活性炭用量計算

1、雙氧水氧化尾氣兩級處理技術(shù)設(shè)計李海明根據(jù)氧化尾氣排放特性，采用改良空氣冷干機組及活性炭吸附兩級處理技術(shù)，并對工藝技術(shù)參數(shù)優(yōu)選，以取得較佳的回收效益及達標排放。關(guān)鍵詞：雙氧水氧化尾氣兩級處理尾氣處理參數(shù)優(yōu)選Design of Two-Step Treatment of OxidationTail-Gas from Hydrogen Peroxide ProductionLi Haiming（Fujian Design Institute of Petrochemical Industry , Fuzhou 350001 ）An improved air freeze-dry ing set an

2、d activated carb on adsorpti on are used as two steps for treatment of oxidation tail-gas in accordanee with emission data of tail-gas , and process parametersare optimized to achieve a better recovery and come up to the emission standardsKeywords: hydrogen peroxide, oxidation tail-gas , two-step tr

3、eatment, treatment of tail-gas , optimization of parameter在慈釀法生產(chǎn)雙氧水過程中，壓縮空氣進入氧化塔與氫化液進行氧化， 而后由氧化塔頂部排出，排出的尾氣（45 C）中含有15.33g/m3重芳燒（三甲苯 異構(gòu)體）。目前，國內(nèi)雙氧水氧化尾氣大多采用-5C鹽水冷卻回 收，不僅裝 置龐大復(fù)雜、操作不便，過程控制難于實現(xiàn)自動化，而且排 放尾氣中芳煌 含量仍有2.15g/m 3，該排放濃度對大氣無疑造成嚴重污染。筆者在泉州隆泰年產(chǎn) 5萬t 27.5%雙氧水設(shè)計中，根據(jù)福建泉州 環(huán)保局 對該項目的批復(fù)中氧化尾氣芳燒排放濃度w70mg/m的要求，對

4、多種氧化尾氣處理方案進行比較，確定將空氣冷干機進行部分改良后用于氧化尾氣的“干燥”，并用活性炭作二次處理。經(jīng)兩級處理后，氧化尾氣不僅 達到排放標準，而且回收芳煌重復(fù)利用，可獲得較好經(jīng)濟效益和社會 效 益。1氧化尾氣的排放特性氧化尾氣的排放特性由雙氧水生產(chǎn)裝置所決定，其排放溫度為45? 48C,壓 力為0.25? 0.3MP&尾氣的總排放量根據(jù)生產(chǎn)負荷而變化,每噸27.5%HQ 產(chǎn)品排放量約1220m，尾氣中芳煌接近飽和狀態(tài)，其組成 見表1。表1氧化尾氣組成（體積百分比）Q2重芳爆J其它91.9 ? 89.96? 81.112氧化尾氣兩級處理工藝及技術(shù)參數(shù)優(yōu)選氧化尾氣處理流程見圖116 It ?

5、 A18谷奏塔|務(wù)必II收118谷奏塔|務(wù)必II收1* ,加熱制化 1圖1氧化尾氣處理流程來自氧化塔的尾氣進入冷干機組，經(jīng)常溫冷卻器、預(yù)冷器、冷凝器、 分離器等單元，在所控制的壓力、溫度下進行冷凝分離芳烽后，尾氣進入活性炭吸附塔，芳燒被活性炭吸附，而凈化后的尾氣經(jīng)管道高空排放。活 性炭塔設(shè)兩臺，其中一臺吸附，一臺再生。再生介質(zhì)用過熱蒸汽。出活性 炭塔的廢熱蒸汽經(jīng)冷凝漂析器進行冷卻、冷凝分離 ，分離后的冷凝水去污 水站 處理，而芳煌集中回收再投入系統(tǒng)使用。再生后的活性炭層用前塔凈化尾氣冷卻到40C后投入下周期吸附。主要工藝參數(shù)優(yōu)選(1)尾氣在冷干機的冷卻溫度含有芳燒的尾氣溫度冷卻得越低，排出的尾

6、氣中芳爆的飽和蒸汽壓越 低。但從表2看，當溫度從5c降到-10C,其蒸汽壓變化量隨溫度變化 趨小， 芳煌回收率增加不明顯，如表中溫度45C飽和芳烽，冷卻至5c時芳煌回收 率為91.7%,在-5C時回收率96.0%,僅增加4.3%,而耗冷量 經(jīng)測算卻增加 50%因此氧化尾氣在冷干機的冷卻溫度宜控制在0? 5C之間，本設(shè)計值取3 Co表2尾氣溫度與芳燒飽和含量關(guān)系溫度C蒸汽壓*mmHg芳烽飽和含量g/m3尾氣458.1517.04406.1812.91303.467.20201.863.88100.962.0050.6771.4100.4710.98-50.3230.67-100.2190.46-

7、100.2190.46ImmH kg 133. 3Pa（2）活性炭的選擇及其空速、吸附量活性炭選用目前國內(nèi)廣泛用于鞋廠及油漆廠廢氣處理的TF型蜂窩狀活性炭。為確保工程設(shè)計的可靠性，對該產(chǎn)品進行小型試驗，測得空速 為450第伸3巾）時，吸附量與廢氣中芳燒（甲苯、二甲苯、三甲苯）濃度 關(guān)系如圖2。遇口方灶術(shù)度,配小遇口方灶術(shù)度,配小圖2吸附量與廢氣中芳燒濃度關(guān)系在3c時，進活性炭尾氣芳燒濃度為1.223g/m3 （尾氣），因此吸附量 的設(shè)計值為20%（3）活性炭再生介質(zhì)及其溫度吸附重芳烽的TF蜂窩型活性炭脫附溫度為140? 160C。由于芳煌 的閃 點為48C,爆炸極限為1%? 5.2%,故不宜采

