Методика расчета адсорбционного способа осушки газа

Для расчета принимаем:

1. Осушитель – цеолит по А, срок службы 3-4 года; Влагоемкость в конце службы 9% по массе; десорбцию влаги из цеолита проводят сырым газам, имеющим температуру на входе в адсорбер Т_ВХ; расход Q; влагосодержание газа в начале процесса осушки U₁.

2. Время контакта газа и адсорбента – не менее 10 с; коэффициент сжимаемости газа – z; давление – р.

3. Продолжительность циклов: адсорбции – τ _а, регенерации – τ _р, охлаждения – τ ₀.

4. Диаметр адсорбера – d.

Рассчитываем цикл адсорбции:

1. Определяем количество адсорбента.

где U₁ – влагосодержание газа в начале процесса осушки;

U₂ - влагосодержание газа в конце процесса осушки (принимаем, что вся влага извлекается из газа т.е. U₂=0);

α _Д – динамическая Влагоемкость цеолита, равная 3% по массе ил расчетная 9-3=6% по массе.

Полученное количество цеолита удваиваем для обеспечения непрерывности периодического процесса, тогда общая потребность цеолита на 3-ий год эксплуатации составит:

Производительность одного адсорбера (м³/ч).

где W – линейная скорость газа;

S – площадь поперечного сечения адсорбера, S=0.785d²;

z – коэффициент сжимаемости газа;

10, 2 – переводной коэффициент.

2. Число адсорберов определяется по формуле.

Число адсорберов округляем до большего целого.

Так как процесс периодический, полученное число адсорберов удваиваем, т.е. установка будет состоять из двух технологических ниток по n_a адсорбера каждая, т.е. n=2n_a.

3. Количество цеолита в одном адсорбере.

Высота слоя цеолита (м) при его насыпной массе ρ (т/м³)

4. Время контакта газа и адсорбента.

Рассчитываем десорбцию:

1. Расход теплоты на нагрев адсорбента (Дж).

где с_АДС – удельная теплоемкость адсорбента;

Т_СР – средняя температура регенерации, Т_СР=(Т_ВХ+Т_ВЫХ)/2, где Т_ВХ, Т_ВЫХ – температура газа регенерации соответственно на входе и выходе из слоя в конце регенерации;

Т_НАЧ – температура адсорбента в начале регенерации.

2. Расход теплоты на нагрев адсорбера (Дж).

где G_M – масса адсорбера;

с_м – удельная теплоемкость металла.

3. Расход теплоты на нагрев теплоизоляции (Дж).

Расход теплоты на нагрев воды (Дж).

где G_Н2О – количество влаги, содержащейся в адсорбенте;

с_Н2О – удельная теплоемкость воды;

Т_КИП – температура кипения воды при давлении газа регенерации.

4. Расход теплоты на испарение воды (Дж).

где с_ИСП – скрытая теплота испарения.

5. Потери тепла.

Количество теплоты, поступающей в адсорбер с газом регенерации, должно быть равно расходу теплоты на регенерацию, т.е. Q_Г=Q_Р.

6. Расход газа регенерации.

где К₁ – переводной коэффициент, К₁=1, 463;

К₂ – переводной коэффициент, К₂=1, 293.

По двум технологическим линиям расход.

Рассчитываем охлаждение:

1. Температура слоя в конце охлаждения Т_ОХЛ (t_ОХЛ).

2. Количество теплоты, которое необходимо отвести при охлаждении адсорбента.

3. Количество теплоты, которое необходимо отвести при охлаждении адсорбента и металлоконструкции.

4. Тепловые потери при охлаждении.

Общая теплота охлаждения.

Данная теплота должна быть унесена холодным газом, поступающим в адсорбер на охлаждение.

5. Объем газа, необходимого для охлаждения.

6. Расход газа в цикле охлаждения соответствует расходу газа в цикле регенерации. Время, за которое закончится охлаждение адсорбера.

принятое время охлаждения τ _ОХЛ.

Пример расчета адсорбционного способа осушки газа

a. Для расчета принимаем:

1. Осушитель – цеолит NаА, срок службы 3-4 года; влагоемкость в конце службы 9% по массе; десорбцию влаги из цеолита проводят сырым газом, имеющим температуру на входе в адсорбер Т_ВХ=523 К; расход Q_СУТ=12, 7·10⁶ м³/сут; влагосодержание газа в начале процесса осушки U₁=0.579·10^-3кг/м³.

2. Линейная скорость газа при параметрах адсорбции W=0, 2 м/с; время контакта газа и адсорбента не менее 10 с; коэффициент сжимаемости газа z=0, 9; давление ρ =5, 5 МПа.

