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帖子主题:30000NM3/h变换气脱碳装置计算书
楼主:游客9215 [2011/5/17 22:08:59]

此计算书为内部参考,切勿传播!

30000NM3/h变换气脱碳装置计算书

一、装置基本条件

⑴变换气组成(V)

变换气组成见表1

表1                               变换气组成一览表

组成

H2

CO2

CO

CH4

N2

O2

V%

53

27

2

1.8

16

 0.2

100

 

⑵ 温度:           ≤40℃

⑶ 压力(表):       0.78MPa

⑷ 处理变换气:      30000Nm3/h

⑸ 总硫:            ≤150mg/ Nm3

⑹ 年开车时间:       8000小时

二、脱碳装置性能指标

⑴ 净化气中CO2含量:   ≤0.2%(V)

⑵ 净化气压力(表):  1.8MPa

⑶ 净化气温度:        ≤45℃

⑷ 氢气回收率:        ≥99.5%(V) (吸附塔四均后无气体返回压缩系统)

⑸ 氮气回收率:        ≥98%(V)   (吸附塔四均后无气体返回压缩系统)

⑹一氧化碳回收率:     ≥97%(V)   (吸附塔四均后无气体返回压缩系统)

三、设备的选型及计算

根据以上条件,本装置采用我公司的两段变压吸附吹扫流程,粗脱段采用15-3-10流程(即153塔吸附10次均压),循环时间为800s;净化段采用9-2-4(即92塔吸附4次均压),循环时间为720s

1、吸附剂的用量计算(实际操作压力按粗脱段0.75Mpa、净化段1.75Mpa)

本装置粗脱段吸附塔中的吸附剂采用两段装填,下层为氧化铝,上层为硅胶;净化段吸附塔中的吸附剂采用硅胶。

a. 氧化铝的计算

146000Nm3/h的变换气需要氧化铝为136m3,所以需要氧化铝为:

30000×136×18.5÷8.5÷146000=60.82m3

为保险取氧化铝为60.82×1.15=70m3

b. 粗脱段硅胶的计算

  146000Nm3/h的变换气需要硅胶为1000m3,所以需要硅胶为:

30000×1000×18.5÷8.5×146000=447.22m3

为保险取硅胶为447.22×1.15=514.3m3

按东平的1.15倍计算:(60.82+447.22)×1.15=584.25

585m3

c. 净化段硅胶的计算

  146000Nm3/h的变换气需要硅胶为604m3,所以需要硅胶为:

30000×604÷146000=124m3

按东平的1.3倍计算124×1.3=161.2m3

2、水分离器的计算

a. 水分离器直径的计算

变换气量为30000Nm3/h

变换气压力为0.78Mpa(表压);

变换气温度为40℃;

空塔气速取0.42m/s

变换气在气水分离器中停留时间取12s

0.42×0.785×D2=30000÷273÷8.8×313÷3600

D=30000×313/3600×8.8×0.42×0.785×2731/2

 =30000×313/3600×8.8×0.42×0.785×2731/2

 =1.815m                         

圆整直径为1800mm

b.水分离器高度的计算

实际空塔气速为0.427m/s

则水分高度为12×0.427=5.124m

圆整高度为5200mm

c.水分离器容积计算

0.785×1.82×12×0.427+0.795×2=14.62 m3

3、吸附塔的计算

吸附剂装填量为(584.25/15=38.95 m3

39 m3

1)粗脱吸附塔的计算

a.粗脱段吸附塔直径的计算:(空塔流速取0.072m/s

D=30000×(273+40/0.785×3×3600×273×8.8×0.080))1/2

 =2.40m

所以,吸附塔直径取2400mm

b.粗脱段吸附塔高度的计算:

H=V氧化铝+V硅胶/0.785×D2×塔数

   =585/0.785×2.42×15

   =8.63m

V=39÷0.9=43.33 m3

c.进塔口径计算

D=(30000×313÷273÷3600÷8.8÷0.785÷12÷3)1/2

          =0.196m

       DN=200mm

d.出塔口径计算

D=(30000×(10027)×313÷(1009)÷273÷3600÷8.8÷0.785÷10÷3)1/2

=0.192m

    DN=200mm

2.净化段吸附塔直径的计算

吸附剂装填量为161.2/9=17.9 m3

a.净化段吸附塔直径的计算:(空塔流速取0.053m/s

D=30000×(10027)×313/1009)×273×3600×2×19×0.785×0.0531/2

   =2.202m

所以,吸附塔直径取2200mm

b.净化段吸附塔高度的计算:

