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二甲醚建设项目甲醇罐“大小呼吸损耗”技术改(3)

2017-09-09 06:49
        来自甲醇罐顶部的50℃氮气和甲醇的混合气体先进入冷冻水冷凝器1#冷却，冷却到25℃，大部分甲醇气体冷凝变成液体，少量未冷凝的甲醇气体和氮气再进入二氧化碳冷凝器2#，冷却到-10℃，剩余甲醇气体冷凝变成液体，极少量未冷凝的甲醇气体和氮气经放空管排放，冷凝下来的甲醇进入废液槽，经检验合格后送入生产系统。冷冻水站来的7℃冷冻水进入冷凝器1#与氮气和甲醇的混合气体换热后，温度升到12 ℃回冷冻水站冷水池。二氧化碳储罐来的液态二氧化碳进入冷凝器2#与氮气和甲醇的混合气体换热后，气化后的二氧化碳进入放空管放空。
在甲醇卸船时，冷冻水和二氧化碳冷凝器同时使用，处理甲醇罐大小呼吸排放气体。平时只使用冷冻水冷凝器2#，处理甲醇罐小呼吸排放气体。
        5.2.2物料衡算
        ①氮气和甲醇混合气体成分。甲醇罐的大小呼吸排出的气体中甲醇分压不高于饱和状态下的蒸汽压，甲醇罐顶的温度高于甲醇罐内甲醇液体的温度，一般情况下，罐内液体温度低于罐顶3-4℃。甲醇罐的使用温度最高为50℃，罐内液体液面最高温度为48℃，查资料，在48℃饱和蒸汽压为0.0504MPa。根据以上介绍甲醇罐的大小呼吸排出的气体中甲醇分压不大于0.0504MPa。分压比等于体积或摩尔比，甲醇罐的大小呼吸排出的气体中的最大甲醇含量为0.0504MPa /0.1013MPa=49.8%(体积或摩尔),为计算方便,甲醇含量选取为50%(体积和摩尔)。
        ②氮气和甲醇混合气体流量。根据广州市环境保护科学研究所的《久泰能源（广州）有限公司15万吨/年二甲醚建设项目环境影响报告书》，两个10000m3甲醇罐小呼吸排放甲醇量为101.1 t/a，排放流量为14.04 Kg/h。折算标准状况下的体积为9.83m3，换算到50℃体积为11.63 m3，按甲醇50%来算，混合气体流量23.26m3/h（102.06t/a÷300 d÷24 h=14.04 Kg/h ；14.18 Kg/h÷32 Kg/kmol×22.4 m3/kmol=9.83 m3/h；9.83 m3/h×(273+50)/273=11.63 m3/h；11.63 m3/h÷50%=23.26 m3/h） （科教范文网 fw.nseac.com编辑发布）
        甲醇罐大呼吸最大量等于甲醇卸船的最大流量。根据甲醇卸船的安全规定，甲醇卸船的最大流量为200 m3/h。
        甲醇罐大小呼吸最大排放量等于甲醇罐大呼吸最大量与小呼吸最大量之和，即：200 m3/h﹢23.26 m3/h=223 m3/h。
        按1.1倍选取最大流量：223 m3/h×1.1=245 m3/h
        ③管道阻力核算：采用Φ219的无缝钢管输送阻力降为：ΔPf1=λ1(l/d1)( ρU12/2)= 0.02585×(50/0.2)(1.457×2.2122/2)=11.52Pa
        （氮气的体积流量V=250m3/hρ=1.4571kg/m3；μ=17.0×10-3CP=17.0×10-6N.S/m2  另设u1， Re1 ，   A1   ，  A1 =（∏/4）（0.2）2=0.0314 m2/h
        U1 = V/ A1=250/3600×0.0314=2.212m/s
        为湍流流动 Re1=d U1ρ/μ=0.2×2.212×1.457/17×10-6=37916.28
        采用下式计算：λ=0.1（e/d+68/ Re1）0.23e/d=0.2/200=0.001      
        68/ Re1=68/37916.28=0.00179
        λ1=0.1（e/d+68/ Re1）0.23=0.1（0.001+0.00179）0.23=0.02585）
        ④冷凝器进出口物料衡算。
        甲醇卸船时，甲醇罐排放气体处理过程核算。
        计算说明：在混合气体冷凝过程中，氮气的量不变；视为等压过程，压力选为0.1013MPa，冷凝器阻力很小不计。
        冷凝器进口：压力：0.1013MPa,温度50℃
        成分：甲醇50%、氮气：50%
        流量：甲醇4.716Kmol/h，氮气4.716Kmol/h。
        冷凝器出口。
        压力：0.1013MPa, 温度-10℃
        成分:甲醇2.09%、氮气97.91%
        流量：甲醇0.1005 Kmol/h,氮气4.716Kmol/h
        计算过程。

       进口甲醇流量：
        125 m3/h×273/(273+50)=105.6 m3/h
        105.6 m3/h/22.4=4.716 Kmol/h
        进口氮气流量: 4.716 Kmol/h
        出口氮气流量: 4.716 Kmol/h
        设定-10 ℃为出口气体温度,此时混合气体中甲醇最大量是甲醇处于饱和状态。查资料，甲醇-10 ℃饱和蒸气压为0.002114MPa。
        出口气体中甲醇的分压：0.0218MPa
        氮气的分压：0.1013MPa-0.002114 MPa=0.099186MPa
        氮气成分0.0099186MPa÷0.1013MPa=97.91%
        甲醇成分0.002114 MPa÷0.1013MPa=2.09%
        甲醇出口流量:4.716Kmol/h×0.002114 MPa÷0.099186 MPa=0.1005 Kmol/h
        0.1005 Kmol/h×32=3.21Kg/h
        ⑤甲醇罐小呼吸时，甲醇储罐排放气体处理过程核算。
        计算说明：在混合气体冷凝过程中，氮气的量不变；视为等压过程，压力选为0.1013MPa，冷凝器阻力很小不计。
        冷凝器进口。

        压力：0.1013MPa,温度50℃