活性炭吸附脫附及附屬設(shè)備選型詳細(xì)計(jì)算

1、目錄1. 緒 論11.1 概述1有機(jī)廢氣的來(lái)源1有機(jī)物對(duì)大氣的破壞和對(duì)人類(lèi)的危害11.2 有機(jī)廢氣治理技術(shù)現(xiàn)狀及進(jìn)展21.2.1 各種凈化方法的分析比較32 設(shè)計(jì)任務(wù)說(shuō)明42.1 設(shè)計(jì)任務(wù)42.2設(shè)計(jì)進(jìn)氣指標(biāo)42.3 設(shè)計(jì)出氣指標(biāo)42.4 設(shè)計(jì)目標(biāo)43 工藝流程說(shuō)明63.1 工藝選擇63.2 工藝流程64 設(shè)計(jì)與計(jì)算84.1 基本原理8 吸附原理84.1.2 吸附機(jī)理94.1.3 吸附等溫線與吸附等溫方程式94.1.4 吸附量124.1.5 吸附速率124.2吸附器選擇的設(shè)計(jì)計(jì)算134.2.1 吸附器的確定134.2.2 吸附劑的選擇144.2.3 空塔氣速和橫截面積的確定164.2.4 固定

2、床吸附層高度的計(jì)算17吸附劑（活性炭）用量的計(jì)算184.2.6 床層壓降的計(jì)算194.2.7 活性炭再生的計(jì)算194.3集氣罩的設(shè)計(jì)計(jì)算20集氣罩氣流的流動(dòng)特性21集氣罩的分類(lèi)及設(shè)計(jì)原則21集氣罩的選型224.4吸附前的預(yù)處理244.5 管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算244.5.1 管道系統(tǒng)的配置254.5.2 管道內(nèi)流體流速的選擇26管道直徑的確定26管道內(nèi)流體的壓力損失27風(fēng)機(jī)和電機(jī)的選擇275 工程核算305.1 工程造價(jià)305.2 運(yùn)行費(fèi)用核算31價(jià)格標(biāo)準(zhǔn)31運(yùn)行費(fèi)用316 結(jié)論與建議326.1結(jié)論326.2建議32參考文獻(xiàn)34致謝351. 緒 論1.1 概述1.1.1有機(jī)廢氣的來(lái)源有機(jī)廢氣的來(lái)源主

3、要有固定源和移動(dòng)源兩種。移動(dòng)源主要有汽車(chē)、輪船和飛機(jī)等以石油產(chǎn)品為燃料的交通工具的排放氣； 固定源的種類(lèi)極多, 主要為石油化工工藝過(guò)程和儲(chǔ)存設(shè)備等的排出物及各種使用有機(jī)溶劑的場(chǎng)合, 如噴漆、印刷、金屬除油和脫脂、粘合劑、制藥、塑料、涂料和橡膠加工等。有機(jī)物對(duì)大氣的破壞和對(duì)人類(lèi)的危害有機(jī)廢氣中的揮發(fā)性有機(jī)物稱(chēng)為VOCs (Volatile organic compounds) ,在涂裝、印刷、制鞋和化工生產(chǎn)的許多行業(yè)中,一些工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝過(guò)程都伴有大量的揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOCs) 廢氣的排出。VOCs 廢氣排入大氣環(huán)境中會(huì)產(chǎn)生以下幾個(gè)方面的影響: VOCs 是光化學(xué)反應(yīng)的前體,有陽(yáng)光照射時(shí)

4、,在合適的條件下VOCs 與NOx及其它懸浮化學(xué)物質(zhì)發(fā)生一系列光化學(xué)反應(yīng),主要生成臭氧,形成光化學(xué)煙霧,從而發(fā)生光化學(xué)污染； 光化學(xué)煙霧會(huì)刺激人的眼睛和呼吸系統(tǒng),有些VOCs 還具有強(qiáng)烈刺激氣味,空氣中達(dá)到一定濃度時(shí)則產(chǎn)生令人不適的感覺(jué),影響空氣質(zhì)量； 有些有毒的VOCs (如芳香烴等) 氣體在環(huán)境中存在會(huì)損害人們的健康,長(zhǎng)時(shí)間暴露在污染空氣中會(huì)引發(fā)癌變或引起其它嚴(yán)重疾病, 如苯對(duì)骨髓的造血機(jī)能造成破壞, 是一種致癌物； 甲苯和二甲苯對(duì)中樞神經(jīng)具有強(qiáng)的麻醉作用； 氯乙烯為致癌物。在制鞋業(yè), 由于“三苯”中毒而導(dǎo)致工人致死事件已發(fā)生過(guò)多起, 而涂料工業(yè)使用的溶劑中,主要是甲苯、二甲苯和其它毒性有

5、機(jī)物。光化學(xué)煙霧也會(huì)危害人的健康和植物的生長(zhǎng)，1965 年日本各大城市頻繁發(fā)生的光化學(xué)煙霧, 1966 年美國(guó)洛杉磯的光化學(xué)煙霧均對(duì)人類(lèi)健康造成危害。VOCs 對(duì)環(huán)境的極大危害和對(duì)人體健康的嚴(yán)重威脅，引起了世界各國(guó)政府的高度重視。美國(guó)環(huán)保署EPA（Environmental Protection Agency）定義的污染物中VOCs 占了300 多種，而美國(guó)1990 年的清潔空氣法（Clean Air Act）要求減少90%排放量的189 種毒性化學(xué)物中，70%屬于VOCs。我國(guó)在1997 年1 月1 日開(kāi)始實(shí)施的中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)(GB 16297- 1996) 也

6、規(guī)定了苯、甲苯、二甲苯、氯乙烯等VOCs 排放較為嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，如表1.1 所示。表1. 1幾種VOCs 排放的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)VOCs 最高允許排放濃度(mg/ m3)苯 12甲苯 40二甲苯 70氯乙烯 36注：這是對(duì)新污染源的排放標(biāo)準(zhǔn)。1.2 有機(jī)廢氣治理技術(shù)現(xiàn)狀及進(jìn)展有機(jī)廢氣的來(lái)源多種多樣，其產(chǎn)生方式及排放方式也不盡相同。因此，有機(jī)廢氣的治理技術(shù)也多種多樣，各種治理技術(shù)也存在自己不同的優(yōu)缺點(diǎn)。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，根據(jù)不同的情況，選擇合適的方法是有機(jī)廢氣治理的關(guān)鍵。有機(jī)廢氣治理的方法主要有回收法和消除法兩類(lèi)。有機(jī)廢氣主要回收技術(shù)有：吸附法、吸收法、冷凝法、膜分離技術(shù)及變壓吸附技術(shù)等；有機(jī)廢氣消除技術(shù)

7、可分為物理一化學(xué)法和生物法兩類(lèi)。物理一化學(xué)法包括熱破壞法、光分解法、電暈法、臭氧分解法等;生物法包括生物過(guò)濾器，生物滴濾器，生物沖刷塔，膜生物反應(yīng)器，活性污泥法等?；钚蕴课椒▋艋士蛇_(dá)95%以上，若無(wú)再生裝置，則運(yùn)行費(fèi)用太高，若用蒸汽回收，則工藝流程過(guò)長(zhǎng)，操作費(fèi)用高，回收的溶劑和水的混合物利用價(jià)值也不高；再生時(shí)需要有穩(wěn)定的蒸汽源，且活性炭經(jīng)反復(fù)吸附脫附后吸附能力會(huì)逐漸降低，一般使用二三年后就得更換。液體吸收法凈化率只有6O% 8O%，而且存在著二次污染問(wèn)題。催化燃燒法凈化率可達(dá)95%，但適合于處理高濃度、小風(fēng)量且廢氣溫度較高的有機(jī)廢氣，而且要求氣體的溫度較高，為了提高廢氣溫度，要消耗大量的能