H=V硅胶/0.785×D2×塔数

   =161.2/0.785×2.22×9

   =4.71 m

V=17.8÷0.9=19.78m3

c.进塔口径计算

D=(30000×(10027)×313÷(1009)÷273÷3600÷19÷0.785÷11÷2)1/2

=0.153m

d.出塔口径计算

D=(30000×(10027)×313÷(1000.2)÷273÷3600÷19÷0.785÷1012)÷3)1/2

       =0.131122m

所以取125mm

4、缓冲罐的计算

a.顺放缓冲罐的计算

19.78×0.65+0.3×2.2×2.2÷3=21.23m3

20 m3

        缓冲罐直径取2400mmH=4425 mm

        3

b.逆放缓冲罐的计算

取60m3

缓冲罐直径取2400mm   H=13275 mm

c.吹扫气缓冲罐的计算

取60m3

缓冲罐直径取2400mm   H=13275 mm

5、进气管道直径的计算

D=(30000×313÷273÷3600÷8.8÷0.785÷12)1/2

          =0.340m

       所以进气管道直径取DN=350mm

6、中间气管道的计算

D=(30000×(10027)×313÷(1009)÷273÷3600÷8.8÷0.785÷11)1/2

       =0.318m

所以中间气管道直径取DN=300mm

7、压缩机出口管道计算

D=(30000×(10027)×313÷(1009)÷273÷3600÷19÷0.785÷10)1/2

=0.227m

所以压缩机出口管道直径取DN=250mm

8、净化气出口管道计算

D=(30000×(10027)×313÷(1000.2)÷273÷3600÷19÷0.785÷10)1/2

       =0.216m

所以净化气出口管道直径取DN=200mm

8.焦炭过滤器的计算参照茌平图纸

9.均压管道的计算

  1)、粗脱段

一、一均

按其他工程均压管道:吸附塔全容积:V=13.34m3均压管道直径DN=80mm,均压时间=18s

吸附塔全容积:V=39/0.9=43.33m3均压平衡时间t=15s

均压管道直径DN1=(802×18×43.33÷15÷13.34)1/2=157.9mm

②按均压压差算:

DN={ (7.8-6.78)×(43 .33×0.65+0.3)÷7.78÷15÷0.785÷20

×0.931/2

  =0.121m

考虑有底部均压,取DN=100mm

二、二均

按其他工程均压管道:吸附塔全容积:V=13.34m3均压管道直径DN=100mm,均压时间=15s

吸附塔全容积:V=39/0.9=43.33m3均压平衡时间t=15s

均压管道直径DN1=(1002×15×43.33÷15÷13.34)1/2=180.23mm

②按均压压差算:

DN={ (6.78-5.84)×(43 .33×0.65+0.3)÷6.84÷15÷0.785÷20

×0.931/2

  =0.124m

取DN=125mm

三、三均

按其他工程均压管道:吸附塔全容积:V=13.34m3均压管道直径DN=100mm,均压时间=15s

吸附塔全容积:V=39/0.9=43.33m3均压平衡时间t=15s

均压管道直径DN2=(1002×15×43.33÷15÷13.34)1/2=180.23mm

②按均压压差算:

DN={ (5.84-4.98)×(43 .33×0.65+0.3)÷5.98÷15÷0.785÷20

×0.931/2

  =0.127m

取DN=125mm

四、四均

按其他工程均压管道:吸附塔全容积:V=13.34m3均压管道直径DN=125mm,均压时间=18s

吸附塔全容积:V=39/0.9=43.33m3均压平衡时间t=15s

均压管道直径DN=(1252×18×43.33÷15÷13.34)1/2=246.78mm

②按均压压差算:

DN={ (4.98-4.19)×(43 .33×0.65+0.3)÷5.19÷15÷0.785÷20

×0.931/2

  =0.131m

取DN=150mm

五、五均

按其他工程均压管道:吸附塔全容积:V=13.34m3均压管道直径DN=125mm,均压时间=17s

吸附塔全容积:V=39/0.9=43.33m3均压平衡时间t=15s

均压管道直径DN=(1252×17×43.33÷15÷13.34)1/2=239.83mm

②按均压压差算:

DN={ (4.19-3.47)×(43 .33×0.65+0.3)÷4.47÷15÷0.785÷20

×0.931/2

  =0.135m

取DN=135mm

          六、六均

按均压压差算:

DN={ (3.47-2.81)×(43 .33×0.65+0.3)÷3.81÷15÷0.785÷20

×0.931/2

  =0.150m

取DN=150mm

七、七均

按均压压差算:

DN={ (2.81-2.21)×(43 .33×0.65+0.3)÷3.21÷15÷0.785÷20

×0.931/2

  =0.145m

取DN=145mm

八、八均

按均压压差算:

