活性炭吸附工業(yè)有機(jī)廢氣的工程設(shè)計(jì)

1、/h活性炭吸附工業(yè)有機(jī)廢氣的工程設(shè)計(jì)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）活性炭吸附工業(yè)有機(jī)廢氣的工程設(shè)計(jì)環(huán)境科學(xué)與工程環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院專業(yè)年級(jí)班別學(xué)號(hào)學(xué)生姓名指導(dǎo)教師環(huán)境工程2003級(jí)1班3203000227黃少翠李彥旭（2007年6月6日）廣東工業(yè)大學(xué)教務(wù)處制廣東工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)任務(wù)書題目名稱活性炭吸附工業(yè)有機(jī)廢氣的工程設(shè)計(jì)學(xué)院環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院專業(yè)班級(jí)環(huán)境工程2003(1)班姓名黃少翠學(xué)號(hào)3203000227一、畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)的內(nèi)容(1)文獻(xiàn)檢索、資料收集和翻譯；(2)制定設(shè)計(jì)方案和設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容；(3)編寫設(shè)計(jì)說明書和繪制工程圖紙；(4)工程概算和經(jīng)濟(jì)分析。二、畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)的要求與數(shù)

2、據(jù)(1)基本設(shè)計(jì)參數(shù)。有機(jī)廢氣量20000m3/h,主要污染物組分：苯100mg/m3、甲苯80mg/m3、二甲苯100mg/m3。排放標(biāo)準(zhǔn)：苯12mg/m3、甲苯40mg/m3、二甲苯70mg/m3。(2)技術(shù)要求。滿足相應(yīng)的環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)、工業(yè)企業(yè)設(shè)計(jì)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)、大氣污染控制技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、警報(bào)標(biāo)準(zhǔn)以及國家相關(guān)技術(shù)政策、凈化效率和操作適應(yīng)負(fù)荷范圍等。(3)可靠性要求。包括預(yù)定使用壽命，設(shè)計(jì)可靠性分析以及設(shè)計(jì)結(jié)果的敏感性分析等。(4)經(jīng)濟(jì)性要求。包括工程概算、成本分析和技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析。(5)其它要求：包括制造工藝要求、節(jié)能要求、安全要求、質(zhì)量檢測要求以及應(yīng)遵循的國家法令、政策、規(guī)

3、范和標(biāo)準(zhǔn)等。三、畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)應(yīng)完成的工作(1)紙質(zhì)設(shè)計(jì)說明書及其電子版本；(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)四、畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)進(jìn)程安排廳p設(shè)計(jì)(論文)各階段名稱地點(diǎn)起止日期1文獻(xiàn)檢索及資料收集r圖書館2007.4.2-2007.4.12:2外文資料熟悉及翻譯圖書館2007.4.13-2007.4.203工藝設(shè)計(jì)及說明書編寫設(shè)計(jì)室2007.4.21-2007.5.254工程繪圖設(shè)計(jì)室2007.5.26-2007.6.1015答辯階段課室2007.6.11-2007.6.15五、應(yīng)收集的資料及主要參考文獻(xiàn)1TaylorS.H.,Hen

4、eghanC.S.,HutchingsG.J.,CatalysisTodayJ,2000,59:249.2李明華.有機(jī)廢氣的污染、凈化概況與分析.山西機(jī)械，1996第一期:19203DB44/27-2001,大氣污染物排放限值.廣東：廣東省環(huán)境保護(hù)局，4周興求.環(huán)保設(shè)備設(shè)計(jì)手冊(cè)大氣污染控制設(shè)備.化學(xué)工業(yè)出版社.2003.12:3383465王正烈等.物理化學(xué)(下冊(cè))，第四版.高等教育出版社.2001.12:1656郝吉明等.大氣污染控制工程(第二版).高等教育出版社.20027彭宏等.蜂窩狀活性炭的研究.資源開發(fā)與市場，2002.22(1)8 K.P.Gadkaree,M.Jaroniec.P

