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上海施耐德日盛气体设备有限公司设计内容PSAHG90-12制氧设备第 1 张共 5 张设 计 计 算 书原始设计数据： 产气量15Nm3/h，纯度93%,德国BF5A 分子筛解:从优化设计的角度出发，考虑生产成本和设备能耗等因素，根据经验，选定PSA系统(变压吸附)，工作压力P1=0.5MPa，温度T1=20℃。工作压力在0.5MPa时，5A分子筛的产氧率K =50NL/kg，氧气回收率η=35.2%。压缩空气耗气量Qa的计算（空气中的氧气含量为20.9%） Qa =（Qn×C）/（20.9%×η）=（15×93%）/（20.9%×35.2%）＝190（Nm3/h） 式中 Qa——压缩空气流量 （Nm3/h） Qn——氧气流量 （Nm3/h） C ——氧气纯度 （%） η——氧气回收率 （%）系统主管路管径da的计算在使用工况下，压缩空气实际流量Qa实为： Qa实=PNTSQa / PSTN =[0.101×（273+20）×190]/[（0.5+0.101）×（273+20）] ＝31.93（m3/h）式中 Qa ——压缩空气在标态下的流量（Nm3/h） PN ——标态绝压 PN =0.101 MPa PS ——使用状态下的绝压修正 PS= PN+气源压力 （Mpa） TN ——气体在标态下的温度修正 TN= 273.15+标态绝温（K） TS ——气体在使用状态下的温度修正 TS= 273.15+使用绝温（K）则 da =[（4×Qa实/3600）/（πυ）]1/2 =[（4×26.05/3600）/（3.14×8）] 1/2 =0.037（m） 式中 υ——气体流速 8～12 m/s, 取υ=8m/s园整主管路管径da =0.04m=40mm。 Qa=190Nm3/hQa实=31.93m3/hda=40mm上海施耐德日盛气体设备分公司设计内容PSAHG90-12制氧设备第 2 张共 5 张设 计 计 算 书３、空压机排气量V空的计算 PSA系统是以标态干基空气作为设计基数的，而空压机排气量是以吸入空气压力P0＝0.101MPa, 温度T0＝293K, 相对湿度ψ＝65%为设计基数，所以选择空压机排气量时要将 Qa折算到空压机吸入口的状态。 V空= Qa T0/264（P0-ψPb） =(190×293)/[264×(1.01-65%×0.0238)] =55670/262.55 =212.04(m3/h)=3.54(m3/min)式中 Pb——吸入温度下饱和水蒸汽分压 （kgf/cm2）AC空气净化组件的选型根据压缩空气耗气量选择相应处理气量的Schneider牌空气净化组件：AC-PSA系统的设计 5A分子筛装填量G分的计算G分= Qn/K = 15 / 50= 0.3(T)=300kg 式中 G分——5A分子筛装填量的理论计算值 （kg） Qn——氧气产量 （Nm3/min） K ——产氧率 （NL/kg） 考虑分子筛粉化和老化等因素的影响，增加5%～7%的产气富裕量，则实际装填量为G分实= G分×1.1=300×1.1=330（kg）式中G分实——5A分子筛装填量的实际值 （kg）吸附塔单塔装填5A分子筛容积V分的计算V分＝G分实/2ρ分＝330 /（2×670）＝0.25 m3 式中 ρ分——分子筛堆密度（ρ分＝670kg/L）吸附塔直径D的计算根据经验，对于立式PSA系统，高径比取H:D≥2，空塔空气线速度取ω≤0.045m/s。则吸附塔直径D为 D=[（4 Qa实）/（πω）]1/2 =[（4×31.93/3600）/（3.14×0.045）]1/2 =0.501m圆整为标准直径 D=0.55m＝500mm校核空塔空气线速度ω=（4 Qa实）/（60πD2）＝（4×31.93/3600）/(3.14×0.502) = 0.045≈0.045 (m/s)V空=3.54m3/minG分=240kgG分实=264kgV分＝0.20 m3D＝450mmω=0.037 m/s上海施耐德日盛气体设备分公司设计内容PSAHG90-100制氧设备第 3 张共 5 张设 计 计 算 书因此 折算为直径Φ1250的单塔装筛高度Ha为 H a=（4 V分）/（πD2）＝(4×0.25)/（3.14×0.552）＝ 1.58 (m)验证高径比，Ha：D=1.58/0.50=3≥2（符合要求）吸附塔结构尺寸的确定当 D≥800mm时，吸附塔采用如图（一）所示的结构。图中 D1=D/2，h1=50mm，h2=50mm, h3=120mm。A区装填3A分子筛，B区装填氧化铝干燥剂,C区为分子筛压紧附件。则 考虑塔内管路附件所占容积，故A区加上0.05m作为修正，即：HA=Ha +h1=1.58+0.05=1