8、源。目前應(yīng)用最多的方法是吸附一催化燃燒法，它主要以顆粒炭或蜂窩炭為吸附劑，為了保證生產(chǎn)的連續(xù)性，一般設(shè)置兩個(gè)吸附床交替使用，由于切換的周期至少為1d，因此吸附床體積大，吸附劑用量多，設(shè)備笨重，投資大，操作麻煩；由于床層體積大，容易出現(xiàn)因吸附熱的積蓄引起的燃燒爆炸等現(xiàn)象。針對(duì)這些問(wèn)題，現(xiàn)有新型裝置的吸附器采用一種多單元分流組合結(jié)構(gòu)，并以新型材料活性炭纖維作為吸附劑，采用PLC電腦來(lái)實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的連續(xù)運(yùn)行。 各種凈化方法的分析比較解決有機(jī)廢氣的污染, 最根本的方法是工藝改革。采用無(wú)害涂料、無(wú)害溶劑在現(xiàn)階段生產(chǎn)中是不能馬上實(shí)現(xiàn)的, 苯類(lèi)溶劑使用量仍然很大。所以必須解決廢氣凈化問(wèn)題。目前國(guó)內(nèi)常采用的三

9、種凈化方法分析比較見(jiàn)表 1.2。表 1.2國(guó)內(nèi)外有機(jī)廢氣常用處理方法的優(yōu)缺點(diǎn)比較凈化類(lèi)別優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)活性炭吸附法1、可處理大風(fēng)量、低濃度的有機(jī)廢氣。2、可回收溶劑。3、不需要加熱。4、凈化效率高, 運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用低。1、廢氣凈化前要進(jìn)行預(yù)處理。2、僅限于低濃度。3、設(shè)備龐大, 占地面積多。催化燃燒法1、設(shè)備簡(jiǎn)單、投資少、操作方便、占地面積小。2、熱量可以循環(huán)利用。3、有利于凈化高濃度廢氣。1、催化劑成本高。2、要考慮催化劑中毒和表面異物附著, 易失效。液體吸收法1、流程較簡(jiǎn)單,吸收劑價(jià)格便宜。2、廢氣凈化不需預(yù)處理。3、建造快、占地少。1、后處理投資大, 費(fèi)用高。2、對(duì)溶劑成份選擇性大。2 設(shè)計(jì)任務(wù)說(shuō)明

10、 2.1 設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)內(nèi)容為20000 m3/h活性炭吸附工業(yè)有機(jī)廢氣的工程設(shè)計(jì)，主要內(nèi)容包括：廢氣治理工藝、主體設(shè)備選型和非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備設(shè)計(jì)，管道輸送系統(tǒng)設(shè)計(jì)及吸附劑再生系統(tǒng)設(shè)計(jì)等，應(yīng)完成工作：（1）紙質(zhì)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)及其電子版本；（2）譯文及原文影印件。（3）設(shè)計(jì)圖紙（平面布置圖、工藝流程圖、主要構(gòu)筑物圖、管道布置圖等）2.2設(shè)計(jì)進(jìn)氣指標(biāo) 風(fēng)量為20000，溫度為35，排氣壓力為101.325 kpa，苯濃度為100。甲苯濃度為80,二甲苯濃度為100，2.3 設(shè)計(jì)出氣指標(biāo)依據(jù)廣東省地方標(biāo)準(zhǔn)大氣污染物排放限值（DB44/27-2001）一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn) ,具體數(shù)據(jù)見(jiàn)表2-1: 表2-1.設(shè)計(jì)出氣指標(biāo)

11、單位mg/m3指 標(biāo)苯甲苯二甲苯出氣濃度1240702.4 設(shè)計(jì)目標(biāo)（1）嚴(yán)格執(zhí)行國(guó)家有關(guān)環(huán)境保護(hù)的各項(xiàng)規(guī)定，確保各項(xiàng)污染指標(biāo)達(dá)到國(guó)家及地區(qū)有關(guān)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)。（2）經(jīng)本處理工藝處理后的廢氣，將不會(huì)產(chǎn)生二次污染物。（3）本處理工藝運(yùn)行可靠，處理效果好，維護(hù)管理方便。（4）采用低能耗、低運(yùn)行費(fèi)用、基建投資省、占地少、操作管理簡(jiǎn)便。（5）工藝設(shè)計(jì)與設(shè)備選型能夠在生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程中具有較大的調(diào)節(jié)余地。3 工藝流程說(shuō)明 3.1 工藝選擇處理工藝的選擇, 應(yīng)根據(jù)氣量大小、凈化要求、回收的可能性、設(shè)備建造和運(yùn)轉(zhuǎn)的經(jīng)濟(jì)性等條件全面考慮, 實(shí)際工作中應(yīng)特別注意與工藝密切配合, 盡可能做到綜合利用。目前,國(guó)內(nèi)外對(duì)有

12、機(jī)廢氣治理的常用方法有三種:液體吸收法、活性炭吸附法及催化燃燒法。液體吸收法凈化效率為60%80% ,適合處理低濃度,大風(fēng)量的有機(jī)廢氣,但存在著二次污染；催化燃燒法凈化率為95% ,適合處理高濃度,小風(fēng)量的有機(jī)廢氣，缺點(diǎn)是對(duì)處理對(duì)象要求苛刻,要求氣體的溫度較高,為了提高廢氣溫度,要消耗大量的燃料,所以運(yùn)行費(fèi)用很高；活性炭吸附法凈化效率為99.2%99.3% ,對(duì)于處理大風(fēng)量、低濃度的有機(jī)廢氣,國(guó)內(nèi)外一致認(rèn)為該法是最為成熟和可靠的技術(shù),但該工藝流程過(guò)長(zhǎng),操作費(fèi)用高,另外需要穩(wěn)定的蒸氣源也常常是比較困難的事情。針對(duì)這些問(wèn)題,結(jié)合本畢業(yè)設(shè)計(jì)特點(diǎn)和具體要求，采用利用活性炭固定床吸附系統(tǒng)對(duì)工業(yè)有機(jī)廢氣進(jìn)

13、行凈化，選用蜂窩狀活性炭做為吸附劑。 3.2 工藝流程注：1 集氣罩; 2除霧過(guò)濾器;3活性炭固定吸附床; 4提供蒸汽的風(fēng)機(jī);5離心風(fēng)機(jī); 6 排氣罩.圖2.3 有機(jī)廢氣工藝流程圖該處理工藝系統(tǒng)組合十分緊湊,集吸附-脫附于一體。在生產(chǎn)過(guò)程所產(chǎn)生的廢氣主要為苯、甲苯、二甲苯等，根據(jù)苯類(lèi)性質(zhì)，本方案采用活性炭作為吸附劑對(duì)廢氣進(jìn)行吸收處理，吸附床一般配置2臺(tái)以上,輪換使用,當(dāng)1臺(tái)吸附床吸附的有機(jī)物達(dá)到規(guī)定的吸附量時(shí),換到另1臺(tái)吸附床進(jìn)行吸附凈化操作,同時(shí)對(duì)前面1臺(tái)吸附床進(jìn)行脫附再生。脫附是在外加蒸汽的作用下通過(guò)加溫進(jìn)行的,由尾氣放出的熱氣流大部分用于吸附床吸附劑的脫附再生,達(dá)到余熱的利用。生產(chǎn)中揮發(fā)

