油气储运课程设计-- 某分子筛吸附脱水工艺设计——吸附塔设计

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1、 油气集输工程油气集输工程 课程设计报告课程设计报告 学院: 石油与天然气工程学院 专业班级: 油储 2012-01 学生姓名: 学 号: 设计地点（单位） 设计题目: 某分子筛吸附脱水工艺设计吸附塔设计 完成日期： 2015 年 6 月 26 日 指导教师评语: 成绩（五级记分制）: 指导教师（签字）:_ 摘要 在天然气加工中，脱水、脱硫过程都可应用吸附操作。特别是吸附法脱水由于其具 有高的脱水深度、装置简单，占地面积小等优点，在天然气深度脱水、深冷液化和海上 平台等方面居于不可动摇的地位。 根据吸附剂表面与被吸附物质之间的作用力的不同，吸附可分为物理吸附和化学吸 附。 物理吸附是指流体中被

2、吸附的流体分子与吸附剂表面分子间为分子间吸引力范 德华力所造成，其吸附速度快，吸附过程类似于气体凝聚过程。这类吸附，当气体压力 降低或系统温度升高时，被吸附的吸附质可以容易地从固体表面脱附下来，而不改变气 体原来的性状。吸附和脱附为可逆过程，工业上利用这种可逆性，借以改变操作条件， 使吸附的物质脱附，达到使吸附剂再生、回收或分离吸附质的目的。 分子筛吸附脱水是从国外引进的技术，目前国内自行设计的都是固定床式，为保证 连续工作，至少需要量塔，经常采用的是两塔或三塔。在两塔流程中，一塔进行吸附， 另一塔再生和冷却。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，考虑到经济型，

3、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:分子筛 吸附脱水工艺 吸附塔设计 目录 摘 要 1、分子筛 1 1.1 分子筛工作原理 . 1 1.2 分子筛结构特点 1 1.3 分子筛用作干燥剂时的特点 1 1.4 分子筛的优点 2 2、吸附塔设计要求 3 2.1 设计原则 3 2.3 气质工况及处理规模 4 2.3 工艺参数优选 4 2.4 分子筛特性参数 5 2.5 天然气物性参数 5 3、吸附塔结构 6 4、站面布置要求 7 5、分子筛吸附器的选择和流程 8 5.1 吸附器选择 8 5.2 分子筛脱水工艺流程介绍 9 5.3 流程选择 9 5.4 操作周期 9 5.5 工艺流程

4、图 9 5.6 分子筛吸附器的选择 . 10 5.7 吸附器高径比计算 . 10 5.8 吸附器壁厚计算 . 10 5.9 注意事项 . 10 6、结论 . 11 参考文献 12 重庆科技学院本科生课程设计 分子筛 1 分子筛 1932 年，McBain提出了“分子筛”的概念。分子筛是指具有均匀的微孔，其孔径与一 般分子大小相当的一类物质。分子筛的应用非常广泛，可以作高效干燥剂、选择性吸附 剂、催化剂、离子交换剂等，但是使用化学原料合成分子筛的成本很高。常用分子筛为 结晶态的硅酸盐或硅铝酸盐，是由硅氧四面体或铝氧四面体通过氧桥键相连而形成分子 尺寸大小（通常为 0.32 nm）的孔道和空腔体系

5、，因吸附分子大小和形状不同而具有筛 分大小不同的流体分子的能力。 1.1 分子筛工作原理 吸附功能：分子筛对物质的吸附来源于物理吸附（范德华力） ，其晶体孔穴内部有很 强的极性和库仑场，对极性分子（如水）和不饱和分子表现出强烈的吸附能力。 筛分功能：分子筛的孔径分布非常均一，只有分子直径小于孔穴直径的物质才可能 进入分子筛的晶穴内部。 通过吸附的优先顺序和尺寸大小来区分不同物质的分子，所以被形象的称为“分子 筛”。 1.2 分子筛结构特点 具有许多排列整齐，大小均一的孔道。孔道之间通过孔口相互联结，孔口大小与分子 大小相近。 分子筛的类型: 硅铝比(X)不同,分子筛类型不同,分为 A、X、Y

6、型分子筛； 金属离子不同，分子筛孔口直径不同，同类分子筛又有不同的牌号；例如：3A，4A，5A 型分子筛等。 分子筛的两种效应： 筛分效应：有效直径小于孔口的分子才可进入孔道被吸附。 吸附效应：进入孔道的分子照极性强弱去吸附。 重庆科技学院本科生课程设计 分子筛 1.3 分子筛用作干燥剂时的特点 具有很好的吸附选择性： 3A 分子筛（平均孔径 3， 1 10-10m) 只允许 H2O（2.7 3.1 ） 、CH4 直径小 于 3 的分子进入孔道。 （不吸附乙烷） 4A 分子筛：只允许 H2O、CH4、C2H6、CO2、H2S 等直径小于 4 的分子进入孔道吸 附（不吸附丙烷） 。若希望同时吸附 CO2