5、oreStructureDevelopmentinActivatedCarbonHoneycombsJ.Carbon2000,(38):983993.9 TienC.AdsorptionCalculationsandModeling.Butter-worth-HeinemannM,London,1994,123.10 K.P.Gadkaree.CarbonHoneycombStructuresforAdsorptionApplica2tionJ.Carbon,1998,(36):981989.11彭宏等.蜂窩狀活性炭的研究.資源開發(fā)與市場，2002.22(1)12張文俊等.吸附、催化燃燒法治理

6、有機(jī)廢氣的研究.北京輕工業(yè)學(xué)院院報(bào)，第15卷第1期1997年06月：949513高瑞英等.活性炭吸附VO等系物的影響因素研究.廣東輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，第四卷第4期.2005年12月14朱世勇.環(huán)境與工業(yè)氣體凈化.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2001.515熊振湖、費(fèi)學(xué)寧等.大氣污染防治技術(shù)及工程應(yīng)用.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.7:27416周興求等.環(huán)保設(shè)備設(shè)計(jì)手冊(cè)一一大氣污染控制設(shè)備.2004.1:36336417李志華.橡膠除塵系統(tǒng)的配置與計(jì)算.特種橡膠制品，第25卷第1期.2004年2月18童志權(quán)等.工業(yè)廢氣污染控制與利用.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，198819魏閑勛.環(huán)境工程設(shè)計(jì)手冊(cè).湖

7、南科學(xué)技術(shù)出版社.1992.11:22620中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn).總圖制圖標(biāo)準(zhǔn)GB/T50103-200121中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn).建筑制圖標(biāo)準(zhǔn)GB/T50104-200122中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn).建筑結(jié)構(gòu)制圖標(biāo)準(zhǔn)GB/T50105-2001發(fā)出任務(wù)書日期：2007年1月26日指導(dǎo)教師簽名：預(yù)計(jì)完成日期：2007年6月15日專業(yè)負(fù)責(zé)人簽章：主管院長簽章近年來，人們逐漸認(rèn)識(shí)到有機(jī)廢氣對(duì)環(huán)境和人類健康的巨大危害性，因此在環(huán)境工程領(lǐng)域?qū)τ袡C(jī)廢氣的治理越來越受到人們的重視。本設(shè)計(jì)將介紹一種有效且最廣泛使用的工業(yè)有機(jī)廢氣的凈化技術(shù)一活性炭吸附法。本設(shè)計(jì)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)行凈化

8、。經(jīng)過該系統(tǒng)之前，廢氣會(huì)先用干式除塵器進(jìn)行預(yù)處理，去除廢氣中的霧狀物及粉塵，從而避免了這些物質(zhì)堵塞活性炭微孔，影響活性炭的吸附效性能。而在活性炭吸附器的設(shè)計(jì)上，本文采用了臥式多層設(shè)計(jì)。選用活性炭為吸附劑，具有吸附性能好，流體阻力小的特點(diǎn)。首先本文將概述當(dāng)前有機(jī)工業(yè)廢氣的處理現(xiàn)狀，主要處理方法和優(yōu)缺點(diǎn)，并且闡述本設(shè)計(jì)所采用該技術(shù)的原因。其次，本文將系統(tǒng)介紹所采用技術(shù)的基本原理，設(shè)計(jì)原則和設(shè)計(jì)過程計(jì)算。最后，對(duì)本畢業(yè)設(shè)計(jì)的造價(jià)和費(fèi)用進(jìn)行工程預(yù)算，包括工程施工費(fèi)用、設(shè)備費(fèi)用、工程管理費(fèi)用、設(shè)備維護(hù)費(fèi)用和水電費(fèi)等等，確定其經(jīng)濟(jì)可行性。還給出了綜合性的評(píng)價(jià)和可行性的建議。關(guān)鍵詞：工業(yè)有機(jī)廢氣，干式除塵器