14、出來(lái)的廢氣，通過(guò)離心風(fēng)機(jī)將其送至吸附塔以活性炭作為吸附劑，在塔內(nèi)的氣體從右到左，從下到上通過(guò)活性炭過(guò)濾層對(duì)氣體進(jìn)行處理，凈化后的氣體通過(guò)排氣管排入大氣。如 附圖1 所示 4設(shè)計(jì)與計(jì)算 4.1 基本原理 吸附原理在用多孔性固體物質(zhì)處理流體混合物時(shí)，流體中的某一些組分或某些組分可被吸引到固體表面并濃集其上，此現(xiàn)象稱(chēng)為吸附。吸附處理廢氣時(shí)，吸附的對(duì)象是氣態(tài)污染物，被吸附的氣體組分稱(chēng)為吸附質(zhì)，多孔性物質(zhì)稱(chēng)為吸附劑。固體表面吸附了吸附質(zhì)后，一部分被吸附的吸附質(zhì)可從吸附劑表面脫離，此現(xiàn)象稱(chēng)為脫附。而當(dāng)吸附進(jìn)行一段時(shí)間后，由于表面吸附質(zhì)的濃集，使其吸附能力明顯下降而不能滿(mǎn)足吸附凈化的要求，此時(shí)需要采用一定的

15、措施使吸附劑上已吸附的吸附質(zhì)脫附，已恢復(fù)吸附劑的吸附能力，這個(gè)過(guò)程稱(chēng)為吸附劑的再生。因此，在實(shí)際工作中，正是利用吸附劑的吸附再生吸附的循環(huán)過(guò)程，達(dá)到除去廢氣中污染物質(zhì)并回收廢氣中有用組分的目的。由于多孔性固體吸附劑表面存在著剩余吸引力，固表面具有吸附力。根據(jù)吸附劑表面與被吸附物質(zhì)之間作用力的不同，吸附可分為物理吸附和化學(xué)吸附，但同一污染物可在較低溫度下發(fā)生物理吸附，而在較高溫度下發(fā)生化學(xué)吸附，或者兩種吸附同時(shí)發(fā)生，兩者之間沒(méi)有嚴(yán)格的界限。兩者的主要區(qū)別見(jiàn)表 4-1 表4-1 物理吸附與化學(xué)吸附的區(qū)別性質(zhì)物理吸附化學(xué)吸附吸附力范德華力化學(xué)鍵力吸附層數(shù)單層活多層單層吸附熱小（近于液化熱）大（近于反

16、應(yīng)熱）選擇性無(wú)或很差較強(qiáng)可逆性可逆不可逆吸附平衡易達(dá)到不易達(dá)到吸附劑與吸附質(zhì)間的吸附力不強(qiáng)，當(dāng)氣體中吸附質(zhì)分壓降低或溫度升高時(shí)，容易發(fā)生脫附。工業(yè)上的吸附操作正是利用這種可逆進(jìn)行吸附劑的再生及吸附質(zhì)的回收利用的。 吸附機(jī)理吸附和脫附互為可逆過(guò)程。當(dāng)用新鮮的吸附劑吸附氣體中的吸附質(zhì)時(shí)，由于吸附劑表面沒(méi)有吸附質(zhì)，因此也就沒(méi)有吸附質(zhì)的脫附。但隨著吸附的進(jìn)行，吸附劑表面上的吸附質(zhì)量逐漸增多，也就出現(xiàn)了吸附質(zhì)的脫附，且隨時(shí)間的推移，脫附速度不斷增大。但從宏觀上看，同一時(shí)間內(nèi)吸附質(zhì)的吸附量仍大于脫附量，所以過(guò)程的總趨勢(shì)認(rèn)為吸附。當(dāng)同一時(shí)間內(nèi)吸附質(zhì)的吸附量與脫附量相等時(shí)，吸附和脫附達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，此時(shí)稱(chēng)為達(dá)到

17、吸附平衡。平衡時(shí)，吸附質(zhì)再在流體中的濃度和在吸附劑表面上的濃度不再變化，從宏觀上看，吸附過(guò)程停止。平衡時(shí)的吸附質(zhì)在流體中的濃度稱(chēng)為平衡濃度，在吸附劑中的濃度稱(chēng)為平衡吸附量。當(dāng)吸附質(zhì)與吸附劑長(zhǎng)時(shí)間接觸后，終將達(dá)到吸附平衡。吸附平衡量是吸附劑對(duì)吸附質(zhì)的極限吸附量，亦稱(chēng)靜吸附量分?jǐn)?shù)或靜活性分?jǐn)?shù)，用Xt表示，無(wú)量綱。它是設(shè)計(jì)和生產(chǎn)中十分重要的參數(shù)。吸附平衡時(shí)，吸附質(zhì)在氣、固兩相中的濃度關(guān)系，一般用吸附等溫線表示。吸附等溫線通常根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制，也常用各種經(jīng)驗(yàn)方程式來(lái)表示。 吸附等溫線與吸附等溫方程式 平衡吸附量表示的是吸附劑對(duì)吸附質(zhì)吸附數(shù)量的極限，其數(shù)值對(duì)吸附造作，設(shè)計(jì)和過(guò)程控制有著重要的意義。達(dá)到吸

18、附平衡時(shí)，平衡吸附量與吸附質(zhì)在流體中的濃度與吸附溫度間存在著一定的函數(shù)關(guān)系，此關(guān)系即為吸附平衡關(guān)系，其一般都是根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)得的，也可以用經(jīng)驗(yàn)方程式表示。.1 吸附等溫線 在氣體吸附中，其平衡關(guān)系可表示為： A 式中 A平衡吸附量； p吸附平衡時(shí)吸附質(zhì)在氣相中的分壓力； T吸附溫度 根據(jù)需要。對(duì)一定的吸附體系可測(cè)得如下關(guān)系： 當(dāng)保持T不變，可測(cè)得A與P的變化關(guān)系 當(dāng)保持P不變，可測(cè)得A與T的變化關(guān)系 當(dāng)保持A不變，可測(cè)得P與T的變化關(guān)系依據(jù)上述變化關(guān)系，可分別繪出相應(yīng)的關(guān)系曲線，分別為吸附等溫線，吸附等壓線和吸附等量線。由于吸附過(guò)程中，吸附溫度一般變化不大，因此吸附等溫線最為常用。 吸附等溫線描述

19、的是在吸附溫度不變的情況下，平衡時(shí)，吸附劑的吸附量隨氣相中組分壓力的不同而變化的情況。根據(jù)對(duì)大量的不同氣體與蒸氣的吸附測(cè)定，吸附等溫線形式可歸納為六種基本類(lèi)型。 .2 吸附等溫方程式根據(jù)大量的吸附等溫線整理出描述吸附平衡狀態(tài)的經(jīng)驗(yàn)方程式，即為吸附等溫方程式，其中有的完全依據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)所表現(xiàn)的規(guī)律整理而得，一定條件范圍內(nèi)具有應(yīng)用意義，但不具有理論指導(dǎo)意義，如弗羅因德利希（Freundlich）吸附等溫方程式；有些是以一定的理論假設(shè)為前提得出的方程式，如朗格謬爾（Langmuir）吸附等溫方程式和BET方程，后者應(yīng)用較多。（1）朗格謬爾方程式朗格謬爾吸附理論假定：吸附僅是單分子層的；氣體分子在吸附劑