3. Продолжительность циклов: адсорбции τ _а=8 ч, регенерации τ _Р=6 ч, охлаждения τ _О=2 ч.

4. Диаметр адсорбера d=3 м.

b. Рассчитываем цикл адсорбции:

1. Определяем количество адсорбента.

где U₁ – влагосодержание газа в начале процесса осушки;

U₂ - влагосодержание газа в конце процесса осушки (принимаем, что вся влага извлекается из газа т.е. U₂=0)

α _Д – динамическая Влагоемкость цеолита, равная 3% по массе или расчетная 9-3=6% по массе.

2. Производительность одного адсорбера (м³/ч).

3. Число адсорберов определяется по формуле.

Принимаем n=2. Так как процесс периодический, полученное число адсорберов удваиваем, т.е. установка будет состоять из двух технологических ниток по n_a адсорбера каждая, т.е. n=4.

4. Количество цеолита в одном адсорбере.

5. Высота слоя цеолита (м) при его насыпной массе ρ (т/м³)

6. Время контакта газа и адсорбента.

т.е. в 2, 3 раза больше принятого.

c. Рассчитываем десорбцию:

1. Расход теплоты на нагрев адсорбента (Дж).

Т_СР – средняя температура регенерации,

где Т_ВХ, Т_ВЫХ – температура газа регенерации соответственно на входе и выходе из слоя в конце регенерации;

Т_ВХ=523 К(t_ВХ=250 ⁰С) и Т_ВЫХ=503 К(t_ВЫХ=230 ⁰С).

Т_НАЧ – температура адсорбента в начале регенерации,

Т_НАЧ=298 К(t_ВХ=25 ⁰С).

2. Расход теплоты на нагрев адсорбера с массой21000кг.

3. Расход теплоты на нагрев теплоизоляции (Дж).

4. Расход теплоты на нагрев воды при влагоемкости адсорбента 9%.

где Т_КИП – температура кипения воды при давлении газа регенерации, Т_КИП=559 К (t_КИП=286 ⁰С).

5. Расход теплоты на испарение воды (Дж).

6. Потери тепла.

7. Расход газа регенерации.

По двум технологическим линиям расход.V=17777·2·12=426648 м³, что составит 3, 9% от объема осушаемого газа.

d. Рассчитываем охлаждение:

1. Температура слоя в конце охлаждения Т_ОХЛ=318 К (t_ОХЛ=45 ⁰С).

2. Количество теплоты, которое необходимо отвести при охлаждении адсорбента.

3. Количество теплоты, которое необходимо отвести при охлаждении адсорбента и металлоконструкции.

4. Тепловые потери при охлаждении.

5. Общая теплота охлаждения.

Данная теплота должна быть унесена холодным газом, поступающим в адсорбер на охлаждение.

6. Объем газа, необходимого для охлаждения.

7. Расход газа в цикле охлаждения соответствует расходу газа в цикле регенерации. Время, за которое закончится охлаждение адсорбера.

Принятое время охлаждения τ _ОХЛ=2 ч.

Задачи.

1. Провести расчет адсорбционного способа осушки газа при следующих исходных данных: Осушитель – цеолит NаА, срок службы 3-4 года; влагоемкость в конце службы 9% по массе; десорбцию влаги из цеолита проводят сырым газом, имеющим температуру на входе в адсорбер Т_ВХ=523 К; расход Q_СУТ=10·10⁶ м³/сут; влагосодержание газа в начале процесса осушки U₁=0.3·10^-3кг/м³; линейная скорость газа при параметрах адсорбции W=0, 2 м/с; время контакта газа и адсорбента не менее 10 с; коэффициент сжимаемости газа z=0, 8; давление ρ =4, 5 МПа; продолжительность циклов: адсорбции τ _а=8 ч, регенерации τ _Р=6 ч, охлаждения τ _О=2 ч; Диаметр адсорбера d=3 м.

2. Провести расчет адсорбционного способа осушки газа при следующих исходных данных: Осушитель – цеолит NаА, срок службы 3-4 года; влагоемкость в конце службы 9% по массе; десорбцию влаги из цеолита проводят сырым газом, имеющим температуру на входе в адсорбер Т_ВХ=500 К; расход Q_СУТ=8·10⁶ м³/сут; влагосодержание газа в начале процесса осушки U₁=0.4·10^-3кг/м³; линейная скорость газа при параметрах адсорбции W=0, 23 м/с; время контакта газа и адсорбента не менее 10 с; коэффициент сжимаемости газа z=0, 8; давление ρ =5, 5 МПа; продолжительность циклов: адсорбции τ _а=8 ч, регенерации τ _Р=6 ч, охлаждения τ _О=2 ч; Диаметр адсорбера d=3 м.

⇐ Предыдущая 1 2 3 45