1.分子篩脫水工藝參數(shù)：

處理量100Nm³/d（0℃，101325Pa），即4.1667Nm³/h

吸附周期：T=8小時(shí)

分子篩有效吸附容量：取8kgH₂O/100kg分子篩（實(shí)際為8~12）

按全部脫去考慮，需脫水量：（0℃？，101325Pa）。操作周期T=8h，總共脫水：。天然氣的壓縮系數(shù)Z=0.9023。

則操作條件下氣體量：Q=877.74m³/h（30℃，4.5MPa），工況下密度為（30℃，4.5MPa），所以，氣體質(zhì)量流量：。

已知，即可根據(jù)雷督克斯的半經(jīng)驗(yàn)公式求得吸附塔直徑，半經(jīng)驗(yàn)公式如下：

式中 ?G——允許的氣體質(zhì)量流速，；

??????C——系數(shù)，氣體自上向下流動(dòng)，取0.25~0.32；自下向上流動(dòng)，取0.167；

??????——分子篩的堆密度，kg/；

??????——?dú)怏w在操作條件下的密度，kg/；

??????D_p——分子篩的平均直徑（球形）或當(dāng)量直徑（條形），m。

因此，

吸附塔的截面積：。

直徑：，取1.5m。則，F(xiàn)=1.76625m²，氣體流速（30℃，4.5MPa）。

吸附器高徑比計(jì)算

原料氣飽和水含量 mol%為0.001112

原料氣的摩爾流量為1736.835 kgmole/h

操作周期T=8h，總共脫水：

?分子篩有效吸附容量取8kg（水）/100kg（分子篩），

吸附塔需裝分子篩：，其體積為，

床層高，取3m.高徑比約。

?

再生熱負(fù)荷計(jì)算

用貧天然氣加熱，M=17.13，進(jìn)吸附塔溫度260℃，分子篩床層吸附終了后溫度=35℃，再生加熱氣出吸附器溫度200℃，床層再生溫度是℃。預(yù)先計(jì)算在230℃時(shí)，分子篩比熱0.96kJ/kg·℃，鋼材比熱0.5kJ/kg·℃，瓷球比熱0.88kJ/kg·℃。吸附器筒體是壓力容器，預(yù)先估計(jì)其包括器內(nèi)附屬設(shè)備的質(zhì)量約重13200kg，床層上下各鋪150mm瓷球，瓷球堆密度2200kg/m³，共重約1166kg。

再生加熱所需的熱量為Q，則：

式中 ?Q₁——加熱分子篩的熱量，kJ；

??????Q₂——加熱吸附器本身（鋼材）的熱量，kJ；

??????Q₃——脫附吸附水的熱量，kJ；

??????Q₄——加熱鋪墊的瓷球的熱量，kJ。

所以，

式中m₁、m₂、m₃、m₄分別是分子篩的質(zhì)量，吸附器筒體及附件等鋼材的質(zhì)量、吸附水的質(zhì)量和鋪墊的瓷球的質(zhì)量。4186.8是水的脫附熱，C_p1、C_p2、C_p4分別為上述各種物質(zhì)的定壓比熱。加10%的熱損失，則

設(shè)再生加熱時(shí)間t=4.5小時(shí)，每小時(shí)加熱量是：

?

再生氣量計(jì)算

設(shè)t₂’=200℃是再生加熱結(jié)束時(shí)的氣體出口溫度，t₃=260℃為再生氣進(jìn)吸附器的溫度，

再生氣溫降為：℃

再生氣在230℃時(shí)的平均比熱的為 ?2.93（kJ/㎏.℃）

每千克再生氣放出熱量（kJ）：

每小時(shí)需再生氣量：

冷卻氣量計(jì)算

床層溫度自230℃降到30℃，則冷卻熱負(fù)荷如下：

共計(jì)Q=2214304 kJ，冷卻氣進(jìn)口30℃。

設(shè)冷卻時(shí)間3小時(shí)，每小時(shí)移去熱量。

加熱器由加熱的溫度t₂冷卻到t₁’，平均溫度℃，冷卻氣溫差℃，冷卻氣平均比熱在130℃時(shí)是2.635（kJ/㎏.℃）每小時(shí)需冷卻氣量：。

?

再生加熱氣壓力不同情況下，空塔流速的比較

①設(shè)再生加熱氣壓力位1.5MPa，再生加熱氣量1945.7kg/h，M=17.124，其體積量是：（0℃，101325Pa）。操作時(shí)體積：

（230℃，1.5MPa）。

空塔流速（230℃，1.5MPa）。

用式進(jìn)行核算，其中C=0.167，，得

需要空塔截面積，現(xiàn)為1.76625m²，足夠；

②如果假設(shè)常壓再生，即再生加熱氣壓力101.325kPa，操作狀態(tài)時(shí)氣體流量：

，現(xiàn)為1.76625m²，足夠。

③如果設(shè)再生加熱氣壓力400kPa（絕）。操作狀態(tài)時(shí)氣體流量：

，現(xiàn)為1.76625m²，足夠。

氣體通過(guò)床層的壓力降計(jì)算：

GPSA工程手冊(cè)（1987版）推薦用公式計(jì)算。計(jì)算式如下：

式中 ?△P——壓降，kPa；

??????L——床層高度，m；

??????μ——?dú)怏w粘度，mPa·s；

??????v_g——?dú)怏w流速，m/min；

??????ρ_g——?dú)怏w操作狀態(tài)下的密度，kg/。

分子篩選用3.2mm直徑球形，則B=4.155，C=0.00135。天然氣的相對(duì)密度為0.6，溫度30℃，壓力4.5MPa，μ=0.0125cP。已知ρ_g=33.89kg/，v_g=0.138×60=8.28m/min。

再生加熱和冷卻時(shí)壓降都很小，可不計(jì)算。

?

再生加熱氣熱負(fù)荷計(jì)算。

設(shè)進(jìn)加熱爐干氣溫度23℃，出加熱爐氣體溫度比進(jìn)吸附器溫度再高15℃，即275℃。

本設(shè)計(jì)采用熱油加熱

?

轉(zhuǎn)效點(diǎn)計(jì)算

式中 ?θ_B——到達(dá)轉(zhuǎn)效點(diǎn)時(shí)間，h；

??????ρ_b——分子篩的堆密度，kg/；

??????x——選用的分子篩有效吸附容量，%；

??????h_T——整個(gè)床層長(zhǎng)度，m；

??????q——床層截面積的水負(fù)荷，。

ρ_b=660kg/；x=8%；h_T=3.0m；q=34.76/1.76625=19.68。

，符合設(shè)計(jì)周期8小時(shí)的要求。

吸附傳質(zhì)區(qū)長(zhǎng)度h_z的計(jì)算

式中 ?h_z——吸附傳質(zhì)區(qū)長(zhǎng)度，m；

??????A——系數(shù)，分子篩A=0.6，硅膠A=1，活性氧化鋁A=0.8；

??????q——床層截面積的水負(fù)荷，；

??????v_g——空塔線速，m/min；

??????——進(jìn)吸附塔氣體相對(duì)濕度，%。

用GPSA工程數(shù)據(jù)手冊(cè)（1987版）計(jì)算：

式中 ?h_z——吸附傳質(zhì)區(qū)長(zhǎng)度，m；

??????v_g——空塔線速，m/min；

??????Z——Z=3.4（對(duì)3.2mm直徑的分子篩）；Z=1.7（對(duì)1.6mm直徑的分子篩）

可見(jiàn)，無(wú)論是床層界面的水負(fù)荷或空塔流速都無(wú)問(wèn)題，h_T都大于2h_z。