Используйте единые условия приведения газа, отличайте расход отдельного компонента от общего расхода газа и не учитывайте потери улавливания, рекуперации или эксплуатации дважды.
Сначала напишите границу расчета
Полезный материальный баланс отслеживает CO₂ от заданной точки источника до заданной точки продукта. Доступный CO₂ источника, принятый на вход CO₂, полученная жидкость и товарный продукт — разные количества. Прежде чем вводить числа, определите, какую величину показывает расходомер и какие потери включает коэффициент извлечения. Это не даст внешне точному результату смешивать разные границы учета.
Для простого предварительного расчета годовое количество рекуперированных тонн равно доступному расходу CO₂ в килограммах в час, умноженному на общий коэффициент извлечения и часы работы, затем деленному на 1 000. Если исходные данные уже описывают производительность по выдаваемому жидкому продукту, не применяйте коэффициент извлечения повторно. Аналогично, если часы работы уже исключают плановый простой, не вычитайте тот же простой второй раз.
Пересчитывайте объем при указанных для него условиях
В используемой здесь приближённой модели идеального газа массовый расход CO₂ равен объёмному расходу всего газа, умноженному на абсолютное давление, мольную долю CO₂ и молярную массу, и делённому на газовую постоянную и абсолютную температуру. Если известно подходящее значение для реального газа, можно учесть коэффициент сжимаемости. Нормализованный пример на сайте использует 0°C, абсолютное давление 101.325 кПа и Z = 1.
При молярной массе CO₂ 44.0095 kg/kmol и R = 8.314462618 kPa·m³/(kmol·K) масса идеального CO₂ составляет примерно 1.9635 kg на кубический метр при указанных опорных условиях. Это явно заданное приближение, а не универсальная плотность для любой температуры и давления. Подробный расчёт установки должен использовать подходящую модель теплофизических свойств.
Рабочий пример: поток газа с высоким содержанием CO₂.
Предположим, что иллюстративный поток сухой газовой смеси составляет 1000 Нм³/ч, с содержанием CO₂ 98% на той же сухой основе измерения. Доступный CO₂ составляет примерно 1000 × 0,98 × 1,9635 = 1924,2 кг/ч. При предполагаемом общем извлечении 90% производительность продукта составляет примерно 1731,8 кг/ч. За 8000 часов работы арифметика дает примерно 13854 тонны в год.
Эти предположения не описывают измеренный результат наших установок. Они показывают, как связаны единицы измерения. Результат все еще требует сравнения с доступностью сбора, пиковым расходом, приемкой продукта, хранением и потребительским спросом. Проектная мощность оборудования может отличаться от средней производительности продукта, поскольку источник меняется со временем.
Разделяйте улавливание и последующую рекуперацию
Разбавленный источник может включать две отдельные доли: CO₂, улавливаемый из смешанного газа, и уловленный CO₂, сохраняемый в качестве конечного продукта. Если предположить, что улавливание составляет 85%, а извлечение на последующих этапах — 95%, их совокупная доля составит 0,85 × 0,95 = 0,8075, или 80,75%. Не умножайте впоследствии на другую общую долю рекуперации, предназначенную для представления тех же самых потерь.
Доля сбора также может иметь значение, если допускается только часть произведенного исходного газа. Он включается в баланс только в том случае, если он еще не включен в измеряемый доступный поток. Напишите каждый поток и потерю один раз. Эта простая дисциплина более ценна, чем добавление дополнительных десятичных знаков к неопределенным входным данным.
Знайте, что результат не может установить
Расчёт оценивает количество. Он не демонстрирует пригодность для пищевых продуктов, удаление загрязнений, холодильную нагрузку, мощность компрессора или безопасный рабочий диапазон. Источник с неполным анализом должен предоставить список недостающих данных, а не подтверждение качества. Правильный баланс масс все равно может описать нерентабельный или неподходящий проект.
Для коммерческой оценки сравните годовой приемлемый продукт с полезным внутренним спросом или надежным внешним спросом. Если завод может добыть 8000 тонн, но рынок принимает только 5000, то присвоение полной продажной стоимости всем 8000 преувеличивает эту возможность. При обсуждении с нами результата сохраняйте различие между техническим потенциалом извлечения, запланированным производством и товарными тоннами.
Распространенные технические вопросы
Соответствует ли Нм³/ч фактическому м³/ч?
Нет. Нормализованный объем относится к заявленным эталонным условиям. Фактический объем относится к условиям в точке измерения.
Следует ли применять концентрацию CO₂ к расходу CO₂ в кг/ч?
Нет. Эти входные данные уже описывают компонент CO₂. Концентрация необходима при преобразовании соответствующего измерения общего содержания газовой смеси.
Проверьте расчет перед преобразованием его в мощность оборудования.
| Проверить | Правильная интерпретация |
|---|---|
| 1,000 Nm³/h — расход сухого газа; доля CO₂ на сухой основе составляет 98% | Используйте расход сухого газа вместе с долей CO₂, указанной на сухой основе. |
| 1000 м³/ч — это фактический влажный газ. | Используйте фактическое абсолютное давление, температуру, коэффициент сжимаемости и долю CO₂ на влажной основе; не умножайте на плотность нормального состояния. |
| Рекуперируется 90% собранного CO₂ | Не применяйте те же 10 % потерь повторно к годовым часам работы. |
| 8000 часов работы уже не включают простои | Применяйте отдельный коэффициент доступности только в том случае, если он представляет собой дополнительные, четко определенные потери времени. |
При температуре 15°C вместо 0°C тот же объем идеального газа содержит примерно на 5,2% меньше массы при том же давлении. Таким образом, такая этикетка, как «стандарт» без указанной температуры, может привести к существенной ошибке при определении размеров оборудования. При повышенном давлении используйте подходящее уравнение состояния или проверенный расчет свойств, а не предполагайте Z = 1.
Технические ссылки
- Интернет-книга NIST по химии: Диоксид углерода — Молекулярная масса 44,0095 и данные о фазовом изменении CO₂.
- CODATA NIST: фундаментальные физические константы — Молярная газовая постоянная R = 8,314462618 Дж моль-1 К-1 в указанной молярной основе.
Примените это к своему проекту
Откройте инструмент оценки источника газа для записи допущений материального баланса и экономической оценки. Для проектирования конкретной установки предоставьте нам анализ газа и спецификацию продукта.
Мы, YTC, публикуем это руководство. Наша редакционная политика объясняет проверку источников, использование ИИ и порядок сообщения об исправлениях. Примеры не устанавливают гарантий работы установки.