20、表面上吸附與脫附呈動(dòng)態(tài)平衡；吸附劑表面性質(zhì)是均一的，被吸附的分子之間相互不受影響；氣體的吸附速率與該氣體在氣相的分壓成正比。根據(jù)上述假設(shè)，可推導(dǎo)出朗格謬爾等溫式： 式中 吸附劑表面被吸附分子覆蓋的百分?jǐn)?shù)； a 吸附系數(shù)，是吸附作用的平衡常數(shù)； p 氣相分壓。朗格謬爾等溫式的另一表現(xiàn)形式為： = 式中 單分子層覆蓋滿(mǎn)時(shí)（）的吸附量； 在氣相分壓p下的吸附量。在壓力很低時(shí)，或者吸附很若時(shí)，ap1,上式變成：V=Vmap由朗格謬爾等溫式得到的結(jié)果與許多實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象相符合，能夠解釋很多實(shí)驗(yàn)結(jié)果，因此，它目前仍是常用的、基本的等溫式。在很多體系中，朗格謬爾等溫式不能在較大的范圍內(nèi)與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相吻合。（2）弗羅

21、因德利希方程式 式中q 固體吸附氣體的量，/吸附劑； P 平衡時(shí)氣體分壓； k ，n 經(jīng)驗(yàn)常數(shù)。在一定溫度下，對(duì)一定體系而言是常數(shù)，k和n隨溫度變化而變化； m 吸附質(zhì)質(zhì)量，； 被吸附氣體的質(zhì)量。弗羅因德利希等溫方程式只是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)式，它所適用的范圍比朗格謬爾式要大些，可用于未知組成物質(zhì)的吸附，如有機(jī)物或礦物油的脫色，通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)確定k與n。有資料認(rèn)為它在高壓范圍內(nèi)不能很好地吻合實(shí)驗(yàn)值。（3） BET方程由于朗格謬爾的單分子層吸附理論及其等溫方程對(duì)中壓合高壓物理吸附不能很好地吻合，在此基礎(chǔ)上發(fā)展了BET理論。它除了接受朗格謬爾理論地幾條假定，即固體表面是均勻的，被吸附分子不受其它分子的影響，吸附與

22、脫附在吸附劑表面達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡以外，還認(rèn)為在吸附劑表面吸附了一層分子以后，由于范德華力地作用還可以吸附多層分子，而第一層與以后的各層有所不同。吸附達(dá)平衡后，吸附總數(shù)（V）為：P 平衡時(shí)氣體分壓；V 壓力為p時(shí)的吸附總量；吸附劑表面為單分子層鋪滿(mǎn)時(shí)的吸附量；實(shí)際溫度下氣體的飽和蒸氣壓；C與氣體有關(guān)的常數(shù)。 很多實(shí)驗(yàn)證明，當(dāng)比壓p/在0.050.35范圍內(nèi)時(shí)，BET公式是比較準(zhǔn)確的，在低壓下可以與朗格謬爾等溫式一致。 吸附量 吸附量是指在一定條件下單位質(zhì)量地吸附劑上所吸附的吸附質(zhì)的量，通常以吸附質(zhì)/吸附劑或質(zhì)量百分?jǐn)?shù)表示，它是吸附劑所具有吸附能力的標(biāo)志。在工業(yè)上將吸附量稱(chēng)為吸附劑的活性。 吸附劑的活

23、性有兩種表示方法：（1）吸附劑的靜活性 在一定條件下，達(dá)到平衡時(shí)吸附劑的平衡吸附量即為其靜活性。對(duì)一定的吸附體系，靜活性只取決于吸附溫度和吸附質(zhì)的濃度或分壓。（2）吸附劑的動(dòng)活性在一定的操作條件下，將氣體混合物通過(guò)吸附床層，吸附質(zhì)被吸附，當(dāng)吸附一段時(shí)間后，從吸附劑層流出的的氣體中開(kāi)始發(fā)現(xiàn)吸附質(zhì)（或其濃度達(dá)到一規(guī)定的允許值）時(shí)，認(rèn)為床層失效，此時(shí)吸附劑吸附的吸附質(zhì)的量稱(chēng)為吸附劑的動(dòng)活性。動(dòng)活性除與吸附劑和吸附質(zhì)的特性有關(guān)外，還與溫度、濃度及操作條件有關(guān)。吸附劑的動(dòng)活性值是吸附系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要依據(jù)。4.1.5 吸附速率吸附過(guò)程常需要較長(zhǎng)時(shí)間才能達(dá)到平衡，而在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，兩項(xiàng)接觸時(shí)間是有限的。因此

24、，吸附量取決與吸附速率，而吸附速率與吸附過(guò)程有關(guān)，吸附過(guò)程可分為以下幾步：(1) 外擴(kuò)散，吸附質(zhì)從氣流主體穿過(guò)顆粒物周?chē)鷼饽U(kuò)散至吸附劑的外表面（2）內(nèi)擴(kuò)散，吸附質(zhì)由外表面經(jīng)微孔擴(kuò)散至吸附劑微孔表面（3）吸附，到達(dá)吸附劑微孔表面的吸附質(zhì)被吸附（4）脫附的吸附質(zhì)再經(jīng)內(nèi)外擴(kuò)散至氣相主體物理吸附過(guò)程一般為內(nèi)外擴(kuò)散控制，化學(xué)吸附既有表面動(dòng)力學(xué)控制，又有內(nèi)外擴(kuò)散控制。由于吸附過(guò)程復(fù)雜，影響因素多，從理論上推導(dǎo)速率很難，因此一般是憑經(jīng)驗(yàn)或根據(jù)模式實(shí)驗(yàn)來(lái)確定。4.2吸附器選擇的設(shè)計(jì)計(jì)算吸附器的設(shè)計(jì)計(jì)算應(yīng)包括確定吸附器的形式，吸附劑的種類(lèi)，吸附劑的需要量，吸附床高度，吸附周期等，這些參數(shù)的選擇應(yīng)從吸附平衡，吸

25、附傳質(zhì)速率及壓降來(lái)考慮。4.2.1 吸附器的確定對(duì)吸附器的基本要求：（1）具有足夠的過(guò)氣斷面和停留時(shí)間； （2）良好的氣流分布； （3）預(yù)先除去入口氣體中污染吸附劑的雜質(zhì)； （4）能夠有效地控制和調(diào)節(jié)吸附操作溫度 （5）易于更換吸附劑。 吸附工藝根據(jù)吸附劑在吸附器上的工作狀態(tài)，可將吸附器分為固定床、移動(dòng)床和流化床過(guò)程，相應(yīng)的三種吸附器的主要特點(diǎn)比較見(jiàn)表 4-2 表4-2三種吸附器主要特點(diǎn)比較類(lèi)型主要特點(diǎn)比較固定床吸附器1結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易、價(jià)格低廉2. 適用于小型、分散、間歇性的污染源治理3吸附和脫附交替進(jìn)行、間歇操作4應(yīng)用廣泛移動(dòng)床吸附器1處理氣體量大，吸附劑可循環(huán)使用，適用于穩(wěn)定、連續(xù)、量