9、，固定床吸附器，活性炭AbstractDuetoubiquityintheenvironmentandrisktohumanhealth,volatileorganiccompounds(VOCs)havereceivedgreatattentioninthefieldofenvironmentalcontrol.Thisdesignintroducedaneffectiveandthemostextensiveusagetechnologyofactivatedcarbonadsorptionforcleaningvolatileorganiccompounds(VOCs).Thatisto

10、say,theprojectusingthefixed-bedadsorptionsystemofactivatedcarbontopurifyvolatileorganiccompounds(VOCs).Beforedecontanmination,thegaseswouldbepretreadedbythedryseparatorwhichcouldwipeoffthereekanddust,inordertoavoidthesub-holesbeingjammedwhichwouldaffecttheefficiencyofadsorptionofactivatedcarbon.More

11、overtheprojectchooseactivatedcarbonassorbent,whichhaslargeadsorptionabilityandlowresistance.Atfirst,thetextwillintroducetheconditionofspray-paintwastegas,characteristics,andthepresentsituationofcleaningofsvolatileorganiccompounds(VOCs),andprinciplesofthem,explainingthereasontochoosethetechnology.The

12、second,thetextwilldescribetheprinciple,designmethodandtheprocesscalculationofthedesign.Finally,thetextwilldothebudgetoftheprojet,listedthespendingplanofeachcertainitemsafterconfirmingtheproject,includingthespendingonengineeringconstruction,equipment,constructionsupercising,equipmentmaintenance,andth

13、ecostofwaterandwaterandelectricity,tomakesuretheavailabilityofthedesign.Atlast,anall-aroudestimateandsomefeasibleadviceweresuggestedonthetext.Keywords:volatileorganiccompounds(VOCs),dryseparator,thefixed-bedadsorptionsystem,activatedcarbon目錄1 .緒論11.1 概述1.1.1.1 有機(jī)廢氣的來源1.1.1.2 有機(jī)物對(duì)大氣的破壞和對(duì)人類的危害1.1.2 有機(jī)

14、廢氣治理技術(shù)現(xiàn)狀及進(jìn)展2.1.2.1 各種凈化方法的分析比較3.2設(shè)計(jì)任務(wù)說明42.1 設(shè)計(jì)任務(wù)4.2.2 設(shè)計(jì)進(jìn)氣指標(biāo)4.2.3 設(shè)計(jì)出氣指標(biāo)4.2.4 設(shè)計(jì)目標(biāo)4.3工藝流程說明63.1 工藝選擇6.3.2 工藝流程6.4設(shè)計(jì)與計(jì)算84.1 基本原理&.4.1.1 吸附原理8.4.1.2 吸附機(jī)理9.4.1.3 吸附等溫線與吸附等溫方程式9.4.1.4 吸附量1.24.1.5 吸附速率1.24.2 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 固定床吸附層高度的計(jì)算1.74.2.5 吸附劑（活性炭

15、）用量的計(jì)算184.2.6 床層壓降的計(jì)算151.94.2.7 活性炭再生的計(jì)算1.94.3 集氣罩的設(shè)計(jì)計(jì)算214.3.1 集氣罩氣流的流動(dòng)特性214.3.2 集氣罩的分類及設(shè)計(jì)原則2.14.3.3 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264.5.3 管道直徑的確定264.5.4 管道內(nèi)流體的壓力損失274.5.5 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315.2.1 價(jià)格標(biāo)準(zhǔn)315.2.2 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)3

16、4致謝351 .緒論1.1 概述1.1.1 有機(jī)廢氣的來源有機(jī)廢氣的來源主要有固定源和移動(dòng)源兩種。移動(dòng)源主要有汽車、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；固定源的種類極多，主要為石油化工工藝過程和儲(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。1.1.2 有機(jī)物對(duì)大氣的破壞和對(duì)人類的危害有機(jī)廢氣中的揮發(fā)性有機(jī)物稱為VOCs(Volatileorganiccompounds),在涂裝、Bp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

