活性炭吸脫附設(shè)備的幾***影響

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1、空塔氣速和橫截面積的確認(rèn)

空塔氣速為氣體經(jīng)過吸附器整個橫截面的速度。空塔氣速的挑選, 不只直接決議了吸附器的尺寸和壓降的***小, 并且還會影響吸附功率。氣速很小, 則吸附器尺寸很***, 不經(jīng)濟; 氣速過***, 則壓降會增***, 使吸附功率受到影響。經(jīng)過試驗確認(rèn)***氣速。吸附設(shè)計中不能尋求過高的吸附功率，把空塔速度取值降小，那樣會使吸附床體積、吸附劑用量和設(shè)備造價***為增高；反之也不宜取過***的空塔氣速那樣設(shè)備費用雖低，但吸附功率下降許多，且系統(tǒng)壓降會隨空塔速率的增***上升很快，形成動力耗費過***，因而因選取適合的空塔氣速，***適合空塔氣速為0.8～1.2m/s，依此經(jīng)歷定論，本設(shè)計確認(rèn)

 

空塔氣速: U = 1.0 m/s.

 

原始條件：

 

處理風(fēng)量：Q＝20000m³/h ，設(shè)計溫度為35℃，壓力為1.01325×105Pa

 

因為廢氣中，空氣所占的份額遠(yuǎn)遠(yuǎn)***于污染物所占份額，因而，廢氣性質(zhì)能夠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ρf=1.147kg/m³，黏度為μf=1.94×10-5Pa.S，比熱容為Cp=1.005kJ/(kg.℃)

 

吸附得粒狀活性炭顆粒性質(zhì)：

 

均勻直徑dp=0.003m，表觀密度ρs=670kg/m³，堆積密度ρB =470 kg/m³

 

固定床空地率εf ＝0.5

 

橫截面積: S = Q/U= 20000/3600/1.0= 5.56 ㎡  D= m

 

2、固定床吸附層高度的計算

選用透過曲線計算法，經(jīng)過試驗將含有必定濃度污染物的氣流接連經(jīng)過固定床吸附器，在不一起刻內(nèi)，確認(rèn)確認(rèn)吸附床不同截面處氣流中污染物的濃度散布，當(dāng)吸附床運用一段時刻后，出口氣體污染物濃度抵達(dá)某一答應(yīng)***濃度時，以為吸附床失效。從氣流開端通入至吸附床失效這段時刻稱為穿透時刻，或維護(hù)效果時刻。標(biāo)明吸附床處理氣體量與出氣口污染物濃度之間的聯(lián)系的曲線稱為穿透曲線。穿透曲線的形狀和穿透時刻取決與固定床的操作辦法。操作進(jìn)程的實踐速率和機理、吸附平衡性質(zhì)、氣流速度、污染物進(jìn)口濃度，以及床層厚度等都影響穿透曲線的形狀，此進(jìn)程比較復(fù)雜，現(xiàn)在仍是僅僅近似進(jìn)程的計算。

 

假定吸附床抵達(dá)穿透時刻時悉數(shù)處于飽滿狀態(tài)，即抵達(dá)它的平衡吸附量a,也稱a為靜活度，一起依據(jù)朗格謬爾等溫線假定靜活度不在與氣候濃度有關(guān)。在吸附效果時刻ζ內(nèi)，所吸附污染物的量為

 

      X= aSLρb

 

式中：X—— 在時刻ζ內(nèi)的吸附量；

 

    a —— 靜活度，分量，%；

 

    S —— 吸附層的截面積，㎡；

 

    L—— 吸附層高度，m；

 

   ρb——吸附劑的堆積密度，設(shè)計為470 kg/m³

 

固定床盡管結(jié)構(gòu)簡略，但因為污染物在床層內(nèi)濃度散布是隨時刻改變，計算比較復(fù)雜，因而現(xiàn)在工程上都是選用近似計算，經(jīng)過算活性炭的效果時刻進(jìn)行后處理的計算?；钚蕴康男Ч麜r刻由下式算出：活性炭吸脫附設(shè)備

 

V=C×Q×t/W/d×10-9

 

式中：V――活性炭的裝填量，m³

 

   C――進(jìn)口氣污染物的濃度，mg/m³

 