26、大的氣體凈化2. 吸附和脫附連續(xù)完成3動(dòng)力和熱力消耗較大，吸附劑磨損較為嚴(yán)重流化床吸附器1結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)昂貴2氣體和固體接觸相當(dāng)充分3. 生產(chǎn)能力大，適合治理連續(xù)性、大氣量的污染源4吸附劑和容器的磨損嚴(yán)重結(jié)合工藝特點(diǎn)和經(jīng)濟(jì)技術(shù)可行性分析，本設(shè)計(jì)吸附器采用臥式圓錐形固定床吸附器，殼體為圓形，封頭為橢圓形，其優(yōu)點(diǎn)是流體阻力小，可以減少氣體流經(jīng)吸附床層的動(dòng)力消耗，易產(chǎn)生氣流分配不均運(yùn)現(xiàn)象，故吸附質(zhì)以整砌形式放在抽屜式的凈化單元中，抽屜間設(shè)有防治氣體短路的擋板，在氣體入口的吸附劑之間裝有氣體整流裝置，力求氣體均勻。抽屜式的裝卸吸附劑方式非常方便，利于操作，其具體結(jié)構(gòu)見(jiàn) 附圖2，基本運(yùn)行參數(shù)如下：處理風(fēng)

27、量：20000 吸附器外觀尺寸：LBH700033003000mm 材料：鋼板4壓降： 1000 Pa 數(shù)量：兩臺(tái)并聯(lián)，脫附吸附交替運(yùn)行4.2.2 吸附劑的選擇 如何選擇、使用和評(píng)價(jià)吸附劑，是吸附操作中必須解決的首要問(wèn)題。一切固體物質(zhì)的表面，對(duì)于流體的表面都具有物理吸附的作用，但合乎工業(yè)要求的吸附劑則應(yīng)具備以下一些要求：（1） 具有大的比表面積（2） 具有良好的選擇性吸附作用（3） 吸附容量大（4） 具有良好的的機(jī)械強(qiáng)度和均勻的顆粒尺寸。（5） 有足夠的熱穩(wěn)定性及化學(xué)穩(wěn)定性（6） 有良好的再生性能（7） 吸附劑的來(lái)源廣泛、造價(jià)低廉實(shí)際中，很難找到一種吸附劑能同時(shí)滿(mǎn)足上述要求，因而在選擇吸附劑時(shí)

28、要權(quán)衡多方面的因素。同時(shí)，目前對(duì)吸附過(guò)程的實(shí)質(zhì)還了解得不十分清楚，因而鑒別吸附劑吸附性能，還只能依靠實(shí)驗(yàn)測(cè)定和從生產(chǎn)中考察，尚不能從理論上推出。常用的吸附劑主要有：活性炭、硅膠、分子篩沸石、活性氧化鋁與氧化鋁。其中活性炭是應(yīng)用最早、用途較廣的一種優(yōu)良吸附劑。它是一種具有非極性表面，為疏水性和親有機(jī)物的吸附劑，故活性炭常常被用來(lái)吸附回收空氣中的有機(jī)溶劑和惡臭物質(zhì)，在環(huán)境保護(hù)方面用來(lái)處理工業(yè)廢水和治理某些氣態(tài)污染物?；钚蕴康难芯?、生產(chǎn)和應(yīng)用發(fā)展很快,目前應(yīng)用較多的主要是粉末狀、顆粒狀的活性炭和活性炭纖維。除此之外,新型的活性炭也在積極開(kāi)發(fā)之中,蜂窩狀活性炭便是其中的一種。蜂窩狀活性炭為一種新型環(huán)保

29、吸附材料，通過(guò)將優(yōu)質(zhì)活性炭和輔助材料制成蜂窩狀方孔的過(guò)濾柱，達(dá)到產(chǎn)品體積密度小、比表面積大的目的，目前已經(jīng)大量應(yīng)用在低濃度、大風(fēng)量的各類(lèi)有機(jī)廢氣凈化系統(tǒng)中。被處理廢氣在通過(guò)蜂窩活性炭方孔時(shí)能充分與活性碳接觸，吸附效率高，風(fēng)阻系數(shù)小，具有優(yōu)良的吸附、脫附性能和氣體動(dòng)力學(xué)性能，可廣泛用于凈化處理含有甲苯、二甲苯、苯、等苯類(lèi)、酚類(lèi)、酯類(lèi)、醇類(lèi)、醛類(lèi)等有機(jī)氣體、惡臭味氣體和含有微量重金屬的各類(lèi)氣體。采用蜂窩狀活性炭的環(huán)保設(shè)備廢氣處理凈化效率高，吸附床體積小，設(shè)備能耗低，能夠降低造價(jià)和運(yùn)行成本，凈化后的氣體完全滿(mǎn)足環(huán)保排放要求。綜合衡量各方面因素，如果企業(yè)經(jīng)濟(jì)允許的話，建議吸附劑選用蜂窩狀活性炭纖維能較

30、好的滿(mǎn)足技術(shù)經(jīng)濟(jì)要求，其物理性能參數(shù)見(jiàn)表 4-3：表 4-3蜂窩狀活性炭的物理性能項(xiàng)目性能指標(biāo)外形尺寸/50 50 100孔數(shù)/-216孔壁厚/0.5壓碎強(qiáng)度/Mpa 正面：7.07側(cè)面：0.3體積密度/g.-30.40.5幾何外表面積/.g-10.32比表面積/.g-1700著火點(diǎn)/550苯吸附率/0.2其吸附性能主要取決于它的幾個(gè)主要材料參數(shù)和過(guò)程參數(shù) 。材料參數(shù)包括炭的吸附孔隙率、蜂窩結(jié)構(gòu)的壁厚和炭的含量；過(guò)程參數(shù)包括流體流速、吸附質(zhì)的濃度、吸附能(吸附能取決于碳結(jié)構(gòu)和吸附質(zhì)的特征如分子量) 。穿透曲線是表征材料吸附性能的主要性能之一,是吸附前后吸附質(zhì)濃度比值隨時(shí)間變化的一個(gè)函數(shù) 。此比

31、值達(dá)到0.95時(shí),所吸附的吸附質(zhì)的總量就稱(chēng)為穿透容量。穿透容量取決于流體流速、吸附質(zhì)濃度和蜂窩炭組分含量等因素 。對(duì)蜂窩狀活性炭來(lái)說(shuō),壁厚是一個(gè)非常重要的參數(shù),可以通過(guò)改變壁厚來(lái)提高它的吸附效率。在孔隙率相同的情況下,壁厚增加,則單位體積蜂窩的炭含量也隨之增加,從而可以提高吸附容量。這是因?yàn)楸诤裨黾?蜂窩中流體通道的截面積減少,這樣真實(shí)的表面或體積流速也會(huì)增大。同時(shí),吸附質(zhì)與炭之間的接觸效率也會(huì)提高,這兩者之間存在一個(gè)平衡關(guān)系。在給定的條件下,這個(gè)平衡關(guān)系將決定吸附增加還是減少。如果吸附質(zhì)以較高的擴(kuò)散速度擴(kuò)散到蜂窩壁的內(nèi)部,由此空出來(lái)的吸附位又可連續(xù)吸附,因此厚壁蜂窩應(yīng)該具有更好的吸附效率和吸