17、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，有陽光照射時(shí)，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，影響空氣質(zhì)量；有些有毒的VOCs(如芳香煌等)氣體在環(huán)境中存在會(huì)損害人們的健康，長時(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)生過多起，而涂料工業(yè)使

18、用的溶劑中，主要是甲苯、二甲苯和其它毒性有機(jī)物。光化學(xué)煙霧也會(huì)危害人的健康和植物的生長，1965年日本各大城市頻繁發(fā)生的光化學(xué)煙霧，1966年美國洛杉磯的光化學(xué)煙霧均對(duì)人類健康造成危害。VOCs對(duì)環(huán)境的極大危害和對(duì)人體健康的嚴(yán)重威脅，引起了世界各國政府的高度重視。美國環(huán)保署EPA(EnvironmentalProtectionAgency)定義的污染物中VOCs占了300多種，而美國1990年的清潔空氣法(CleanAirAct)要求減少90%)E放量的189種毒性化學(xué)物中，70%S于VOCs1。我國在1997年1月1日開始實(shí)施的中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)(GB16297-1

19、996)也規(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所小。表1.1幾種VOCs排放的國家標(biāo)準(zhǔn)VOCs最高允許排放濃度(mg/m3)S12甲苯40二甲苯70氯乙烯361.2 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。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)可分為物理一化學(xué)法和生物法兩類。物理一化

20、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犯上，若無再生裝置，則運(yùn)行費(fèi)用太高，若用蒸汽回收，則工藝流程過長，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，要消耗大量的能源。目前應(yīng)用最多的方法是吸附一催化燃燒法，它主

21、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)，并以新型材料一一活性炭纖維作為吸附劑，采用PLCfe腦來實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的連續(xù)運(yùn)行。1.2.1 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。采用無害涂料、無害溶劑在現(xiàn)階段生產(chǎn)中是不能馬上實(shí)現(xiàn)的，苯類溶劑使用量仍然很大。所以必須解決廢氣凈化問題。目前國內(nèi)常采用的三種凈化方法分析比較見表1.2。表1

22、.2國內(nèi)外有機(jī)廢氣常用處理方法的優(yōu)缺點(diǎn)比較2凈化類別優(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向異物附著，易失效。液體吸收法1、流程較簡單，吸收劑價(jià)格便宜。2、廢氣凈化/、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)說明2.1 設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)內(nèi)容為20000m3/h

23、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)說明書及其電子版本；(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20000m3/h,溫度為35C,排氣壓力為101.325kpa,苯濃度為100mg/m3。甲苯濃度為80mg/m3,二甲苯濃度為100mg/m3,2.3 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)3,具體數(shù)據(jù)見表2-1：表2-1.設(shè)計(jì)出氣指標(biāo)單位mg/m指

24、標(biāo)苯二甲苯出氣濃度<12<40<702.4 設(shè)計(jì)目標(biāo)(1)嚴(yán)格執(zhí)行國家有關(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、操作管理簡便(5)工藝設(shè)計(jì)與設(shè)備選型能夠在生產(chǎn)運(yùn)行過程中具有較大的調(diào)節(jié)余地3工藝流程說明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4,國內(nèi)外對(duì)有機(jī)廢氣治理的

25、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)，但該工藝流程過長，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)行凈化，選用蜂窩狀

26、活性炭做為吸附劑。3.2 工藝流程注：1集氣罩；2除霧過濾器;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)過程所產(chǎn)生的廢氣主要為苯、甲苯、二甲苯等，根據(jù)苯類性質(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)出來的廢氣，通過離心風(fēng)機(jī)將其送至

