变压吸附设计

一、 关于吸附剂的算法：（以易吸附组分为准）QF（COutCin）=nXVRXqXA PX36/t其中Qf为进口体积流量Nm3/hC t为易吸组分进口浓度outC.为易吸组分出口浓度inn 为总塔数，Vr为单塔吸附剂体积吨q为吸附剂对易吸组分吸附容量 Nm3/吨P最后一次均压与吹扫或抽真空之间的压差t为总循环时间，t0为单塔循环时间，t=nXt0，故上式变为：QF（CoutCin）=nXVRXqXA P X3600/ （nXt）即卩QF（Cout5）叫P X3600/t0由上式可看出，PSA装置的处理能力即要分离的易吸组分总量Qf（C t-C.）只与 单塔的吸附剂量VR和吸附容量q、解吸压差厶P和单塔循环时间t0有关，对同 一装置来说，吸附容量q变化不大，要想加量，只能缩短循环时间，以增加循环 数次，提高吸附剂利用次数或者增大P以提高吸附剂吸量。二、 关于分离系数 分离系数定义：弱吸附组分在吸附床死空间中残余量/弱吸附组分在吸附床中的 总量）与（强吸附组分在吸附床死空间中残余量/强吸附组分在吸附床中的总量） 之比如根据物料算出两组分分离系统中以下数据：1、弱吸附组分总放量、根据塔内压差及塔空隙体积算出弱吸附组分放空量2、强吸附组分总放量、根据塔内压差及塔空隙体积算出强吸附组分放空量 比如制氧算出：氮总放空量为8430 Nm3，通过塔压及空隙算出784 Nm3；氧总放空量为385 Nm3，通过塔压及空隙算出196 Nm3 则分离系数为：（196/385）/（784/8430）=5.47另：如为两组分系统:则塔内床层死空间弱组分残余量即为：V1*0.65*C1*A P塔内床层吸附剂吸附弱组分量即为：V1* （1-0.65） *T * P*C1三、压力与电耗一览表动力设备抽气量或打气量(m3/h)入口 压力输出 压力电机功 率最大轴 功率轴功电耗(kw/Nm3)电机电耗(kw/Nm4)1中成真空泵80000-0.081801530.0190.0232东明空压机180000.1811093.50.0520.0613中成风机828000.14355301.750.0360.04342400000.65240020400.0850.1005兖矿风机170000.050.2630535.50.03150.0376兖矿压缩机14864.04.02802380.1600.1887广东中成氧压机201600.2800.0400.0008兖矿鲁化压缩机230004.2500427.60.1860.217四、 过热蒸汽区域描述蒸汽在温度高于饱和蒸汽温度的状态。保持压力不变，加热饱 和蒸汽，它的温度会上升，就产生过热蒸汽。实际上就像一般的气体如空气中 CO2 一样，就是在指定的压力下，温度高于蒸 汽压。饱和蒸汽压和饱和温度有一定的关系，其遵守克劳修斯克莱佩龙方程lnp= AvapHm/Rx(l/T)+c根据化工工艺手册提供的数据，可以求出AvapHm,和C,求出公式如下： y = -4820.2x + 24.493,其中 y 为 lnp, x 为 1/TP(A,Mpa)P(G,Pa)lnPT(C)T(K)1/T密度（kg/m3汽化潜热（千焦/千克）0.10410436511.561003730.0026810.606122600.14814788511.901103830.0026110.83640.20520467712.231203930.00254451.12810.27927864412.541304030.00248141.49770.37437388912.831404130.00242131.96090.49149142613.111504230.00236412.51650.63863834813.371604330.00230953.19330.81981