32、附容量 。4.2.3 空塔氣速和橫截面積的確定空塔氣速為氣體通過(guò)吸附器整個(gè)橫截面的速度?？账馑俚倪x擇, 不僅直接決定了吸附器的尺寸和壓降的大小, 而且還會(huì)影響吸附效率。氣速很小, 則吸附器尺寸很大, 不經(jīng)濟(jì); 氣速過(guò)大, 則壓降會(huì)增大, 使吸附效率受到影響。通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定最佳氣速。吸附設(shè)計(jì)中不能追求過(guò)高的吸附效率，把空塔速度取值降小，那樣會(huì)使吸附床體積、吸附劑用量和設(shè)備造價(jià)大為增高；反之也不宜取過(guò)大的空塔氣速那樣設(shè)備費(fèi)用雖低，但吸附效率下降很多，且體系壓降會(huì)隨空塔速率的增大上升很快，造成動(dòng)力消耗過(guò)大，因此因選取合適的空塔氣速，最適宜空塔氣速為0.81.2m/s，依此經(jīng)驗(yàn)結(jié)論，本設(shè)計(jì)確定空塔氣速

33、: U = 1.0 m/s.原始條件：處理風(fēng)量：Q20000/h ， 設(shè)計(jì)溫度為35C， 壓力為1.0132510Pa由于廢氣中，空氣所占的比例遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于污染物所占比例，因此，廢氣性質(zhì)可以近似看作為干空氣的熱物理性質(zhì)，查化學(xué)原理附錄9得以下數(shù)據(jù)：空氣混和物性質(zhì)：流體密度f(wàn) =1.147kg/，黏度為f =1.9410 PaS，比熱容為Cp =1.005kJ/(kg.C)吸附得粒狀活性炭顆粒性質(zhì)：平均直徑dp =0.003m， 表觀密度s =670kg/， 堆積密度B =470 kg/ 固定床空隙率f 0.5橫截面積: S = = 5.56 D= m4.2.4 固定床吸附層高度的計(jì)算采用透過(guò)曲線計(jì)

34、算法，通過(guò)實(shí)驗(yàn)將含有一定濃度污染物的氣流連續(xù)通過(guò)固定床吸附器，在不同時(shí)間內(nèi)，確定確定吸附床不同截面處氣流中污染物的濃度分布，當(dāng)吸附床使用一段時(shí)間后，出口氣體污染物濃度達(dá)到某一允許最大濃度時(shí)，認(rèn)為吸附床失效。從氣流開(kāi)始通入至吸附床失效這段時(shí)間稱(chēng)為穿透時(shí)間，或保護(hù)作用時(shí)間。表示吸附床處理氣體量與出氣口污染物濃度之間的關(guān)系的曲線稱(chēng)為穿透曲線。穿透曲線的形狀和穿透時(shí)間取決與固定床的操作方法。操作過(guò)程的實(shí)際速率和機(jī)理、吸附平衡性質(zhì)、氣流速度、污染物入口濃度，以及床層厚度等都影響穿透曲線的形狀，此過(guò)程比較復(fù)雜，目前仍是只是近似過(guò)程的計(jì)算。假定吸附床到達(dá)穿透時(shí)間時(shí)全部處于飽和狀態(tài)，即達(dá)到它的平衡吸附量a,也

35、稱(chēng)a為靜活度，同時(shí)根據(jù)朗格謬爾等溫線假定靜活度不在與氣象濃度有關(guān)。在吸附作用時(shí)間內(nèi)，所吸附污染物的量為 X= aSL式中：X 在時(shí)間內(nèi)的吸附量； a 靜活度，重量，%； S 吸附層的截面積，m2； L 吸附層高度，m；b吸附劑的堆積密度，設(shè)計(jì)為470 kg/m3 固定床雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但由于污染物在床層內(nèi)濃度分布是隨時(shí)間變化，計(jì)算比較復(fù)雜，因此目前工程上都是采用近似計(jì)算，通過(guò)算活性炭的作用時(shí)間進(jìn)行后處理的計(jì)算?；钚蕴康淖饔脮r(shí)間由下式算出：V=10式中：V活性炭的裝填量， C進(jìn)口氣污染物的濃度，mg/ Q氣流量，/h t活性炭的使用時(shí)間，h W活性炭原粒度的中重量穿透炭容， d活性炭的堆密度0.8

36、t /V=20算出三苯每小時(shí)的排放量：“三苯”的濃度：0（10080100）2000010 5.6kg/h假設(shè)吸附器的吸附器的吸附效率為85%，則達(dá)標(biāo)排放時(shí)需要吸附總的污染物的量為：5.685%4.76 kg/h t10285h 則在吸附作用時(shí)間內(nèi)的吸附量：X=4.762851356.6根據(jù)X= aSL得：L根據(jù)活性炭的吸附能力，設(shè)靜活度為16kg甲苯/100kg活性炭所以，L3.24m4.2.5吸附劑（活性炭）用量的計(jì)算 吸附劑的用量M：M = LSb =3.245.56 470 = 8600kg吸附劑本身占據(jù)體積：VLS3.245.5618.1吸附劑床層體積： V25.8設(shè)計(jì)吸附床層尺寸為

37、LB6600mm3200mm，則每塊塔板的截面積A21.12。取板上固定床高度H0.35m，則吸附器中塔板數(shù)：n=3.5=4塊考慮安裝的實(shí)際情況，得到固定床吸附裝置的實(shí)際尺寸取為：LBH7000mm3300mm3000mm4.2.6 床層壓降的計(jì)算 流體通過(guò)固定床吸附器時(shí)，由于流體不斷地分流和回合，以及流體與吸附劑顆粒和器壁的摩擦阻力，會(huì)產(chǎn)生一定的壓降。在設(shè)計(jì)固定床吸附器時(shí)多采用流路模型估算床層壓力降，若對(duì)壓力降計(jì)算有更高的要求，則可直接用實(shí)驗(yàn)測(cè)得的數(shù)據(jù)。本設(shè)計(jì)的床層壓力降用下式計(jì)算：根據(jù)活性炭的性能：220.76P220.760.3577.27Pa4.2.7 活性炭再生的計(jì)算吸附劑的吸附容量

38、有限，一般在140（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）之間。要增大吸附裝置的處理能力，吸附劑一般都循環(huán)使用，即當(dāng)吸附劑達(dá)到飽和或接近飽和是，使其轉(zhuǎn)入脫附和再生操作。一般常用的再生方法有：升溫脫附、降壓脫附、置換脫附、吹打脫附、化學(xué)轉(zhuǎn)化再生法、溶劑萃取。此外，還有一些其他的吸附劑脫附再生方法，如電解氧化再生法、微生物再生法和藥物再生法等。至于工業(yè)上到底采用哪種操作方法，應(yīng)視具體情況選用既經(jīng)濟(jì)又有效的方法。生產(chǎn)實(shí)際中，常常是幾種方法結(jié)合使用。如活性炭吸附有機(jī)蒸氣后，可用通入高溫蒸氣再生，也可用加熱和抽真空的方法再生；沸石分子篩吸附水分后，可用加熱氮?dú)獾霓k法再生。本設(shè)計(jì)采用升溫脫附，即在等壓下升高吸附床層溫度，進(jìn)行脫附，然

39、后降溫冷卻，重新吸附。吸附床的操作溫度為T(mén)，原料中吸附質(zhì)的分壓為P，當(dāng)吸附床達(dá)飽和后，吸附劑吸附容量為x。假定吸附階段終了時(shí)，允許吸附后氣體中的吸附容量低于x。升溫脫附可將吸附劑從T升溫到T，這是吸附劑容量可以低于x。1、 干燥吸附劑時(shí)空氣消耗量：LW式中：L干燥吸附劑時(shí)空氣的消耗量，kg 空氣的單位消耗量，即干空氣/HO，無(wú)量綱 x、x分別為離開(kāi)、進(jìn)入吸附劑層時(shí)空氣的含濕量即HO/干空氣W干燥時(shí)驅(qū)走的水分，kg由化工原理查表得，35C時(shí)飽和水蒸氣蒸氣密度為0.03960kg/m，則 L（0.0396020000）931.76kg2、加熱空氣所消耗得空氣熱含量： Q（II）W式中：I由加熱器進(jìn)

