《油气集输工程》某分子筛吸附脱水工艺设计——吸附工艺计算及吸附塔设计解析.doc

重庆科技学院 《油气集输工程》 课程设计报告 学 院:_石油与天然气工程学院 专业班级: 油气储运08 学生姓名: 学 号: 设计地点（单位）__ E406、E404____________ 设计题目:__ 某分子筛吸附脱水工艺设计_ ——吸附工艺计算及吸附塔设计__ 完成日期： 2011 年 6 月16日 指导教师评语: ______________________ _________________ _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ __________ _ 成绩（五级记分制）:______ __________  指导教师（签字）:________ ________ 摘要 吸附脱水就是利用某些多孔性固体吸附天然气中的水蒸气。气体或液体与多孔的固体颗粒表面相接触，气体或液体与固体表面分子间相互作用而停留在固体表面上，使气体或液体分子在固体表面上浓度增大的现象。常用的固体吸附剂有活性铝土、活性氧化铝、硅胶和分子筛。 分子筛吸附脱水目前国外引进的，国内自行设计的都是固定床式，为保证连续工作，至少需要两塔，经常采用的是两塔或三塔。在两塔流程中，一塔进行吸附，另一踏再生和冷却。在三塔流程中，一塔吸附，一塔再生加热，一塔冷却。在工艺相同的情况下，考虑到经济性，分子筛吸附脱水工艺设计中常用的是两塔脱水工艺。 关键字：吸附工艺 分子筛 吸附器 结构 1. 分子筛是一种人工合成的无机吸附剂，是一种高效、高选择性的固体吸附剂。分子筛是人工晶体型硅铝酸盐，依据其晶体内部孔穴的大小而吸附或排斥不同物质的分子，因而被形象地称为“分子筛”。分子直径小于分子筛晶体孔穴直径的物质可以进入分子筛晶体，因而可以被吸附，否则被排斥。分子筛又根据不同物质的极性或可极化性而优先吸附的次序。一般极性强的分子容易被吸附。分子筛的热稳定性好，能经受住600摄氏度-700摄氏度的短暂高温，分子筛不熔于水，但溶解于强酸和强碱，故可在PH5-11的介质中使用，在盐溶液中能交换其他阳离子它具有均一的孔径和极高的比表面积、热稳定性好、吸附性能强、内表面积大、强度高等特点，广泛应用于天然气脱水工业。 本次脱水工艺，分子筛选取4A，球型，堆密度为660kg/m3，分子筛直径3.2mm，湿容量：22% 分子筛的优点 在脱水过程中，分子筛作为吸附剂的有显著的优点： 具有很好的选择吸附性。 1分子筛 具有高效吸附容量。 分子筛使用寿命长。分子筛不易被液态水破坏 表1-1 天然气组成表（干基） 组分 甲烷 乙烷 丙烷 异丁烷 正丁烷 异戊烷 mol% 95.6 0.6 0.08 0.02 0.01 0.01 组分 正戊烷 己烷 二氧化碳 氮气 硫化氢 水 mol% 0.03 3.02 0.04 0.0264 进料温度：26 进料压力 设计规模 要求脱水到1ppm以下 吸附塔入口压力 吸附塔入口温度 初始状态水的百分数 经分分离器，过滤器处理后的气体流量（5Mpa 299k）为 2.1 工艺参数优选 分子筛脱水由吸附和再生两部分组成，吸附采用双塔流程，再生加热气和冷吹气采用干气，加热方式采用导热油炉加热。其主要设备由分子筛吸附器、再生气加热炉、再生气冷却器、再生气分离器。 选用4A分子筛脱水，其特性如下： 分子筛粒子类型：直径3.3m球形 分子筛的有效湿容量：8kg（水）/100kg（分子筛） 分子筛堆积密度：700m3 分子筛比热：0.96kJ/（kg·℃） 瓷球比热：0.88kJ/（kg·℃） 操作周期为8小时，再生加热时间为4.5小时，再生冷却时间为3.2小时，操作切换时间为0.3小时。加热炉进口温度为30℃，加热炉出口温度为275℃。 由HYSYS软件计算出的基础数据如下： 原料气压力：4.5MPa 原料气温度：30℃ 床层温度：35℃ 天然气气体流量：29743.34kg/h 饱和含水量：34.76kg/h 天然气相对湿度：100% 天然气在4.5MPa