变压吸附设计（推荐）_变压吸附设计

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一、关于吸附剂的算法：(以易吸附组分为准)QF(Cout－Cin)=n×VR×q×ΔP×3600/t 其中QF为进口体积流量Nm3/h Cout为易吸组分进口浓度 Cin为易吸组分出口浓度 n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 ΔP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=n×t0，故上式变为：

QF(Cout－Cin)=n×VR×q×ΔP ×3600 /（n×t0）即 QF(Cout－Cin)=VR×q×ΔP ×3600/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(Cout－Cin)只与单塔的吸附剂量VR和吸附容量q、解吸压差ΔP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ΔP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*ΔP 塔内床层吸附剂吸附弱组分量即为：V1*（1－0.65）*τ*ΔP*C1

三、压力与电耗一览表

动力设备123456兖矿风机兖矿压缩机中成真空泵东明空压机中成风机抽气量或打入口输出电机功最大轴轴功电耗电机电耗气量(m3/h)压力压力率功率(kw/Nm3)(kw/Nm4)8000***00***16230000000.054.000-0.080.180.140.650.24.00.24.2500***0063028015393.5301.752040535.523880427.60.0190.0520.0360.0850.03150.1600.0400.1860.0230.0610.0430.1000.0370.1880.0000.2177广东中成氧压机8兖矿鲁化压缩机

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=－ΔvapHm/R×(1/T)+c

根据化工工艺手册提供的数据，可以求出ΔvapHm，和C，求出公式如下： y =-4820.2x + 24.493，其中y为lnp，x为1/T P(A,Mpa)P(G,Pa)0.1040.1480.2050.2790.3740.4910.6380.8191.0371.2971.607104365******14266383488******lnP11.5611.9012.2312.5412.8313.1113.3713.6213.8514.0814.29lnP14.5114.7214.9115.1015.2815.45T(℃)100110120***0***0T(℃)***260T(K)3733833934034***453463473T(K)***533密度(kg/m3)汽化潜热(千焦/千克)22600.0026810.60610.0026110.83640.00254451.12810.00248141.49770.00242131.96090.00236412.51650.00230953.19330.00225734.00310.00220754.95640.00215986.06760.00211427.35921/T1/T0.00207040.00202840.00198810.00194930.0019120.00187629.010910.808912.867015.207417.852320.82401849.8P(G,Mpa)P(G,Pa)1.8822.3272.8483.4534.1534.956 ******104655124138

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φ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。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。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/L

§7 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

7.45

7.5

COH2 辽宁凤城一段

10.65

9.71

CO2H2 枝江三宁一段

14.73

15.06

CO2COH2

兖矿国泰一段

6.03

7.02

CO2COH2

湘中成制氧一段

12.96

8.99

O2N2

§8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：

TOUT=TIN(POUT/PIN)(K-1)/K

一般压缩比即POUT/PIN选择不超过3，当进口温度为40℃，压缩比为3的情况下，出口温度

TOUT=313×3(1.4-1)/1.4=313×1.369=428K=155℃

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155℃，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3×3×3×3=81，即4级，如果只选3级，则只能至3×3×3=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

二、对中级冷却器，所需冷却量q为：

q=60V×4.5L/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/min q=270×90=24.m3/h=0.4 m3/min

三、后冷却器，所需冷却量q为：

q=γV Cp(T4-T5)×1.15/(1000×Δt)

m3/h 单位为方/小时

其中

γ

空气重度 Kg/m3

V 空气压缩机的排气量 m3/min Cp 空气的等压比热，取0.24

kcal/(kg。℃)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=1.2×78×0.24×(110-40)×1.15/(1000×10)§9

1830

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60

NH3 17

34/60=0.6 3052 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

气化吨氨消耗

目前空气造气

1.9吨煤/吨氨(指优质煤)

电耗1500kw/吨氨

富氧造气(60%)

1.4吨煤/吨氨(指劣质煤)

电耗950kw/吨氨

富氧消耗为

750Nm3/h O2

循环水消耗

350吨水/吨氨(62Kw/h)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 NH3 2.24 71.86 0.2 0.04 23.94 1.66

0.062、变换气成分：

1.6 51.39 28.64 0.06 17.12 1.193、则原料中CO2的剩余量为：2965×0.2%=5.93标方/tNH3。

4、设变换气量为X，X=2965＋（28.54%X－5.93）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/h

4200Nm3/h

2965 Nm3/h

9、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＝√(2R×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＝2000－2R

§10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（1M X 2M X 23%）开孔率计算公式

圆孔 60°错排

圆孔，直排

圆孔 45°错排

方孔，错排

方孔，直排

长圆孔，Z型错排

长圆孔，直排

长圆孔，K型错排

长方孔，Z型错排

长方孔，直排

长方孔，K型错排