（30℃，4.5MPa）下气体质量流量：。已知分子筛密度，分子筛。即可根据雷督克斯的半经验公式求得吸附塔直径，半经验公式如下：(3.1)式中G——允许的气体质量流速，；C——系数，气体自上向下流动，取0.25~0.32；自下向上流动，取0.167；——分子筛的堆密度，kg/；——气体在操作条件下的密度，kg/；Dp——分子筛的平均直径（球形）或当量直径（条形），m。已知分子筛密度，分子筛。因此，吸附塔的截面积：。直径：，取1600mm，则F=2.0096m2。1.2吸附器高径比计算分子筛有效吸附容量取8kg（水）/100kg（分子筛）吸附塔需装分子筛：则分子筛的体积为：V取20%的裕量，1.2V=1.2×5.44=6.528m3床层高：，取3.2m，高径比约。1.3吸附传质区长度hz的计算由《天然气脱水设计规范》：(3.2)式中Hz——吸附传质区长度，m；A——系数，分子筛A=0.6，硅胶A=1，活性氧化铝A=0.8；q——床层截面积的水负荷，；vg——空塔线速，m/min；——进吸附塔气体相对湿度，%。q=34.76/2.0096=17.30气体流速:可见，无论是床层界面的水负荷或空塔流速都无问题，hT都大于2hz。1.4吸附剂的有效吸附容量校核由《天然气脱水设计规范》：(3.3)式中X——吸附剂的有效吸附容量，kg水/100kg吸附剂；Xs——动态平衡湿容量，kg水/100kg吸附剂；HT——吸附塔床层高度，m；hz——传质区长度，m。（kg水/kg分子筛）吸附剂的动态平衡湿容量XS大于吸附剂的有效吸附容量（X=8%)，则分子筛床层高度满足要求。1.5转效点计算由《天然气脱水设计规范》：(3.4)式中θB——到达转效点时间，h；ρb——分子筛的堆密度，kg/；x——选用的分子筛有效吸附容量，%；hT——整个床层长度，m；q——床层截面积的水负荷，。ρb=660kg/；x=8%；hT=3.2m；q=17.30>8h,符合设计要求。1.6吸附塔压力降计算由《天然气脱水设计规范》：计算式如下：(3.5)式中△P——压降，kPa；L——床层高度，m；μ——气体粘度，mPa·s；vg——气体流速，m/min；ρg——气体操作状态下的密度，kg/。分子筛选用3.2mm直径球形，查得则B=4.155，C=0.00135。温度30℃，压力4500kPa的操作条件下，已知ρg=33.89kg/，μ=0.0125mPa·s，气体流速vg=7.278m/min。规范规定吸附时气体通过床层的压降宜小于等于0.035MPa，不宜高于0.055MPa，否则应重新调整空塔气速。此处所算压降满足规范要求，无须重新调整空塔气速。再生加热和冷却时压降都很小，可不计算。1.7吸附器安全阀的计算根据HG/T20570.2-95《安全阀的设置和选用》计算：(1)安全阀的泄放量安全阀的泄放量应根据具体工艺过程来确定。本设计安全阀的泄放量均认为单位时间内流过设备的气体质量流量，即Gg=。(2)安全阀的设定压力（或开启压力）安全阀开始起跳时的进口压力称为安全阀的开启压力或设定压力。它应等于或小于受压设备或管道的设计压力。可按下面方法确定：当P≤1.8MPa时，P0=P+0.18MPa当1.8MPa<P≤7.5MPa时，P0=1.1P当P>7.5MPa时，P0=1.05P(3.6)式中P——被保护设备或管道操作绝对压力，MPa；P0——安全阀设定压力，MPa吸附塔操作压力P=4.5MPa，由于1.8MPa<P≤7.5MPa，则：(3)超压在泄放过程中，安全阀入口处的压力超过设定压力的部分。用Pα表示。对于安装在无火压力容器上的安全阀：Pα=0.1P=0.45MPa(4)泄放压力安全阀的阀芯升到最大高度后阀入口处的压力。泄放压力等于设定压力加超压。在工艺流程中，最高泄放压力可按下式确定：(3.7)式中Pm——安全阀最高泄放压力，MPa；P0——安全阀设定压力，MPa；Pα——安全阀超压，MPa。Pm=4.95+0.45=5.4MPa(5)背压作用在安全阀出口处的压力。背压分为静背压和动背压。静背压是指安全阀未起跳时阀出口处的压力；动背压是指安全阀起跳后，由于流体的流动引起的摩擦压力降值。背压一般应小于气体的临界流动压力值，气体临界压缩比可按下式计算：(3.8)式中σc——气体临界压缩比；k——气体绝热指数，可取1.2～1.4。如果背压满足式，则为临界流动，否则为亚临界流动。(6)安全阀通道截面积气体在临界流动条件下的最小泄放面积：(3.9)式中A——最小泄放面积，mm2；W——质量泄放流量，kg/h；C0——流量系数，由制造厂提供，若没有制造厂的数据，则取C0=0.975；X——气体特性系数，,k为绝热系数；P——泄放压力，MPa；Kb——背压修正系数，对于弹簧式安全阀Kb=1.0；T——泄放温度，K