Другие предметы \ Криогенные системы

Установка для сжижения природного газа. Осушка и очистка природного газа, страница 2

Расход очищаемого ПГ при условиях адсорбции, т.е. при p_a = 4 МПа и Т_a = 283 К:

V_a = = = 66,35 м³/ч.

Скорость очищаемого ПГ при условиях адсорбции:

ω = = = 177,5м/ч, где внутренний диаметр баллона D_вн= D_н – 2* δ = 750 – 2*30 = 690 мм = 0,69 м,

n – количество одновременно работающих адсорберов.

Масса дегидрированного цеолита, находящегося в одном адсорбере:

G_ц = = = 1255,8 кг, где

n – число баллонов,

Н_ц – высота слоя цеолита, м,

ρ_ц – насыпная плотность цеолита, кг/м³.

Количество CO₂, поступающее в единицу времени в каждый адсорбер:

V’_CO2 = V*C₀ = 2535*0,0003 = 0,76 м³/ч.

Количество CO₂, которое способен поглотить цеолит:

V_CO₂ = G_ц*а_д = 1255,8*0,017 = 21,3 м³, где а_д – динамическая емкость цеолита, м³/кг.

Время защитного действия адсорбента, находящегося в адсорбере:

τ_пр = = = 28 ч.

Рассчитаем процесс регенерации блока адсорберов. При подготовке к эксплуатации адсорбционных блоков осушки и очистки ПГ необходимо тщательно проводить регенерацию цеолита, который часто полностью насыщен парами воды во время хранения, транспортирования и засыпки в адсорбер. При этом емкость цеолита по парам воды составляет 18-20% от массы адсорбента. В последующих циклах при подогреве адсорбента будет происходить десорбция поглощенных из потока сжатого ПГ паров воды (до 2,5%), двуокиси углерода (до 3,5%). В качестве греющего газа используем сухой азот. Температура азота на входе в подогреватель Т_нач = 293 К. Температура азота на входе в блок адсорберов, изготовленных из углеродистой стали, Т_вх = 653 К. Изоляцией блока адсорберов служит шлаковая вата с толщиной не менее δ_из = 0,1 ÷ 0,3 м.

Рассчитаем количество регенерирующего газа по тепловому балансу:

Где ;

Q₁ – количество теплоты, израсходованной на нагревание металла;

Q₂ – количество теплоты, затраченной на нагревание адсорбента;

Q₃ – количество теплоты, необходимой для десорбции влаги, поглощенной адсорбентом;

Q₄ – количество теплоты, необходимой для нагрева изоляции;

Q₅ – потери теплоты в окружающую среду;

Т_вых.ср = = = 433 К – средняя температура азота на выходе из адсорбера;

Т_вых1 = 293 К – температура азота на выходе из блока адсорберов в начале регенерации;

Т_вых2 - температура газа на выходе из блока адсорберов в конце процесса регенерации, принятая равной 573 К.

Количество теплоты, необходимое для нагревания металла:

Q₁ = , где

G_м – масса баллона с коммуникациями;

c_м = 0,544 кДж/(кг*К) – теплоемкость металла при средней температуре 433 К;

Т_нач = 283 К – температура металла в начале регенерации;

Т'_ср = = = 613 К – средняя температура металла в конце процесса регенерации.

Для определения массы металла блока очистки определим массу одного баллона, который имеет следующие геометрические размеры: D_н = 0,75 м, D_вн = 0,69 м, Н_общ = 4,2 м, тогда вес цилиндрической части баллона:

G’_м = = = 1863 кг, где H_ц – высота цилиндрической части баллона, равная 1,94 м;

ρ_м = 7850 кг/м³ – плотность металла.

Вес полусферического днища:

G’’_м = = = 192 кг.

Вес баллона G’_м+ G’’_м = 1863 + 192 = 2055 кг.

Вес крышки с коммуникациями примем равным 15% от всей массы G’_м+ G’’_м, т.е. G’'’_м = 0,15*2055 = 308,25 кг.

Масса баллона с коммуникациями составит G_м = G’_м+ G’’_м+ G’'’_м = 1863 + 192 + 308,25 = 2363,25 кг.

Общая масса блока:

∑G = 2G_м + 2G_ц + G_из + G_к = 2*2363,25 + 2*1255,8 + 4437 +2400=14075кг где G_из = V_из*ρ_из = (V_к – V’_б)* ρ_из = (1,96*1,13*3,6 – 4,1)*300 = 4437 кг.

Здесь V’_б – объем двух баллонов вместе с коммуникациями и внутриблочными частями арматуры, составляющими примерно 30 % объема всех баллонов:

V’_б = (2*V_б)*1,3 = = = 4,1 м³.