40、入吸附器的空氣熱含量，J/kg I進(jìn)入加熱器的空氣熱含量，J/kg設(shè)利用120C的熱風(fēng)進(jìn)行脫附，查得35C時(shí)干空氣的熱含量為1.005KJ/（kg. C），120C時(shí)為1.009 KJ/（kg. C），則：Q=（1.0091.005）（12035）（0.0396020000）316.8 KJ4.3集氣罩的設(shè)計(jì)計(jì)算 在工業(yè)生產(chǎn)中，常用于控制各種顆粒物和氣態(tài)污染物的方法是將有害物質(zhì)在發(fā)生源收集起來(lái)，經(jīng)過(guò)凈化設(shè)備凈化后排到大氣中，這就是局部排氣凈化系統(tǒng)，這種系統(tǒng)所需要的風(fēng)量最小，效果好，能耗也少，是生產(chǎn)車(chē)間控制空氣污染最有效、最常用的方法。局部排氣凈化系統(tǒng)主要由集氣罩、風(fēng)管、凈化設(shè)備、風(fēng)機(jī)、煙囪等組

41、成。局部排氣凈化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要包括污染物的捕集裝置、管道系統(tǒng)、凈化設(shè)備設(shè)計(jì)等幾個(gè)部分。該系統(tǒng)用以捕集污染物的裝置大多數(shù)呈罩子形狀，通常稱(chēng)為集氣罩。它是氣體凈化系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，它可將粉塵及氣態(tài)污染物導(dǎo)入凈化系統(tǒng)，同時(shí)防止污染物向生產(chǎn)車(chē)間及大氣擴(kuò)散。集氣罩的性能對(duì)整個(gè)氣體凈化系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果有很大的影響。設(shè)計(jì)完善的集氣罩能在不影響生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)操作的前提下，用較小的排風(fēng)量獲得最佳的控制效果;而設(shè)計(jì)不良的集氣罩即使用很大的排風(fēng)量也達(dá)不到預(yù)期的目的。在控制氣體中擴(kuò)散效果相同的前提下，排風(fēng)量越大，則整個(gè)凈化系統(tǒng)也越大，投資與運(yùn)行費(fèi)用也相應(yīng)增加。因此，集氣罩的設(shè)計(jì)是氣體凈化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)。4.3.1

42、集氣罩氣流的流動(dòng)特性研究集氣罩罩口氣流運(yùn)動(dòng)的規(guī)律對(duì)于有效捕集污染物是十分重要的。集氣罩罩口氣流運(yùn)動(dòng)方式有兩種：一種是吸氣口氣流的吸入流動(dòng)；另一種是吹氣口氣流的吹出流動(dòng)。了解吸入氣流、吹出氣流以及兩種氣流合成的吹吸氣流的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，是合理設(shè)計(jì)和使用集氣罩的基礎(chǔ)。吸入氣流和吹出氣流的流動(dòng)特性是不同的。吹出氣流在較遠(yuǎn)處仍能保持其能量密度，吸入氣流則在離吸氣口不遠(yuǎn)處其能量密度急劇下降。這亦表明，吹出氣流的控制能力大，而吸入氣流則有利于接受。因此，可以利用吹出氣流作為動(dòng)力，把污染物輸送到吸氣口再捕集，或者利用吹出氣流阻擋、控制污染物的擴(kuò)散。4.3.2集氣罩的分類(lèi)及設(shè)計(jì)原則 集氣罩的種類(lèi)繁多，應(yīng)用廣泛。按其

43、氣流流動(dòng)的方式可分為兩大類(lèi)：吸氣式集氣罩和吹氣式集氣罩。按集氣罩與污染源的相對(duì)位置及密閉情況，還可將吸氣式集氣罩分為:密閉罩、排氣柜、外部集氣罩、接受式集氣罩等。其集氣罩的設(shè)計(jì)原則為：（1）集氣罩應(yīng)盡可能包圍或靠近污染源，使污染物的擴(kuò)散限制在最小的范圍內(nèi)，盡可能減少氣吸氣范圍，防止橫向氣流的干擾，減少排風(fēng)量。（2）集氣罩的吸氣氣流盡可能與污染氣流運(yùn)動(dòng)方向一致，以充分利用污染氣流的初始動(dòng)能。（3）在保證控制污染的條件下，盡量減少集氣罩的開(kāi)口面積，使排風(fēng)量最小。（4）集氣罩的吸氣氣流不允許通過(guò)人的呼吸區(qū)再進(jìn)入罩內(nèi)。設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮操作人員的位置和活動(dòng)范圍。（5）集氣罩的配置應(yīng)與生產(chǎn)工藝協(xié)調(diào)一致，力

44、求不影響工藝操作和設(shè)備維修。（6）集氣罩應(yīng)力求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、堅(jiān)固耐用而造價(jià)低，并便于制作安裝和拆卸維修。（7）要盡可能避免或減弱干擾氣流辱穿堂風(fēng)、送風(fēng)氣流等對(duì)吸氣氣流的影響；雖然集氣罩的結(jié)構(gòu)不十分復(fù)雜，但由于各種因素的相互制約，要同時(shí)滿(mǎn)足上述要求并非易事，應(yīng)充分了解生產(chǎn)工藝、操作特點(diǎn)和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際。4.3.3集氣罩的選型由于受工藝條件限制，一般產(chǎn)生有機(jī)廢氣的車(chē)間無(wú)法進(jìn)行密閉，且噴氣車(chē)間室內(nèi)橫向氣流干擾較小，可采用外部集氣罩的上部傘形罩，如 附圖5 所示其基本參數(shù)如下：排風(fēng)量：Q = 20000 m3/h 鋼板制圓形風(fēng)管，取風(fēng)速12 m/s風(fēng)管直徑： m 圓整為 800 規(guī)格為 800 1.0 風(fēng)管橫截

45、面積： 0.50 則實(shí)際風(fēng)管氣速： 11.1 m/s表4-4 集氣罩罩口速度條件舉例 罩口速度，m/s揚(yáng)塵速度極低， （1）煙塵從敞口容器外溢 0.250.5沒(méi)有干擾氣流 （2）液面蒸發(fā) （3）浸槽揚(yáng)塵低速飛散， （1）噴漆 0.51.0無(wú)干擾氣流 （2）酸洗 （3）焊接揚(yáng)塵較高速飛散， （1）開(kāi)煉機(jī)、密煉機(jī) 1.02.5有較小干擾氣流 （2）裝袋、裝桶 （3）解包車(chē)揚(yáng)塵高速飛散， （1）噴砂 2.510有干擾氣流 （2）粉磨機(jī) （3）砂輪機(jī)罩口速度：對(duì)照表4-4,確定 = 0.8 m/s罩口面積: 5 罩口直徑： m罩口直邊長(zhǎng)度： m （減少周?chē)諝饣烊肱棚L(fēng)系統(tǒng)）罩口敞開(kāi)面周長(zhǎng)： m罩口喇叭

