制氮吸附塔工藝計(jì)算

1、Qa=1883.5m3/h3Qa 實(shí)=211.14/h原始設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)：產(chǎn)氣量500 m3/h,純度99.9%,HTCMS-220型碳分子篩解 :從優(yōu)化設(shè)計(jì)的角度出發(fā)，考慮生產(chǎn)成本和設(shè)備能耗等因素，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)， 選定PSA系統(tǒng)(變壓吸附),工作壓力P1=0.8MPa ,溫度T仁25 C。工作壓 力在0.8MPa時(shí)，HTCMS-220型碳分子篩分子篩的產(chǎn)氮率 K =160 NL/kg , 氮?dú)饣厥章蕁34%(N2/Air)。1、 壓縮空氣耗氣量Qa的計(jì)算(空氣中的氧氣含量為20.9%)Qa = (Qn x C) / (78% Xn)=(500X 99.9%) / (78% X 34%)=1883.5

2、(Nm3/h )式中Qa壓縮空氣流量(Nm3/h)Qn氮?dú)饬髁?Nm3/h)C 氮?dú)饧兌?%)n氮?dú)饣厥章?%)2、系統(tǒng)主管路管徑da的計(jì)算在使用工況下，壓縮空氣實(shí)際流量 Qa實(shí)為：Qa 實(shí)=PNTSQa / PSTN=0.101 X( 273+25 ) X 1883.5/ (0.8+0.101 ) X( 273+25 ) =211.14 (m3/h)式中Qa壓縮空氣在標(biāo)態(tài)下的流量(Nm3/h )Pn 標(biāo)態(tài)絕壓 Pn =0.101 MPaPs 使用狀態(tài)下的絕壓修正 Ps= P n+氣源壓力 (Mpa )Tn 氣體在標(biāo)態(tài)下的溫度修正Tn= 273.15+ 標(biāo)態(tài)絕溫(K)Ts 氣體在使用狀態(tài)下的溫

3、度修正Ts= 273.15+ 使用絕溫(K)貝U da = (4X Qa 實(shí)/3600) / (nu ) 1/2=(4X211.14/3600) / (3.14X 8) 1/2=0.0966 (m )式中u 氣體流速 812 m/s,取u =8m/s圓整主管路管徑da=100mmda=0.100m=100mm(條件圖中為 100mm)。3、空壓機(jī)排氣量V空的計(jì)算PSA系統(tǒng)是以標(biāo)態(tài)干基空氣作為設(shè)計(jì)基數(shù)的， 而空壓機(jī)排氣量是以吸入空 氣壓力Po= O.IOIMPa,溫度To= 298K,相對(duì)濕度書=80%為設(shè)計(jì)基數(shù)，所以 選擇空壓機(jī)排氣量時(shí)要將 Qa折算到空壓機(jī)吸入口的狀態(tài)。V 空=Qa T o/

4、264 (P°7 Pb)V 空=36.12m3/min=(1883.5 X 298)/264 X (1.01-80% X 0.0238) =2167.34(m3/h)=36.12(m3/mi n)式中Pb吸入溫度下飽和水蒸汽分壓(kgf/cm2)4、PSA系統(tǒng)的設(shè)計(jì) HTCMS-220型碳分子篩裝填量G分的計(jì)算G 分=Q n/K = 500/ 160=3.125(T)=3125kgG 分=2780kg式中G分一一HTCMS-260型碳分子篩裝填量的理論計(jì)算值(kg)Qn氮?dú)猱a(chǎn)量(Nm3/h)K 產(chǎn)氮率(NL/kg考慮分子篩粉化和老化等因素的影響，增加5%7%的產(chǎn)氣富裕量，則實(shí)際裝填量

5、為G 分實(shí)=G 分 X 1.仁3125 X 1.1=3437.5 (kg)G 分實(shí)=3437.5kg式中G分實(shí)一一HTCMS-220型碳分子篩裝填量的實(shí)際值(kg) 吸附塔單塔裝填HTCMS-220型碳分子篩容積V分的計(jì)算V 分=G 分實(shí)/2 p 分=3437.5 / (2X 630)= 2.73 m3V 分=2.73 m3式中p分分子篩堆密度(p分=630kg/m3) 吸附塔直徑D的計(jì)算根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于立式PSA系統(tǒng)，空塔空氣線速度取0.045m/s (與吸附 劑充分結(jié)合保證吸附率)。則吸附塔直徑D為D= (4 Qa 實(shí))/ D 1/2D= 1300mm=(4X 211.14/3600) /

6、(3.14X 0.045) 1/2 =1.29m圓整為標(biāo)準(zhǔn)直徑 D=1.3m= 1300mm校核空塔空氣線速度3 = (4 Qa 實(shí))/ (n D2)3 =0.044 m/s=(4X211.14/3600) /(3.14X 1.32)=0.044 0.045 (m/s)因此折算為直徑D=1300m的單塔裝篩高度巴為H a= ( 4 V 分) /(n D2)=(4X 2.73)/ (3.14X 1.32)=2.06 (m) 取 Ha=2.1m=2100mm 吸附塔結(jié)構(gòu)尺寸的確定(1) 吸附塔筒體中間高度計(jì)算一般設(shè)計(jì)要求,中間高度h比H低200mm上下偏差不超過100mm所以取筒 體中間高度為19

7、00mm通常,底座高度選為150mm給的條件圖也為150mm)支架高度選為:A塔左 支架高度為50mm右支架高度為20mm.B塔左支架高度為20mm右支架高度 為 30mm.因此，整機(jī)高度=底座高度+筒體中間高度+支架高度 =150+1900+50+30+20+20=2170mm(2) 氣缸高度通常,氣缸高度選為500mm.綜上所述,得出設(shè)備總高度=整機(jī)高度+氣缸高度=2170+500=2670mm 圓整可得整個(gè)塔高度為H=3000mm 壓縮空氣進(jìn)口管徑d1與氮?dú)獬隹诠軓絛2的計(jì)算a、 壓縮空氣從空氣凈化組件到PSA系統(tǒng)無多大變化，故取PSA系統(tǒng)壓 縮空氣進(jìn)氣口管徑和空氣凈化組件壓縮空氣進(jìn)氣口管徑一致，即：d1= d a=100mmb、使用狀態(tài)下產(chǎn)品氣實(shí)際流量 Qn實(shí)Qn 實(shí)=P NTsQn / PSTn=0.101 X( 273+25)X 500/(0.8+0.101 ) X( 273+25)=56.05 (m3/h則 d2= (4 Qn 實(shí))/ (3600nu) 1/2=(4X 56.05) / (3600X 3.