   Q――氣流量，m³/h

 

   t――活性炭的運用時刻，h

 

   W――活性炭原粒度的中分量穿透炭容，％

 

   d――活性炭的堆密度0.8t /m³

 

V=Q/Vsp=20000/1000=20m³

 

算出三苯每小時的排放量：

 

“三苯”的濃度：ρ0＝（100＋80＋100）×20000×10-6＝5.6kg/h

 

假定吸附器的吸附器的吸附功率為85%，則合格排放時需求吸附總的污染物的量為：5.6×85%＝4.76 kg/h  

 

t＝V×W×d/C/Q×10-920×10%×0.8/280/20000

 

   ×10-9＝285h 

 

則在吸附效果時刻內(nèi)的吸附量：

 

X=4.76×285＝1356.6㎏

 

依據(jù)X= aSL ρb得：

 

L＝X/a/S/ ρb

 

依據(jù)活性炭的吸附才干，設(shè)靜活度為16kg甲苯/100kg活性炭

 

所以，L＝1356.6/0.16/5.56/470＝3.24m

 

3、吸附劑（活性炭）用量的計算

  吸附劑的用量M：

 

M = LSρb=3.24×5.56 ×470 = 8600kg

 

吸附劑自身占有體積：

 

V＝LS＝3.24×5.56＝18.1m³

 

吸附劑床層體積：

 

V＝Vρs/ρb＝18.1×670/470＝25.8m³

 

設(shè)計吸附床層尺寸為L×B＝6600mm×3200mm，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＝V/A3/H＝25.8/21.12/0.35=3.5=4塊

 

考慮設(shè)備的實踐狀況，得到固定床吸附設(shè)備的實踐尺寸取為：

 

L×B×H＝7000mm×3300mm×3000mm

 

4、床層壓降的計算

流體經(jīng)過固定床吸附器時，因為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，會發(fā)生必定的壓降。在設(shè)計固定床吸附器時多選用流路模型預(yù)算床層壓力降，若對壓力降計算有更高的要求，則可直接用試驗測得的數(shù)據(jù)。本設(shè)計的床層壓力降用下式計算：

 

依據(jù)活性炭的功能：

 

  ＝220.76

 

△P1＝220.76×0.35＝77.27Pa

 

5、活性炭再生的計算

 

吸附劑的吸附容量有限，一般在1％～40％（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）之間。要增***吸附設(shè)備的處理才干，吸附劑一般都循環(huán)運用，即當(dāng)吸附劑抵達(dá)飽滿或挨近飽滿是，使其轉(zhuǎn)入脫贊同再生操作。一般常用的再生辦法有：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辦法，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)上究竟選用哪種操作辦法，應(yīng)視詳細(xì)狀況選用既經(jīng)濟又有用的辦法。出產(chǎn)實踐中，常常是幾種辦法結(jié)合運用。如活性炭吸附有機蒸氣后，可用通入高溫蒸氣再生，也可用加熱和抽真空的辦法再生；沸石分子篩吸附水分后，可用加熱氮氣的辦法再生。

 

本設(shè)計選用升溫脫附，即在等壓下升高吸附床層溫度，進(jìn)行脫附，然后降溫冷卻，從頭吸附。吸附床的操作溫度為T1，原猜中吸附質(zhì)的分壓為Pa，當(dāng)吸附床達(dá)飽滿后，吸附劑吸附容量為x1。假定吸附階段終了時，答應(yīng)吸附后氣體中的吸附容量低于x2。升溫脫附可將吸附劑從T1升溫到T2，這是吸附劑容量能夠低于x2。

 

1、 枯燥吸附劑時空氣耗費量：

 

L＝W/l＝1/(X2-X1)×W

 

式中：L――枯燥吸附劑時空氣的耗費量，kg

 

    l――空氣的單位耗費量，即干空氣/H2O，無量綱

 

   x1、x2――分別為脫離、進(jìn)入吸附劑層時空氣的含濕量即H2O/干空氣

 

W――枯燥時驅(qū)走的水分，kg

 

由《化工原理》查表得，35℃時飽滿水蒸氣蒸氣密度為0.03960kg/m³，則

 

 L＝1/85%×（0.03960×20000）＝931.76kg

 