46、口長(zhǎng)度： 取 m罩的擴(kuò)張角角：tan （在允許的范圍內(nèi)）圓形工作臺(tái)特征尺寸： 工作臺(tái)至地面高度: m又 (設(shè)計(jì)符合要求)污染源至至罩口高度: 取H 1 m 4.4吸附前的預(yù)處理對(duì)于一般的有機(jī)廢氣的工藝過(guò)程所產(chǎn)生的塵霧在高速?lài)姵鰰r(shí)，誘導(dǎo)周?chē)目諝饬鲃?dòng)，加上工作點(diǎn)的不斷變換，又與工件周?chē)目諝獯罅炕旌?，在反彈氣流及?chē)間內(nèi)橫向氣流作用下，塵霧呈無(wú)序發(fā)散。這些粉塵含量不高，粒徑較小，絕大部分在10um以下，若未經(jīng)處理，將很快堵塞活性炭微孔，使活性炭失效。目前,國(guó)內(nèi)外對(duì)這些塵霧特別是噴漆污染的治理非常重視，凈化方式多種多樣，有干式過(guò)濾法、濕式過(guò)濾法、燃燒法、催化燃燒法、吸附法、蒸餾析法等，根據(jù)不同產(chǎn)品的

47、特性、產(chǎn)品生產(chǎn)狀況以及經(jīng)濟(jì)性、場(chǎng)地情況進(jìn)行選擇。本設(shè)計(jì)除霧處理采用前置式干式除塵過(guò)濾器，具體運(yùn)行參數(shù)如下：處理風(fēng)量：Q=20000 m3/h過(guò)濾速度：u =1.21.5 m/s過(guò)濾面積：S = =4.0 m2過(guò)濾器的尺寸：長(zhǎng)寬高70020002000mm設(shè)備阻力： 350Pa數(shù)量： 一臺(tái)；采用鋼板進(jìn)行燒焊，過(guò)濾箱采用抽屜方式放置雙層進(jìn)口干式除塵和除霧過(guò)濾材料，容塵量大、凈化效率高、阻力低、過(guò)濾風(fēng)速大、阻燃。干式過(guò)濾材料使霧狀物變成松散粉塵狀，材料飽和后可取出拍打、抖落，或用吸塵器吸塵后重復(fù)使用多次。4.5 管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算 只有通過(guò)各種管道把各種凈裝置連接在一起才能組合成完整的凈化系統(tǒng)，因此，

48、管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)是凈化系統(tǒng)設(shè)計(jì)中不可缺少的組成部分，合理地設(shè)計(jì)、施工和使用管道系統(tǒng)，不僅能充分發(fā)揮凈化裝置的能效，而且直接關(guān)系到設(shè)計(jì)和運(yùn)轉(zhuǎn)的經(jīng)濟(jì)合理性。管道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)通常是在凈化系統(tǒng)中的各種裝置選定之后進(jìn)行的，主要包括管道系統(tǒng)的配置和管道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算等兩個(gè)方面的內(nèi)容。4.5.1 管道系統(tǒng)的配置（1）配置的一般原則從總體布局考慮，統(tǒng)一規(guī)劃，力求簡(jiǎn)單、緊湊、適用、美觀，而且安裝、操作、維修方便，并盡可能縮短管線長(zhǎng)度，減少占地與空間，節(jié)省投資。（2）管網(wǎng)的布置方式 為了便于管理和運(yùn)行調(diào)節(jié)，管網(wǎng)系統(tǒng)不宜過(guò)大。同一系統(tǒng)的吸氣（塵）點(diǎn)不宜過(guò)多。同一系統(tǒng)有多個(gè)分支管時(shí)，應(yīng)將這些分支管分組控制。在進(jìn)行管網(wǎng)配置時(shí)

49、，主要考慮的一個(gè)重要問(wèn)題就是要實(shí)現(xiàn)各支管間的壓力平衡，以保證各吸氣點(diǎn)達(dá)到設(shè)計(jì)風(fēng)量，實(shí)現(xiàn)控制污染物擴(kuò)散的目的。為保證多分支管網(wǎng)中各支管間的壓力平衡，常用的管網(wǎng)配置方式有以下三種：干管配管方式、個(gè)別配管方式和環(huán)狀配管方式。（3）管道熱補(bǔ)償 為了保證管道系統(tǒng)在熱狀態(tài)下的穩(wěn)定和安全，吸收管道熱脹冷縮所產(chǎn)生的應(yīng)力，管道系統(tǒng)每隔一段距離應(yīng)裝固定支架和熱補(bǔ)償裝置。管道熱伸長(zhǎng)補(bǔ)償方法有自然補(bǔ)償和補(bǔ)償器補(bǔ)償兩類(lèi)。由于本設(shè)計(jì)管道線較短，管內(nèi)介質(zhì)溫度不是很高，管徑小于1000mm，可采用自然補(bǔ)償法，利用管道自然轉(zhuǎn)彎管段（L形或Z形）來(lái)吸收管道熱身長(zhǎng)形變，既經(jīng)濟(jì)有合乎安全穩(wěn)定要求。常用的補(bǔ)償器有柔性材料套管式補(bǔ)償器和

50、波形補(bǔ)償器等。 （4）管道系統(tǒng)的保溫及防爆措施 在管道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，為減少輸送過(guò)程中熱量損耗或防止煙氣結(jié)露而影響系統(tǒng)正常運(yùn)行，則需要對(duì)管道和設(shè)備進(jìn)行保溫。所謂保溫是對(duì)設(shè)備、管道表面貼覆絕熱材料，以減少熱傳遞，維持管道或設(shè)備在一定的溫度范圍內(nèi)工作。管道系統(tǒng)保溫設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括保溫材料選擇、保溫層厚度計(jì)算和保溫層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 當(dāng)管道輸送介質(zhì)中含有可燃?xì)怏w或易燃易爆粉塵時(shí)，管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)必須考慮必要的防爆措施。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)采取以下防爆措施：加強(qiáng)可燃物濃度的檢測(cè)與控制；消除火源；阻火與泄爆措施；設(shè)備密閉和廠房通風(fēng)；對(duì)管道系統(tǒng)的布置必須將有可能蓄積靜電的風(fēng)管和設(shè)備可靠地接地。4.5.2 管道內(nèi)流體流速的選擇管

51、道內(nèi)流體的選擇涉及到技術(shù)和經(jīng)濟(jì)兩方面的問(wèn)題。當(dāng)流量確定后，若選擇較低的流速，管道斷面積較大，管徑大，材料耗費(fèi)多，基建投資高，但系統(tǒng)壓力損失小，噪聲小，動(dòng)力消耗低，運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用低，且對(duì)于含塵煙氣，則易造成粉塵沉積而堵塞管道。反之，若選擇較高流速，則管徑小，材料消耗少，基建投資少，但系統(tǒng)壓力損失大，噪聲大，動(dòng)力消耗大，運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用高。因此，要使管道設(shè)計(jì)計(jì)算經(jīng)濟(jì)合理，必須選擇適當(dāng)?shù)牧魉?，使投資和運(yùn)行費(fèi)用的總和為最小。 表4-5，使投資和運(yùn)行費(fèi)用總和最小綜合衡量。表 4-5 風(fēng)管最小風(fēng)速粉塵性質(zhì)垂直風(fēng)管水平風(fēng)管粉塵性質(zhì)垂直風(fēng)管水平風(fēng)管粉狀粘土和砂1113鐵和鋼 1923水泥粉塵1218鋼鐵粉塵1315重礦物粉塵1416灰土、砂塵1618焦炭粉塵