870613.621704430.00225734.00311.037103655513.851804530.00220754.95641.297129696014.081904630.00215986.06761.607160701514.292004730.00211427.3592P(G,Mpa)P(G,Pa)lnPT(C)T(K)1/T1.882200928614.512104830.00207049.01092.327246011414.722204930.002028410.80891849.82.848298794814.912305030.001988112.86703.453360163615.102405130.001949315.20744.153431046515.282505230.00191217.85234.956512413815.452605330.001876220.8240五、各专业条件提法2.1 基础设计阶段的一般要求2.1.1 基础设计阶段，工艺安装专业应给设备专业提交工艺装置设备平面布置图，若有特殊 的荷载要求时，应在图上加以说明或单独提出。2.2 详细设计阶段的一般要求2.2.1 工艺安装专业委托设备专业设计的有隔热耐磨衬里的烟气管道等，应提供设备平竖面 布置图，并确定走向和支吊架位置。工艺、自控专业的开口方位及大小，也由工艺安装专业 提交设备专业。2.2.2 与土建和设备专业都有关的平台梯子，应分别给两个专业各提供一份资料。2.2.3 用简图表示出设备的开口方位。简图上应表示出方向针，其指向应与设备平面布置图 上的相一致。如果所采用的设备图纸是复用图纸，但其开口方位需重新设计或作部分修改， 则还应表示出方向针与复用设备图中原有0方位的关系。2.2.4 开口方位简图上应列出所有开口的编号、名称和公称直径，并应与工艺专业提交给设 备专业的设计资料相一致。对开口法兰的压力等级及密封面形式有要求时，应予注明。如果 所采用的设备图纸是复用图纸，则开口方位简图上的开口编号应与原图相一致，设备法兰接 口外径和壁厚应与相接工艺管道一致。2.2.5 工艺设备上的仪表开口方位，应与自控专业共同确定，画出同一张开口方位简图上， 并经自控专业签字。2.2.6 塔类设备上附设的检修吊架方位应表示在开口方位简图上。立式容器类设备的支腿、 支耳的方位有特殊要求者，也应在开口方位简图上表示出来。2.2.7 布置开口方位时，应注意开口与塔内件（如降液管、受液盘等）的关系，以保证符合 工艺要求，并避免与塔内件相碰，椭圆形封头的小 R 处尽量不布置开口。3. 生根于设备上的钢平台梯子3.1 应绘制分层的平台梯子平面简图，（当复印计算机绘制的配管图作平台梯子资料时，必 须用红笔标明开洞，并标注清楚平台梯子的尺寸），简图应清晰、明确、可不按比例，但尺 寸的相对关系不宜与实际相差悬殊，以免造成错觉。简图上应表示出方向针，其指向应与设 备平面布置图相一致。3.2 塔及立式容器上的扇形平台应注出其张角、宽度，直梯应注出其中心线与设备中心线的 夹角。塔顶或卧式的矩形平台，应注出其外形尺寸及其与设备的相对关系尺寸（例如与设备 中心线或设备外形或设备支座的相对位置）。3.3 应注出平台面标高、平台处地面标高和设备基础面标高。标高的基准应与设备平竖面布 置图相一致。3.4当平台下方有设备开口时，平台面与开口中心的距离不得小于开口公称直径加100mm。3.5 平台上的开孔应注出开孔直径及其定位尺寸或角度，如图3.2-1，图 3.2-2 所示。开孔直 径卩一般是将此管道的最大外径（管子外径或隔热层外径或法兰外径）加50mm。3.6在平台梁上或在平台面上支承管道、仪表箱或检修部件，如果荷载超过200kg，则应注 明荷载的大小及具体位置。