Физические методы переработки и использования газа: Учебное пособие, страница 62

В расчетах принимаем, что вся влага из газа извлекается цео­литом, т. е. Cz=0. Значение d определяем по кривым равновесного влагосодержания (например, рис. III. 1 [7]); ^ = 0,5 г/м³= = 0,5-10~³ кг/м³. Динамическую влагоемкость цеолита а_д принимаем с учетом остаточной влагоемкости цеолита, которая для данных условий регенерации составляет 3 вес. %.

132

Следовательно, расчетная динамическая влагоемкость цеолита 6 вес. %.

Подставляя исходные и принятые данные в приведенное урав­нение, имеем:

30-Юв 0,5-Ю-з

Для обеспечения непрерывности периодического процесса полу­ченное количество удваиваем; тогда общая потребность цеолита на 3-й год эксплуатации установки составит 167 т.

2.   Производительность одного адсорбера при принятой линей­
ной скорости газа и диаметре адсорбера согласно формуле (V.15):

7,5'10,2

v_a = 0,2 —-------- — 0,785-3²-3600 = 485-Ю³ м³/ч,

0,78

10,2 — переводной коэффициент;  0,78 — коэффициент сжимаемости газа.

3.   Необходимое для    осушки заданного объема газа число
адсорберов

JL     зо-ю'

v_a    485.10³-24

Принимаем 3 адсорбера, так как процесс периодический; полу­ченное число адсорберов удваиваем, т. е. установка будет состоять из трех технологических ниток (цехов), на каждую из которых приходится по два адсорбера.

4.  Количество цеолита в одном адсорбере

167 G_a = ~ = 27,9 = 28 т.

5.   Высота слоя цеолита    при его насыпном    весе 0,65 т/м³

28

я- °'⁶⁵⁰ -6.1

0,785-9  -   '

6.  Время контакта газа и адсорбента т. е. в 3 раза больше принятого.

Расчет стадии десорбции

При регенерации адсорбента в потоке греющего газа количе­ство теплоты, поступающей с газом регенерации, должно быть равно тепловым затратам на регенерацию:

Q_P = <?_г.

Определяем составляющие уравнения (V.17). Расход теплоты на нагрев адсорбента

Q_t = 28 000-0,88 (240 — 25) = 5,29-10» Дж.-

133

(Температуру газа регенерации на выходе из слоя в конце регенерации принимаем равной 230 °С.) Расход теплоты на нагрев адсорбера

Q₂ = 28 000-3.0,50 (240 — 25) Ю³= 9,07-10⁹ Дж.

(Точную массу адсорбера определяют механическим расчетом; в данном случае по практическим данным масса принята из соот­ношения: на 1 кг адсорбента приходится около 3 кг металла.) Расход теплоты на нагрев теплоизоляции

Q₃ = 0,84-2 160 000-103= 1,81 -10» Дж.

Расход теплоты на нагрев воды

28 000-9 Q₄ = ——— 4,187 (286 — 25) 10» = 2,75-10" Дж.

(Температуру кипения воды принимают при давлении регенера­ции.) Расход теплоты на испарение воды

Q₅ = ²⁸"вв⁶ 2256,8-103=3,79-10»Дж.

Потери тепла при регенерации

Q_e = 0,l (5,29 + 9,07+ 1,81 +2,75 + 3,79) 10⁹ = 2,27-10» Дж:

Q_p = 24,98-10» Дж.

Расход газа регенерации

W =----------------- -—'■--------------- = 188 100 м³/цикл = 31 350 м³/ч.

^г     0,6-1,23.1,463(250—127)                                  '

1,463 — удельная теплоемкость газа регенерации определяется при средней температуре газа на выходе из адсорбера и давлении ре­генерации.

По трем цехам расход составит

31 350-3-18 = 1 693000 м³/сут, что соответствует 5,6 % от объема осушаемого газа.

Расчет цикла охлаждения

Определяем составляющие уравнения (V.28). Температуру слоя в конце охлаждения принимаем 50 ° С. Количество теплоты, которое необходимо отвести при охлаждении адсорбента,

/ 230 + 25       \
Qi = 28 000-0,88 ( ------- ±-— — 50 J 103=1,9-10» Дж,

Количество теплоты, которое необходимо отвести при охлаж­дении адсорбера и металлоконструкций,

/230 + 25       \
Q_a = 28000-3-0,5 (--------- —--- — 50 J 103=3,25-109 Дж.

134