8、用熱空氣再生。為生產(chǎn)安 全及利 于操作回收，采用過熱蒸汽為再生介質(zhì)。操作時控制出床層蒸汽溫度160C,以避免蒸汽冷凝，活性炭床層再生后不需干燥即可投入使用。過熱蒸汽的始值隨溫度的升高而增大，再生起始時，應(yīng)采用高溫過熱 蒸汽，減少耗量，便于冷凝回收芳烽?；钚蕴渴褂脺囟葹?w 400E ,起始再生過熱蒸汽溫度以350C為宜，隨 著再生過程進行適當調(diào)整。3主要設(shè)備選型及工藝計算尾氣冷干機組的選擇及主要特點標準的空氣冷干機，其進氣壓力為0.7MPa,冷凝溫度為5C,空氣 的常壓 露點達-25C。氧化尾氣的壓力為0.25? 0.3MP&根據(jù)計算，在 該壓力下，溫 度為3c時,尾氣的芳烽常壓露點溫度為-1

9、5C,因此運 用冷干機作為氧化尾氣 回收裝置回收效率較高。本冷干機組由美國某公司根據(jù)氧化尾氣工藝條件進行改良。主要改進的部分為：增加第一冷卻 器，將尾氣溫度從48C降至38C;對第二冷卻器和冷凝器重新核算,并采用高效換熱器，強化換熱效果；根據(jù)生產(chǎn)負荷波動狀況，選用高 效、 富有操作彈性的特種氣液分離器；尾氣過流部分均采用不銹鋼材料；根據(jù) 工藝參數(shù)選用全自動控制系統(tǒng)。其工作流程見圖3,主要技術(shù)參數(shù)見表3。表3冷干機組主要技術(shù)參數(shù)處理量/m3/h8500工作壓力/MPa0.25 ? 0.3最低冷凝溫度/ C3壓力損失/MPa0.035耗冷量/kJ2.7 X 106耗水量/t/h8048T去伸號炭圖

10、3氧化尾氣冷干機組工藝流程圖1一第一冷卻器；2 一級分離器;3 一第二冷卻器；4冷凝器；5 二級分離器；6 冷媒系統(tǒng)；7 收集槽2活性炭塔和再生工藝計算活性炭塔(1)活性炭技術(shù)參數(shù)見表4表4活性炭技術(shù)參數(shù)堆密度/ kg/m3380? 420規(guī)格/ mm50 X 50 X 100空速/ 1/h450吸附量20比熱容/ kJ/(kg .C)1.095空塔風速/ m/s0.2 ? 0.5使用溫度/C 400(2)尾氣參數(shù)進塔芳燒含量干尾氣量：8500m 3/h;溫度：24 C;壓力：0.21MPa;進塔芳燒含量1.223g/m3 （干尾氣）；出塔允許芳姓含量70mg/m。（3）活性炭用量F =嶺=

11、18. 89m 3 v 450備用系數(shù)取1.125，實際用量為21.25m3式中V活性炭用量，m3V。處理氣量,m 3/hv空速，m/ （h，m）（活性炭）（4）活性炭塔徑及高度（m）0? 785 X 3600 X 及田8500 X務(wù)X召0, 785 X 3600 X 0- 2式中V。處理氣量,m 3/hT1操作溫度,K273KP1操作壓力,MPaP0標準大氣壓,MPa取 F26002L250? 785XZ F式中活性炭床層體積，m活性炭塔截面積）m活性炭再生（1）再生周期T 2：了當揖1QTi7/8490 X 0. 2 X 70% X IO1 =1L68500 X 1223 X 0* 98式

12、中T吸附周期，hG活性炭充填量,kgq保持吸附量,kg/kgK裝置放大后的有效系數(shù)30%-80%,取70%Q處理風量，m3/ hC廢氣進口濃度,mg/m3n 凈化效率%平均值取98%(2)再生蒸汽耗再生蒸汽壓力O.IMPa,進口溫度350C,出口溫度160C,全塔周 期吸附 量:(1223-70) X 8500X 116X 10 6= 1136kg;芳煌蒸氣熱容 1.053kJ/ (kg C);活性炭塔平均溫度255C ;設(shè)備熱損失取總需熱10%經(jīng)熱量衡算，再生時 總耗熱量為2.55 X 106kJ,再生蒸汽消耗為6667kg。4投資及效益投資估算投資估算見表5表5投資估算名稱臺數(shù)金額/萬元備

13、注冷干機組153.1包括控制活性炭塔265.5包括活性炭電加熱器16包括電控冷凝漂析器17安裝費16.3土建1.5合計149.4生產(chǎn)費用生產(chǎn)費用見表6(以年生產(chǎn)天數(shù)300天計)名稱1隹量單價/元總額/萬元冷干機電耗/kWh/a1.38 X 1050.354.819再生電耗/kWh/a6.2 X 1040.350.217表費用生6蒸汽耗/t/a413.8652.69水耗/t/a6.08 X 1050.16.08合計13.806效益芳煌回收量：根據(jù)計算從冷干機回收863.7t/a,從活性炭回收70.5t/a。 以每噸價格0.38萬元計，全年共回收芳煌總值355萬元，其 中活性炭回收 26.79萬元。5結(jié)論(1)將空氣冷干機組改良，用于雙氧水氧化尾氣“干燥”，在國內(nèi)尚 屬首套。經(jīng)與設(shè)備制造廠家等多方探討，并對其工藝技術(shù)可靠性及設(shè)備性能 要求的實現(xiàn)進行論證，認為該改良完全可行。(2)用活性炭作為二級處理裝置，