2、加熱空氣所耗費得空氣熱含量：

 

        Q＝l×（I2－I1）W

 

式中：I2――由加熱器進(jìn)入吸附器的空氣熱含量，J/kg

 

   mI1――進(jìn)入加熱器的空氣熱含量，J/kg

 

設(shè)運用120℃的熱風(fēng)進(jìn)行脫附，查得35℃時干空氣的熱含量為1.005KJ/（kg.℃），120℃時為1.009 KJ/（kg.℃），則：

 

Q=1/85%℃（1.009－1.005）×（120－35）        ×（0.03960×20000）＝316.8 KJ

 

6、集氣罩的設(shè)計計算

在工業(yè)出產(chǎn)中，常用于操控各種顆粒物和氣態(tài)污染物的辦法是將有害物質(zhì)在發(fā)生源搜集起來，經(jīng)過凈化設(shè)備凈化后排到***氣中，這便是部分排氣凈化系統(tǒng)，這種系統(tǒng)所需求的風(fēng)量***小，效果***，能耗也少，是出產(chǎn)車間操控空氣污染***有用、***常用的辦法。

 

部分排氣凈化系統(tǒng)***要由集氣罩、風(fēng)管、凈化設(shè)備、風(fēng)機、煙囪等組成。部分排氣凈化系統(tǒng)的設(shè)計***要包含污染物的捕集設(shè)備、管道系統(tǒng)、凈化設(shè)備設(shè)計等幾個部分。

 

該系統(tǒng)用以捕集污染物的設(shè)備***多數(shù)呈罩子形狀，一般稱為集氣罩。它是氣體凈化系統(tǒng)的要害部件，它可將粉塵及氣態(tài)污染物導(dǎo)入凈化系統(tǒng)，一起防止污染物向出產(chǎn)車間及***氣分散。集氣罩的功能對整個氣體凈化系統(tǒng)的技能經(jīng)濟效果有很***的影響。設(shè)計完善的集氣罩能在不影響出產(chǎn)工藝和出產(chǎn)操作的前提下，用較小的排風(fēng)量取得***的操控效果;而設(shè)計不***的集氣罩即運用很***的排風(fēng)量也達(dá)不到預(yù)期的意圖。在操控氣體中分散效果相同的前提下，排風(fēng)量越***，則整個凈化系統(tǒng)也越***，出資與工作費用也相應(yīng)添加。因而，集氣罩的設(shè)計是氣體凈化系統(tǒng)設(shè)計的重要環(huán)節(jié)。

 

7、集氣罩氣流的活動***性

研討集氣罩罩口氣流運動的規(guī)則關(guān)于有用捕集污染物是十分重要的。集氣罩罩口氣流運動方法有兩種：一種是吸氣口氣流的吸入活動；另一種是吹氣口氣流的吹出活動。了解吸入氣流、吹出氣流以及兩種氣流組成的吹吸氣流的運動規(guī)則，是合理設(shè)計和運用集氣罩的根底。吸入氣流和吹出氣流的活動***性是不同的。吹出氣流在較遠(yuǎn)處仍能堅持其能量密度，吸入氣流則在離吸氣口不遠(yuǎn)處其能量密度急劇下降。這亦標(biāo)明，吹出氣流的操控才干***，而吸入氣流則有利于承受。因而，能夠運用吹出氣流作為動力，把污染物輸送到吸氣口再捕集，或許運用吹出氣流阻撓、操控污染物的分散。

 

8、集氣罩的分類及設(shè)計原則

集氣罩的品種繁復(fù)，運用廣泛。按其氣流活動的方法可分為兩***類：吸氣式集氣罩和吹氣式集氣罩。按集氣罩與污染源的相對方位及密閉狀況，還可將吸氣式集氣罩分為:密閉罩、排氣柜、外部集氣罩、承受式集氣罩等。其集氣罩的設(shè)計原則為：

 

（1）集氣罩應(yīng)盡或許圍住或接近污染源，使污染物的分散約束在***小的規(guī)模內(nèi)，盡或許削減氣吸氣規(guī)模，防止橫向氣流的攪擾，削減排風(fēng)量。

 

（2）集氣罩的吸氣氣流盡或許與污染氣流運動方向共同，以充沛運用污染氣流的初始動能。

 

