分子筛吸附器设计.pdf

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1、分子筛吸附器的计算例：常温下综合净除空气中HO和CO的分子筛22吸附器的计算。设计参数：加工空气量270Nm3/h工作压力2500kPa工作温度303K吸附剂5A分子筛，直径3～5mm。净化要求：CO＜2ppm2HO露点在213K以下2工作周期8h再生温度：吸附器进口＞523K，吸附器出口＞423K。计算内容1.所需分子筛质量的计算2.分子筛吸附器容积的确定3.再生过程计算（加热、冷却）4.加热炉功率的计算1.分子筛需要量的计算•吸咐水蒸汽所需的分子筛量在温度303K，压力2500kPa的空气中所含的饱和水蒸汽量为−3d=2.

2、1×10kg/kg加工空气中所含的水蒸汽量G=VρdH2O0−3=270×.1293×2.1×10=.0419kg/h水分吸附量一般为10～14％，取12％。则吸附水分所需要的分子筛量.0419(M)==5.3kg/hSH2O.0121.分子筛需要量的计算•吸附二氧化碳所需的分子筛量大气中二氧化碳浓度为300～400ppm，平均取350ppm。加工空气中所含的二氧化碳量为−6G=Vρd=270×.1976×(350×10)=.0187kg/hCO20CO2二氧化碳吸附量（重量百分比）一般为1～3％，取1.5％。则吸附二氧化碳所

3、需的分子筛量为.0187(M)==125.kg/hSCO2.00151.分子筛需要量的计算•单位时间内同时吸附水蒸汽、二氧化碳所需的分子筛量MSG=M=(M)+(M)=5.3+125.=16kg/hCO2SSH2OSCO2每班（8h）需要量MSZM=MT=16×8=128kgSZS考虑加工空气量的变动和经再生后吸附能力下降，取备用系数30％，则实际所需的分子筛总量MM=M×130%=128×3.1=166kgSZ2.分子筛吸附器容积的确定•吸附器直径：工作条件下实际空气体积P0T1.0×3033V=V=270=12m/hT0P

4、T5.2×2730考虑气量有20％的变动，容器内气体线速度w（空塔速度）取为0.04m/s，则容器的直径为4V×2.14×12×2.1TD===.0375m3600πw3600×.314×.0042.分子筛吸附器容积的确定分子筛所占容积V：5A球形分子筛的堆密度为f780kg/m3，166kg球形分子筛所占容积为1663V==.0213mf780床层高度Vf.0213h===.0213m2π2.0785×.0357D4容器的径高比h.213中压流程3~5==6D.03573.再生过程计算•再生热量计算Q=Q+Q+Q+Q+QkJ

5、C12345Q吸附器本身的显热1Q分子筛的显热2Q水和二氧化碳的显热3Q水和二氧化碳的脱附热4Q热损失53.再生过程计算•再生热量计算QC=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5kJQ：吸附器本身的显热，也就是加热吸附器的1热量。钢从常温加热到473K的平均比热，一只筒体加上管道法兰，估算质量为250kg，则4Q=mC(T−T)=250×.050×(473−303)=.213×10kJ1m21Q：分子筛显热。2球形分子筛由常温加热到473K，平均比热0.88kJ/kg.K，则4Q=mC(T−T)=166×.088×(473−303)=.

6、248×10kJ2m213.再生过程计算Q：水和二氧化碳的显热，即水分和二氧化碳加3热所需的热量。在加热再生时，二氧化碳比水容易挥发，为简化热量计算，可把二氧化碳看成是水；其次设想脱附温度接近373K（100℃沸点），水的比热Cm=.419kJ/(kg.K)则Q=mC(T−T)3H2O+CO2m21=166×.0(12+.0015)×.419×(373−303)4=.066×10kJ3.再生过程计算Q：水和二氧化碳的脱附热。4假定脱附热按373K时的蒸发潜热进行计算。水的蒸发潜热r=.226×103kJ/kgQ=mr4H2O+

7、CO2则3=166×(12%+5.1%)×.226×104=.508×10kJQ：热损失，可取为再生热量的20％，则5Q=(Q+Q+Q+Q)×20%512344=.2(13+.248+.066+.508)×10×20%4=.207×10kJ3.再生过程计算再生所需总热量Q=Q+Q+Q+Q+QC123454=.2(13+.248+.066+.508+.207)×104=12.42×10kJ3.再生过程计算•再生用氮气量的计算qh=cpΔTmc=.1045kJ/(kg.K)氮气的比热p再生过程氮气平均温降473−303ΔT=T−T

8、=523−=135Kmio2每kg加热氮气所能给出的热量qh=141kJ/kg再生需要的氮气量4Q12.42×10SG===882kghq141h3.再生过程计算再生需要氮气量Gh=882kg设加温时间为4.5h。293K、120kPa的氮气密度3ρ=.1357kg/mN2每