3.7 如某层平台需与其它构筑物（如框架）相连接，则应说明连接的要求，并注出尺寸及与 此连接的分区设备构架物编号，层高等。3.8 与自控专业有关的平台梯子，应与自控专业协商确定以满足两个专业的要求。仅供自控 专业使用的平台梯子，应与自控专业提出委托资料给工艺安装专业会签后，由自控专业提交 设备专业和工艺安装专业各一份。3.9 电脱盐、电精制和除尘等设备上，为安装或检修高压电气设备或线路的专用平台梯子应 由电气专业提交委托资料，经工艺安装专业会签后，由电气专业提交设备专业和工艺安装专 业各一份。10 当有吊车梁生根于设备上时，应提交荷载及位置，以便设备专业考虑吊车梁荷载的影响。11 如果必须在需要热处理的合金钢设备上或不允许在现场焊接的设备上焊接支架的生根构 件时，应提出生根构件垫板的大小及方位。12 依附在设备上或放置在平台上的小型设备及管道和大阀门应征询设备专业的意见，必要 时应提出书面资料，以便设备专业核算偏心荷载。电气目录：图纸目录，综合材料表，施工说明图例，低压配电系统图，照明系统图，电机控 制原理图，电缆管线表，一层配电平面图，二层。，一层照明平面图，二层。，基础接地 平面布置图，一层接地平面图，二层。，屋面防雷平面图，火灾报警系统图，一层火灾报 警，电话平面图，二层。， 。给排水：图纸目录，给排水设计说明，综合材料表，一层给排水平面图，二层 。，给水系 统图，排水系统图，消防系统图。建筑：图纸目录，建筑设计说明，门窗及大样，构造做法表，一层平面图，二层 。，屋顶 平面图，轴里面图，剖视图，楼梯详图。6、硫化氢质量体积含量和体积百分比的换算如兖矿体积百分比为0.92%，转为g/Nm3，则为：=0.92%*1000L/Nm3/22.4L/mol*34g/mol=13.96g/Nm3=13.96mg/NL 按标准态换算为 1%体 积百分比则为 15.2g/Nm3若再转为实际压力下硫含量，则为 13.96g/Nm3*35Nm3/m3=488.6g/m3=488.6mg/L7解吸倍数与吸附量当吸附剂吸附的物质越多，最后解吸出来的就越多，所以，吸附容量越大，解吸倍数就越大根据工程经验，在脱碳中用硅胶的吸附容量与解吸倍数关系为：工程名称吸附容量解吸倍数气源组分河北凯越单醇脱碳7.457.5COH2辽宁凤城一段10.659.71CO2H2枝江三宁一段14.7315.06CO2COH2兖矿国泰一段6.037.02CO2COH2湘中成制氧一段12.968.99O2N28压缩机及风机升压与升温及冷却水量关系压缩机的出口温度取决于进口温度及压缩比和绝热系数，压缩过程可视为绝热过程，即可例 出以下方程：T =T (P /P )(K-1)/KOUT IN OUT IN一般压缩比即POUT/PIN选择不超过3,当进口温度为40C，压缩比为3的情况下，出口温 度T =313 X 3(141)/1牡313 X1.369=428K=155COUT如果压缩比超过3,在同样的绝热系数下，出口温度就会超过155C,将会对设备带来很大 的影响。因此，一般的压缩都以压缩比3来划等级，比如进口压力为0.03Kg(G),要求压缩 至35Kg(G)，则总压缩比为36/1.03=34.95，那压缩机至少应为3X3X3X3=81，即4级，如 果只选3级，则只能至3X3X3=27，压缩不够。冷却水量计算： 压缩机所需冷却水有两个地方：一是缸套(即油温及轴温冷却器)、二是中级冷却器及各级 冷却器、三是后级冷却器一、对缸套，所需冷却量q为：q=120Vqd L/h 单位为升/小时d二、对中级冷却器，所需冷却量q为：q=60VX 4.5 L/h 单位为升/小时以湘中成为例，风机中冷器所需冷却量为：(打气量130 m3/min4=270 X 90=24.3 m3/h=0.4 m3/min三、后冷却器，所需冷却量 q 为：q=Y V Cp(T4-T5)X 1.15/(1000XA t) m3/h 单位为方/小时其中 Y 空气重度Kg/m3V 空气压缩机的排气量 m3/minCp空气的等压比热，取0.24 kcal/(kgC)T4-T5 冷却器空气前后温差 以湘中成为例，后冷器所需冷却量为：q=1.2X78X0.24X(110-40)X1.15/(1000X10)91830 全部为国内设备，估计11 个亿，国外设备估计要16 个亿。 