DN={ (2.21-1.66)×(43 .33×0.65+0.3)÷2.66÷15÷0.785÷20

×0.931/2

  =0.153m

取DN=150mm

九、九均

按均压压差算:

DN={ (1.66-1.15)×(43 .33×0.65+0.3)÷2.15÷15÷0.785÷20

×0.931/2

  =0.163m

取DN=150mm

十、十均

按均压压差算:

DN={ (1.15-0.70)×(43 .33×0.65+0.3)÷1.70÷15÷0.785÷20

×0.931/2

  =0.172m

取DN=200mm

十一、逆放

按其他工程均压管道:吸附塔全容积:V=13.34m3均压管道直径DN=200mm,逆放时间=39s

吸附塔全容积:V=39/0.9=43.33m3均压平衡时间t=30s

逆放管道直径DN=(2002×39×43.33÷30÷13.34)1/2=410.97mm

②按均压压差算:

DN={ (0.70-0.00)×(43 .33×0.65+0.3)×1.00÷30÷0.785÷20

×0.931/2

  =0.198m

取DN=200mm

十二、吹扫

   按一段逆放排放30%CO2,其余全从一段排放,排放气体中CO2

浓度为95%

  30000×27%-30000-30000×(1-27%/1-9%×30%=6139 .80NM3/h

  (6139 .80×313×273÷3600÷0.785÷20) 1/2=0.352m

  取DN=400mm

2)、净化段

一、一均

按齐鲁一化:吸附塔全容积:V=22.85m3均压管道直径DN=80mm,一均平衡时间=18s

吸附塔全容积:V=17.8/0.9=19.77m3均压平衡时间t=25s

均压管道直径DN1=(802×18×19.77÷25÷22.85)1/2=63.14mm

二、二均

按齐鲁一化:吸附塔全容积:V=22.85m3均压管道直径DN=80mm,二均平衡时间=20s

吸附塔全容积:V=17.8/0.9=19.77m3均压平衡时间t=25s

均压管道直径DN1=(802×20×19.77÷25÷22.85)1/2=66.55mm

三、三均

按齐鲁一化:吸附塔全容积:V=22.85m3均压管道直径DN2=100mm,二均平衡时间=20s

吸附塔全容积:V=17.8/0.9=19.77m3均压平衡时间t=25s

均压管道直径DN1=(1002×20×19.77÷25÷22.85)1/2=83.19mm

四、四均

按齐鲁一化:吸附塔全容积:V=22.85m3均压管道直径DN2=100mm,二均平衡时间=20s

吸附塔全容积:V=17.8/0.9=19.77m3均压平衡时间t=25s

均压管道直径DN1=(1002×20×19.77÷25÷22.85)1/2=83.19mm

取DN=100mm

五、顺放一

按顺放0.06Mpa,解吸倍数按1.9计,缓冲罐压力按0.075Mpa计算

顺放时间10s

(19.77×0.65+0.3) ×1.9×0.6÷10 ÷1.75÷0.785÷201/2=0.234m

取DN=200mm

六、顺放二

按顺放0.08Mpa,解吸倍数按2.2计,缓冲罐压力按0.12Mpa计算

顺放时间12s

(19.77×0.65+0.3) ×2.2×0.8÷12 ÷2.2÷0.785÷201/2=0.236m

取DN=200mm

七、顺放三

按顺放0.08Mpa,解吸倍数按2.5计,缓冲罐压力按0.132Mpa计算

顺放时间12s

(19.77×0.65+0.3) ×2.5×0.8÷12 ÷2.32÷0.785÷201/2=0.245m

取DN=200mm

八、吹扫一

按顺放0.06Mpa,解吸倍数按3.0计,吹扫压力按0.02Mpa计算

(19.77×0.65+0.3) ×3.0×0.6÷(12×60÷54×3) ÷1.2÷0.785÷201/2=0.177m

取DN=200mm

九、吹扫二

按顺放0.08Mpa,解吸倍数按3.5计,吹扫压力按0.02Mpa计算

(19.77×0.65+0.3) ×3.5×0.8÷(12×60÷54×3) ÷1.2÷0.785÷201/2=0.221m

取DN=200mm

十、吹扫三

按顺放0.08Mpa,解吸倍数按4.0计,吹扫压力按0.02Mpa计算

(19.77×0.65+0.3) ×4.0×0.8÷(12×60÷54×5) ÷1.2÷0.785÷201/2=0.201m

取DN=200mm

十一、    逆放

按顺放0.10Mpa,解吸倍数按1.5计,逆放压力按0.02Mpa计算

(19.77×0.65+0.3) ×1.5×1.0÷(12×60÷54×2) ÷1.2÷0.785÷201/2=0.217m

取DN=200mm

 



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