27、吸附塔以活性炭作為吸附劑，在塔內(nèi)的氣體從右到左，從下到上通過活性炭過濾層對(duì)氣體進(jìn)行處理，凈化后的氣體通過排氣管排入大氣。如附圖1所示4設(shè)計(jì)與計(jì)算4.1 基本原理4.1.1 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)象稱為吸附4。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為吸附質(zhì)，多孔性物質(zhì)稱為吸附劑。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足吸附凈化的要求，此時(shí)需要采用一定的措施使吸附劑上已吸附的吸附質(zhì)

28、脫附，已恢復(fù)吸附劑的吸附能力，這個(gè)過程稱為吸附劑的再生。因此，在實(shí)際工作中，正是利用吸附劑的吸附一再生一吸附的循環(huán)過程，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，兩者之間沒有嚴(yán)格的界限。兩者的主要區(qū)別見表4-15表4-1物理吸附與化學(xué)吸附的區(qū)別物理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?。ń谝夯療幔┐螅ń诜磻?yīng)熱）選擇性無或很差較強(qiáng)可逆性可逆/、可

29、逆吸附平衡易達(dá)到不易達(dá)到吸附劑與吸附質(zhì)問的吸附力不強(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。4.1.2 吸附機(jī)理吸附和脫附互為可逆過程。當(dāng)用新鮮的吸附劑吸附氣體中的吸附質(zhì)時(shí)，由于吸附劑表面沒有吸附質(zhì)，因此也就沒有吸附質(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，所以過程的總趨勢認(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)稱為達(dá)到吸附平衡。平衡時(shí)，吸附質(zhì)再在

30、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，吸附過程停止。平衡時(shí)的吸附質(zhì)在流體中的濃度稱為平衡濃度，在吸附劑中的濃度稱為平衡吸附量。當(dāng)吸附質(zhì)與吸附劑長時(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，亦稱靜吸附量分?jǐn)?shù)或靜活性分?jǐn)?shù)，用Xt表示，無量綱。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、周兩相中的濃度關(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)方程式來表示。4.1.3 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)和過程控制有著重要的意義。達(dá)到吸附平衡時(shí)，平衡吸附量

31、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)測得的，也可以用經(jīng)驗(yàn)方程式表示。4.1.3.1 吸附等溫線在氣體吸附中，其平衡關(guān)系可表示為：A=f(p,T)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得如下關(guān)系：當(dāng)保持T不變，可測得A與P的變化關(guān)系當(dāng)保持P不變，可測得A與T的變化關(guān)系當(dāng)保持A不變，可測得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。吸附等溫線描述的是在吸附溫度不變

32、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定，吸附等溫線形式可歸納為六種基本類型。4.1.3.2 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；氣體分子在吸附劑表面上吸附

33、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：1ap式中9一蝕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：V =3V 1ap式中Vm單分子層覆蓋滿時(shí)(8=1)的吸附量；V 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)，ap&m：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8范圍內(nèi)與實(shí)驗(yàn)結(jié)

34、果相吻合。(2)弗羅因德利希方程式iXnq=一二kPnm式中q固體吸附氣體的量，kg/kg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，kg；x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8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，通過實(shí)驗(yàn)來確定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，

35、被吸附分子不受其它分子的影響，吸附與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：Cp(P0p)1+(C-1)JP0一P平衡時(shí)氣體分壓;V壓力為p時(shí)的吸附總量；Vm吸附劑表面為單分子層鋪滿時(shí)的吸附量;P0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/P0在0.05-0.35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4.1.4 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kg吸附質(zhì)/kg吸附劑或

36、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)上將吸附量稱為吸附劑的活性。吸附劑的活性有兩種表示方法：(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

37、吸附速率吸附過程常需要較長時(shí)間才能達(dá)到平衡，而在實(shí)際生產(chǎn)過程中，兩項(xiàng)接觸時(shí)間是有限的。因此，吸附量取決與吸附速率，而吸附速率與吸附過程有關(guān)，吸附過程可分為以下幾步：(1)外擴(kuò)散，吸附質(zhì)從氣流主體穿過顆粒物周圍氣膜擴(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