（3）在確保操控污染的條件下，盡量削減集氣罩的開口面積，使排風(fēng)量***小。

 

（4）集氣罩的吸氣氣流不答應(yīng)經(jīng)過人的呼吸區(qū)再進(jìn)入罩內(nèi)。設(shè)計時要充沛考慮操作人員的方位和活動規(guī)模。

 

（5）集氣罩的裝備應(yīng)與出產(chǎn)工藝協(xié)調(diào)共同，力求不影響工藝操作和設(shè)備修理。

 

（6）集氣罩應(yīng)力求結(jié)構(gòu)簡略、堅固耐用而造價低，并便于制造設(shè)備和拆開修理。

 

（7）要盡或許防止或削弱攪擾氣流辱穿堂風(fēng)、送風(fēng)氣流等對吸氣氣流的影響；

 

盡管集氣罩的結(jié)構(gòu)不十分復(fù)雜，但因為各種因素的彼此約束，要一起滿意上述要求并非易事，應(yīng)充沛了解出產(chǎn)工藝、操作***色和現(xiàn)場實踐。

 

9、集氣罩的選型

因為受工藝條件約束，一般發(fā)生有機廢氣的車間無法進(jìn)行密閉，且噴氣車間室內(nèi)橫向氣流攪擾較小，可選用外部集氣罩的上部傘形罩

 

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㎜

 

標(biāo)準(zhǔn)為800 ㎜×1.0 ㎜

 

風(fēng)管橫截面積： 0.50㎡

 

則實踐風(fēng)管氣速： ＝ 11.1 m/s               

 

 10、吸附前的預(yù)處理

關(guān)于一般的有機廢氣的工藝進(jìn)程所發(fā)生的塵霧在高速噴出時，誘導(dǎo)周圍的空氣活動，加上作業(yè)點的不斷改換，又與工件周圍的空氣很多混合，在反彈氣流及車間內(nèi)橫向氣流效果下，塵霧呈無序發(fā)散。這些粉塵含量不高，粒徑較小，******部分在10um以下，若未經(jīng)處理，將很快阻塞活性炭微孔，使活性炭失效。

 

現(xiàn)在,***內(nèi)外對這些塵霧***別是噴漆污染的管理非常重視，凈化方法多種多樣，有干式過濾法、濕式過濾法、焚燒法、催化焚燒法、吸附法、蒸餾析法等，依據(jù)不同產(chǎn)品的***性、產(chǎn)品出產(chǎn)狀況以及經(jīng)濟性、場所狀況進(jìn)行挑選。

 

本設(shè)計除霧處理選用前置式干式除塵過濾器，詳細(xì)工作參數(shù)如下：

 

處理風(fēng)量：Q=20000 m3/h

 

過濾速度：u =1.2～1.5 m/s

 

過濾面積：S =20000/3600/1.4 =4.0 m2

 

過濾器的尺寸：長×寬×高＝700×2000×2000mm

 

設(shè)備阻力：P2< 350Pa

 

數(shù)量：一臺；

 

選用鋼板進(jìn)行燒焊，過濾箱選用抽屜方法放置雙層進(jìn)口干式除塵和除霧過濾材料，容塵量***、凈化功率高、阻力低、過濾風(fēng)速***、阻燃。干式過濾材料使霧狀物變成松懈粉塵狀，材料飽滿后可取出敲打、抖落，或用吸塵器吸塵后重復(fù)運用屢次。

 

11、管道系統(tǒng)設(shè)計計算

只要經(jīng)過各種管道把各種凈設(shè)備銜接在一起才干組組成完***的凈化系統(tǒng)，因而，管道系統(tǒng)設(shè)計是凈化系統(tǒng)設(shè)計中不行短少的組成部分，合理地設(shè)計、施工和運用管道系統(tǒng)，不只能充沛發(fā)揮凈化設(shè)備的能效，并且直接聯(lián)系到設(shè)計和工作的經(jīng)濟合理性。管道系統(tǒng)的設(shè)計一般是在凈化系統(tǒng)中的各種設(shè)備選定之后進(jìn)行的，***要包含管道系統(tǒng)的裝備和管道系統(tǒng)的設(shè)計計算等兩個方面的內(nèi)容。