单套百万吨的都是国外的设备，估计要70个亿，以天然气为原料，成本能降几百元 NH2-CO-NH2 CO(NH2)2 分子量 60NH3 17 34/60=0.63052 投资估计19 亿，每吨合380 元低温甲醇洗 15 万吨合成氨 投资约7500万，不包括溶剂费1.9 吨煤/吨氨(指优质煤)1.4 吨煤/吨氨(指劣质煤) 750Nm3/h O2350吨水/吨氨(62Kw/h)电耗1500kw/吨氨电耗950kw/吨氨气化吨氨消耗 目前空气造气 富氧造气(60%) 富氧消耗为 循环水消耗气量与产量的换算1、1 吨合成氨需要脱碳气量为 2965 标方，脱碳气成分为：CO H2 CO2 O2 N2 CH4+Ar NH32.24 71.860.20.04 23.941.660.062、变换气成分：1.651.3928.64 0.06 17.121.193、则原料中CO2的剩余量为：2965x0.2%=5.93标方/tNH3。4、 设变换气量为 X, X=2965+(28.54%X5.93) X=4146.7 标方/tNH3。产量煤气量变换气量脱碳气量1 吨合成氨3300Nm3/h4200Nm3/h2965 Nm3/h9、不锈钢丝网计算根据要求，不丝网要求重缝宽度不小于300mm,根据情况分两种一种是比较大，直径大于2 米以上，两张1 米丝网拼在一起，还凑不上一个整圆，则需要中间加叠合层，留有衔接部 分，也就是需要三张丝网，一种是比较小的丝网，直接用两张合在一起中间就产生了叠合层， 无衔接部分，即只需要 2 张丝网。对于第一种：有三个步骤，一：做两张小半圆丝网，宽度1 米，长度按以下方法计算根据以上图可以求出下料高度：(R-1000)2+H2=R2即 H=V(2RX 1000-10002)总高度即为 2H。二：制作叠合层叠合层宽度应该以500或 1000 为宜，这样可以节省材料，如果大于500，则宜以1000宽度 为主，叠合层分两部分，两边为真正叠合部分，即一层小半圆层，一层为叠合层；中间为衔接部分，只有一层。这部分宽度W2为W2=2R-2000叠合部分 W1 宽度W1=(1000-W2) /2对于第二种直接比较小的，制作步骤如下：下料长度即为丝网直径，即2R,中间叠合部分宽度W2+2R=1000+1000,即叠合部分宽度W2=20002R10 开孔率计算开孔率指的是冲孔区与整张板之间的一个比例，常用百分比来表示。现在让我们用下面的规 格来举例说明：圆孔，2MM孔径，60度错排，4MM中心距，外形尺寸1M X 2M.根据以上的信息及以下的公式，我们可以得出这种规格的冲孔网的开孔率为23%。也就是说冲掉的孔的面积之和为0.465平方米(IM X 2M X 23%)开孔率计算公式孔 60错排%TzRSx 90.69圆孔，直排U1U2R%U1U2R x 78.50圆孔 45错排RR7&50%K1方孔，错排Z1C100C%(Z1Z2)0.5方孔，直排长圆孔，Z型错排Z2N1R%(RLPZ5)x；|0.5 x (Z1 x Z2)X 100长圆孔，直排长圆孔，K型错排K2K1R0.5 x (KXK2)(Rx L-0.215R2)x 100 _ _ %长方孔， Z 型错排Z2L x c x JOO0,5 x (Z1xZ2)长方孔，直排长方孔，K型错排（乙Xxii） x g oOOL x 3 X -