38、式，吸附劑的種類，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，吸附傳質(zhì)速率及壓降來考慮。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)床和流化床過程，相應(yīng)的三種吸附器的主要特點(diǎn)比較見表4-26表4-2三種吸附器主要特點(diǎn)比較類型主要特點(diǎn)比較固定床吸附器1 .結(jié)構(gòu)簡單、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、

39、間歇操作4 .應(yīng)用廣泛動(dòng)床附器化床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)重附器結(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

40、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)見附圖2,基本運(yùn)行參數(shù)如下：處理風(fēng)量：20000m3/h吸附器外觀尺寸：LXBXH=7000毛300>000mm材料：鋼板6=4壓降：_1000Pa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(

41、7)吸附劑的來源廣泛、造價(jià)低廉實(shí)際中，很難找到一種吸附劑能同時(shí)滿足上述要求，因而在選擇吸附劑時(shí)要權(quán)衡多方面的因素。同時(shí)，目前對(duì)吸附過程的實(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。

42、除此之外，新型的活性炭也在積極開發(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)保吸附材料，通過將優(yōu)質(zhì)活性炭和輔助材料制成蜂窩狀方孔的過濾柱，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)量的各類有機(jī)廢氣凈化系統(tǒng)中。被處理廢氣在通過蜂窩活性炭方孔時(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、酚類、酯類、醇類、醛類等有機(jī)氣體、惡臭味氣體和含有微量重金屬的各類氣體。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

43、滿足環(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好的滿足技術(shù)經(jīng)濟(jì)要求，其物理性能參數(shù)見表4-3:表4-3蜂窩狀活性炭的物理性能7項(xiàng)目性能指標(biāo)外形尺寸/咖50>50M00孔數(shù)/cm-216孔壁厚/mm0.5止面：7.07壓碎弓雖度/Mpa側(cè)面：0.3體積密度/g.cm-30.40.5兒何外表面積/m2.g10.32比表面積/m2.g1700著火點(diǎn)/c550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)和過程參數(shù)網(wǎng)。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

44、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)。此比值達(dá)到0.95時(shí),所吸附的吸附質(zhì)的總量就稱為穿透容量。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10。對(duì)蜂窩狀活性炭來說，壁厚是一個(gè)非常重要的參數(shù)，可以通過改變壁厚來提高它的吸附效率。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)楸诤裨黾樱涓C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。

45、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附容量1104.2.3 空塔氣速和橫截面積的確定空塔氣速為氣體通過吸附器整個(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)；氣速過大，則壓降會(huì)增大，使吸附效率受到影響。通過實(shí)驗(yàn)確定最佳氣速。吸附設(shè)計(jì)中不能追求過高的吸附效率，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

46、消耗過大，因此因選取合適的空塔氣速，最適宜空塔氣速為0.81.2m/s12,依此經(jīng)驗(yàn)結(jié)論，本設(shè)計(jì)確定空塔氣速:U=1.0m/s.原始條件：處理風(fēng)量：Q=20000m3/h,設(shè)計(jì)溫度為35°C,壓力為1.01325X105Pa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=1.147kg/m3,黏度為邛=1.94X10*Pa.S,比熱容為Cp=1.005kJ/(kg.0C)吸附得粒狀活性炭顆粒性質(zhì)：平均直徑dp=0.003m,表觀密度作=670kg/m3,堆積密度田=470kg/m

47、3固定床空隙率-=0.5橫截面積：S=Q=200000=5.561rfU36001.04"=2.66m3.141.036004.2.4 固定床吸附層高度的計(jì)算采用透過曲線計(jì)算法，通過實(shí)驗(yàn)將含有一定濃度污染物的氣流連續(xù)通過固定床吸附器，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。從氣流開始通入至吸附床失效這段時(shí)間稱為穿透時(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。操作過程的實(shí)際速率和機(jī)理、吸附平

