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工程设计计算书)
1 天然气脱水系统的计算
1.1 吸附计算
1.1.1 吸附器直径计算
1. 分子筛脱水工艺参数：
吸附周期：24小时
分子筛有效吸附容量：取10kgH2o/100kg分子筛
原料气在25MPa、45℃校正后的饱和含水量查图得600mg/m3，换算到20℃，101.325kPa条件下为590.88mg/m3，按全部脱去考虑，需水量：0.37kg/h
2. 操作周期24小时，总共脱水：8.88kg。
3. 原料气在25MPa、45℃：
Pc’=0.9772×4.491+0.01628×4.727+0.00005×4.256+0.00005×3.54+0.00004×3.5+7.149×0.0053+8.715×0.00056+1.7×0.00107=4.51 MPa
Tc’=0.9772*191+0.01628*305.45+0.00005*368.85+0.00005*407.15+0.00004*425.15+304*0.0053+373.54*0.00056+65*0.00107=193.56 K
视对比压力 =5.543
视对比温度 1.643
查图得天然气的压缩系数Z=0.88。
M=0.9772×16+0.0062×30+0.00005×44+0.00005×58+0.00004×58+0.0053×44+0.00107×28+0.01009×34=16.43 g/moL
将气体处理量换算到0℃、101325paV=1.5*104*273/293=1.4*104m3/d
则操作条件下气体量：
气体质量流量
原料气在25MPa、45℃的密度：
操作条件下气体体积流
4. 吸附器直径：
取决于适宜的空塔流速，适宜的直径比。实践证明采用雷督克斯的半经验公式得到一个空塔流速，然后用转效点积核式可行的，半经验公式如下：
式中 G——允许的气体质量流速，；
C——系速，气体自上向下流动，取0.25~0.32；0.167；
kg/；
——气体在操作条件下的密度，kg/；
——分子筛的平均直径（球形）或当量直径（条形），m。
已知，，C取0.29, 则：
吸附塔的截面积:
直径：
根据标准系列， D取0.3m.
1.1.2 吸附器高径比计算
分子筛有效吸附容量取10kg（水）/100kg（分子筛）。
一个周期内所需分子筛的质量： 0.37×24/0.1=88.8kg
吸附器需装分子筛的体积：
吸附塔的截面积：F=0.785×0.32=0.07065m2
气体流速u=0.57m/min
床层高：
高径比：
1.1.3 吸附器安全阀的计算
1. 安全阀的泄放量
安全阀的泄放量应根据具体工艺过程来确定。本设计安全阀的泄放量均认为单位时间内流过设备的气体质量流量，即：
安全阀的泄放压力（定压）
安全阀开始起跳时的进口压力称为安全阀的泄放压力或定压。它应等于或小于受压设备或管道的设计压力。可按下面的方法确定：
当1.8MPa 0.18MPa
当1.8MPa7.5MPa =1.1P
当P7.5MPa =1.05
式中 P ——被保护设备或管道操作绝对压力，MPa；
——安全阀泄放绝对压力，MPa。
脱水塔操作压力P=25MPa，由于P7.5MPa，则：
聚积压力
安全阀开至最大并达到最大泄放量时的进口压力与泄放压力之间的差值称为聚积压力，用表示。对于安装在无火压力容器上的安全阀：
最高泄放压力
安全阀达到最大泄放量能力时的进口压力，称为最高泄放压力。在工艺流程中，最高泄放压力可按下式确定：
式中 ——安全阀最高泄放压力，MPa；
——安全阀泄放绝对压力，MPa；
——安全阀聚积压力，MPa。
5.背压（出口压力）
安全阀开启前泄压总管的压力与安全阀开启后介质流动所产生的流动阻力之和。背压一般应小于气体的临界流动压力值。气体临界压缩比可按下式计算：
式中 ——气体临界压缩比；
k ——气体绝热指数，可取1.2~1.4。
代入数据得：
安全阀通道截面积
安全阀通道截面积按下式计算：
式中 A ——安全阀通道截面积，;
G ——安全阀的最大泄放量，kg/h；
——安全阀达到最大泄放量时的进口绝对压力，MPa；
K ——流量系数，一般取0.9～0.97；
M ——气体摩尔分子量，kg/kmol；
——安全阀进口处绝对温度，K；
Z ——气体压缩系数；
C ——气体特性系数，
其中，k是气体绝热指数。
式中 ——第i组分的气体摩尔分数；
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