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新型分子筛干燥净化器的设计
作者:管理员    发布于:2016-12-08 08:41:44    文字:【】【】【

  原料气用气设备1新型分子筛干燥净化器的结构特点分子筛干燥净化器广泛地应用于化工、半导体等领域的气体干燥净化过程中。但传统的吸附式干燥器的吸附剂一般都直接装填到干燥筒内,这种形式虽然具有结构简单的优点,但非常不便于更换吸附剂等维护工作。这里介绍一种新型结构的分子筛干燥净化器。

  其采用外筒与内芯两体结构形式(见)干燥净化器外筒是工作室,用于承受系统高压,密封和散热,其上下堵盖均采用0型圈密封方式,内芯装满分子筛吸附剂,为可更换式。内芯一端装有可拆卸的堵盖,打开堵盖可装填或倒出分子筛;内芯另一端为干燥净化后气体的出气咀,两端内侧均装有筛网,以防止分子筛流出和气体加带吸附剂粉尘对用气设备造成污染出气咀上装有0型密封圈,确保只有经过干燥净化处理的气体才能经过出气咀输送到用气设备中。

  分子筛吸附剂需要更换或再生时,只需打开外筒上盖,取出内芯,打开内芯堵盖将内芯中的分子筛倒出,按相应的程序进行再生。然后按上述相反的程序将内芯装填好分子筛,装入外筒并装好外筒堵盖,即完成了干燥净化器分子筛再生和内芯更换过程干燥净化器系统如所示分子筛干燥净化器干燥净化系统由此我们可以看出,这种新型的分子筛干燥净化器具有以下特点:气体干燥程度高(露点可达-60C以下)选用适当的分子筛(如13X型分子筛)可在去除原料气中水份的同时,还可去除一定量的其它杂质气体(二氧化碳乙炔等)这种干燥净化器适用于以下系统:处理气量较小(一般为每小时几十立方米)的、可间歇工作的系统。

  原料气中含水量不大或己经过预处理,而要求产品气干燥程度较高的系统(如原料气露点为-20C,产品气露点要求达到-60C以下时)2分子筛干燥净化器的设计计算分子筛干燥净化器的外筒,主要根据系统的工作压力及内芯外形尺寸进行结构和强度设计(设计方法,略)这里主要讨论内芯的设计方法5的普通工业氮气,其露点:-20°C(即含水量为:0.9g/m3),系统工作压力为10MPa,流量为30m3/h(标准状态下)原料气中含二氧化碳:400PPm,经干燥净化后产品气露点:-60°C(即含水量为1.K1CT2g/m3),二氧化碳含量<5PPm,―个工作(维护)周期处理气量为1000m3(标准状态下)这里,选吸水性较好,且具有一定吸附二氧化碳能力的13X型分子筛为提高吸附表面积,选粒径较小的Y< 3mm的球形分子筛其堆重比堆=800kg/m3,吸水量为200g/kg,考虑到分子筛再生后其吸附能力下降等因素取分子筛吸水量ak=150g/kg,二氧化碳吸附能力为a氧化碳=15g/kg(中间值),工作温度为常温,考虑到吸水后的温升,这里取工作温度为30C. 21计算吸附1000m3氮气中水份所需分子筛量21.1计算30C时1000m3氮气中含水量由下式可得一个大气压下,30 C时氮气密度:可得:M水=氧化碳= r堆可得:空塔线速:吸附式干燥净化器要求,吸附柱装填高度H与直径D之比B=2- 6,空塔气体线速U<0.05m/s,空塔线速越小吸附效率越高,这里取B= 4根据公式:4Va这样,我们确定了采用两个并联吸附柱(干燥净化器)时每个内芯的尺寸,即直径D= 134mm,高H=536mm,每个内芯装填分子筛6kg米用这一方案可满足设计要求,又可大大减小干燥净化器的体积和重量,便于操作、维护,降低了空塔气体线速,有利于提高ElectronicPublishinP附效率八同时可降低气体经过干燥净化器后产生的T0为标准状态温度T0= 273K经计算:21.2计算吸附这些水所需分子筛量M水:根据:W水a水22计算吸附1000m3氮气中二氧化碳所需分子筛量标准状态下二氧化碳密度厂二氧化碳=1. 977kg/m3,参照上述计算方法,可算出30C时二氧化碳密度为:吸附这些二氧化碳所需分子筛量:W二氧化碳=TV水份、二氧化碳共需13X分子筛M:24计算分子筛干燥净化器内芯尺寸:24.1计算内芯尺寸实际上是确定吸附柱高度和直径。

  工作状态下每小时进入干燥净化器内气体实际体积由下式计算:体积和温度,这里,P0=01MPa,V0=30m3/hr;T0=273K,PT分别为工作状态下气体压力,这里P= 30)K,则根据:以上是采用一个吸附柱的方案,即采用一个干燥净化器时,内芯外形尺寸为高H=627mm,直径D=168mm,内装13X型分子筛12kg这虽然满足要求,但考虑到系统工作压力为10MPa,对材料强度要求高,外筒壁厚必须要加厚,干燥净化器外筒和内芯体积均较大外筒拆装及内芯更换均不方便为此我们采用两个吸附柱并联使用的方案24.3计算两个并联使用的吸附柱尺寸:按上述计算方法可得每个吸附柱容积:每个吸附柱每小时处理气量:干燥净化器I氮气源系统压降(见)3试验验证用按上述设计数据试制的干燥净化器进行通气试验验证(试验数据见表1)表1干燥净化器试验结果测试项目干燥净化前(N2)干燥净化后(N2)干燥度露点-20~由以上试验数据可知:上述干燥净化器(并联方案)完全满足设计要求目前已有数十套这种干燥净化器投入实际使甩

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