48、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，此過程比較復(fù)雜，目前仍是只是近似過程的計(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也稱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1內(nèi)，所吸附污染物的量為13X=aSL7b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吸附層圖度，m；6吸附劑的堆積密度，設(shè)計(jì)為470kg/m3固定床雖然結(jié)構(gòu)簡單，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，通過算活性炭的作用時(shí)間進(jìn)行后處理的計(jì)算。活性炭的作用時(shí)間由下

49、式算出14v=CQtx10Wd式中：V活性炭白裝填量，m3C進(jìn)口氣污染物的濃度，mg/m3Q氣流量，m3/ht活性炭的使用時(shí)間，hW活性炭原粒度的中重量穿透炭容，d活性炭的堆密度0.8t/m3V=vsp二20000一1000=20m3算出三苯每小時(shí)的排放量:三苯”的濃度：(100+80+100)X20000X10"=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：5.6X85%=4.76kg/ht=VWdx10，=2010%0.8109=285hCQ28020000則在吸附作用時(shí)間內(nèi)的吸附量:X=4.76X285=1356.6kg根據(jù)X=aS

50、L凡得：XL=0S7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，L=13566=3.24m0.165.564704.2.5 吸附劑（活性炭）用量的計(jì)算吸附劑的用量M:M=LS8=3.24添56470=8600kg吸附劑本身占據(jù)體積：V=LS=3.24X5.56=18.1m3吸附劑床層體積：_VPs18.1670Pb470=25.8m3設(shè)計(jì)吸附床層尺寸為LXB=6600mmX3200mm,則每塊塔板的截面積A3=21.12m3取板上固定床高度H=0.35m,則吸附器中塔板數(shù)：n=25至一=3.5=4塊A3H21.120.35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

51、取為:LXBXH=7000mmX3300mmX3000mm4.2.6 床層壓降的計(jì)算15流體通過固定床吸附器時(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)測得的數(shù)據(jù)。本設(shè)計(jì)的床層壓力降用下式計(jì)算：AP=150與7+1.75上L£3d2£3dppp根據(jù)活性炭的性能:=220.76*二150mB5)2必23+175M3M/回0.350.530.00320.530.003P1=220.76X0.35=77.27Pa4.2.7 活性炭再生的計(jì)算16吸附

52、劑的吸附容量有限，一般在1%40%（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。止匕外，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

53、溫度，進(jìn)行脫附，然后降溫冷卻，重新吸附。吸附床的操作溫度為原料中吸附質(zhì)的分壓為P當(dāng)吸附床達(dá)飽和后，吸附劑吸附容量為xl0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x20升溫脫附可將吸附劑從升溫到T2,這是吸附劑容量可以低于X2。1、干燥吸附劑時(shí)空氣消耗量：1L=W=WX2-Xi式中：L干燥吸附劑時(shí)空氣的消耗量，kgl空氣的單位消耗量，即干空氣/H2O,無量綱x1、X2分別為離開、進(jìn)入吸附劑層時(shí)空氣的含濕量即兒0/干空氣W-干燥時(shí)驅(qū)走的水分，kg由化工原理查表得，350C時(shí)飽和水蒸氣蒸氣密度為0.03960kg/m3,則L=(0.03960X20000)=931.76kg85%2、加熱空

54、氣所消耗得空氣熱含量：Q=l(I2I1)W式中：I2由加熱器進(jìn)入吸監(jiān)器的空氣熱含量，J/kgI1進(jìn)入加熱器白空氣熱含量，J/kg設(shè)利用1200c的熱風(fēng)進(jìn)行脫附，查得350C寸干空氣的熱含量為1.005KJ/(kg.°C),1200c時(shí)為1.009KJ/(kg.0C),則:Q=(1.009-1.005)X(12035)乂(0.03960X20000)=316.8KJ85%4.3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，經(jīng)過凈化設(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)車間控制空

55、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)車問及大氣擴(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 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