活性炭吸脫附設(shè)備的幾***影響
?
1、空塔氣速和橫截面積的確認(rèn)
空塔氣速為氣體經(jīng)過(guò)吸附器整個(gè)橫截面的速度?？账馑俚奶暨x, 不只直接決議了吸附器的尺寸和壓降的***小, 并且還會(huì)影響吸附功率。氣速很小, 則吸附器尺寸很***, 不經(jīng)濟(jì); 氣速過(guò)***, 則壓降會(huì)增***, 使吸附功率受到影響。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)確認(rèn)***氣速。吸附設(shè)計(jì)中不能尋求過(guò)高的吸附功率，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)***為增高；反之也不宜取過(guò)***的空塔氣速那樣設(shè)備費(fèi)用雖低，但吸附功率下降許多，且系統(tǒng)壓降會(huì)隨空塔速率的增***上升很快，形成動(dòng)力耗費(fèi)過(guò)***，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(jì)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(jì)溫度為35℃，壓力為1.01325×105Pa
因?yàn)閺U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(jì)算
選用透過(guò)曲線計(jì)算法，經(jīng)過(guò)試驗(yàn)將含有必定濃度污染物的氣流接連經(jīng)過(guò)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(yùn)用一段時(shí)刻后，出口氣體污染物濃度抵達(dá)某一答應(yīng)***濃度時(shí)，以為吸附床失效。從氣流開(kāi)端通入至吸附床失效這段時(shí)刻稱為穿透時(shí)刻，或維護(hù)效果時(shí)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(shí)刻取決與固定床的操作辦法。操作進(jìn)程的實(shí)踐速率和機(jī)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(jì)算。
假定吸附床抵達(dá)穿透時(shí)刻時(shí)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(shí)刻ζ內(nèi)，所吸附污染物的量為
X= aSLρb
式中：X—— 在時(shí)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(jì)為470 kg/m³
固定床盡管結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)略，但因?yàn)槲廴疚镌诖矊觾?nèi)濃度散布是隨時(shí)刻改變，計(jì)算比較復(fù)雜，因而現(xiàn)在工程上都是選用近似計(jì)算，經(jīng)過(guò)算活性炭的效果時(shí)刻進(jìn)行后處理的計(jì)算。活性炭的效果時(shí)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(yùn)用時(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(jì)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(jì)吸附床層尺寸為L(zhǎng)×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(shí)踐狀況，得到固定床吸附設(shè)備的實(shí)踐尺寸取為：
L×B×H＝7000mm×3300mm×3000mm
4、床層壓降的計(jì)算
流體經(jīng)過(guò)固定床吸附器時(shí)，因?yàn)榱黧w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)發(fā)生必定的壓降。在設(shè)計(jì)固定床吸附器時(shí)多選用流路模型預(yù)算床層壓力降，若對(duì)壓力降計(jì)算有更高的要求，則可直接用試驗(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：
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(jì)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(yùn)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(jì)又有用的辦法。出產(chǎn)實(shí)踐中，常常是幾種辦法結(jié)合運(yùn)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辦法再生；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)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(shí)，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(shí)空氣耗費(fèi)量：
L＝W/l＝1/(X2-X1)×W
式中：L――枯燥吸附劑時(shí)空氣的耗費(fèi)量，kg
l――空氣的單位耗費(fèi)量，即干空氣/H2O，無(wú)量綱
x1、x2――分別為脫離、進(jìn)入吸附劑層時(shí)空氣的含濕量即H2O/干空氣
W――枯燥時(shí)驅(qū)走的水分，kg
由《化工原理》查表得，35℃時(shí)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(fèi)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(yùn)用120℃的熱風(fēng)進(jìn)行脫附，查得35℃時(shí)干空氣的熱含量為1.005KJ/（kg.℃），120℃時(shí)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(jì)計(jì)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(lái)，經(jīng)過(guò)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(jī)、煙囪等組成。部分排氣凈化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)***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(jì)等幾個(gè)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(duì)整個(gè)氣體凈化系統(tǒng)的技能經(jīng)濟(jì)效果有很***的影響。設(shè)計(jì)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(jì)不***的集氣罩即運(yùn)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(gè)凈化系統(tǒng)也越***，出資與工作費(fèi)用也相應(yīng)添加。因而，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)。
7、集氣罩氣流的活動(dòng)***性
研討集氣罩罩口氣流運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)方法有兩種：一種是吸氣口氣流的吸入活動(dòng)；另一種是吹氣口氣流的吹出活動(dòng)。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(yùn)動(dòng)規(guī)則，是合理設(shè)計(jì)和運(yùn)用集氣罩的根底。吸入氣流和吹出氣流的活動(dòng)***性是不同的。吹出氣流在較遠(yuǎn)處仍能堅(jiān)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(yùn)用吹出氣流作為動(dòng)力，把污染物輸送到吸氣口再捕集，或許運(yùn)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(jì)原則
集氣罩的品種繁復(fù)，運(yùn)用廣泛。按其氣流活動(dòng)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(duì)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(jì)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(yùn)動(dòng)方向共同，以充沛運(yùn)用污染氣流的初始動(dòng)能。
（3）在確保操控污染的條件下，盡量削減集氣罩的開(kāi)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(guò)人的呼吸區(qū)再進(jìn)入罩內(nèi)。設(shè)計(jì)時(shí)要充沛考慮操作人員的方位和活動(dòng)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(jiǎn)略、堅(jiān)固耐用而造價(jià)低，并便于制造設(shè)備和拆開(kāi)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(duì)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?yàn)楦鞣N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(chǎng)實(shí)踐。
9、集氣罩的選型
因?yàn)槭芄に嚄l件約束，一般發(fā)生有機(jī)廢氣的車間無(wú)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(shí)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(jī)廢氣的工藝進(jìn)程所發(fā)生的塵霧在高速噴出時(shí)，誘導(dǎo)周圍的空氣活動(dòng)，加上作業(yè)點(diǎn)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(wú)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(duì)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(guò)濾法、濕式過(guò)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(jì)性、場(chǎng)所狀況進(jìn)行挑選。
本設(shè)計(jì)除霧處理選用前置式干式除塵過(guò)濾器，詳細(xì)工作參數(shù)如下：
處理風(fēng)量：Q=20000 m3/h
過(guò)濾速度：u =1.2～1.5 m/s
過(guò)濾面積：S =20000/3600/1.4 =4.0 m2
過(guò)濾器的尺寸：長(zhǎng)×寬×高＝700×2000×2000mm
設(shè)備阻力：P2< 350Pa
數(shù)量：一臺(tái)；
選用鋼板進(jìn)行燒焊，過(guò)濾箱選用抽屜方法放置雙層進(jìn)口干式除塵和除霧過(guò)濾材料，容塵量***、凈化功率高、阻力低、過(guò)濾風(fēng)速***、阻燃。干式過(guò)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(yùn)用屢次。
11、管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算
只要經(jīng)過(guò)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(jì)是凈化系統(tǒng)設(shè)計(jì)中不行短少的組成部分，合理地設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)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(jì)和工作的經(jīng)濟(jì)合理性。管道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)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(jì)計(jì)算等兩個(gè)方面的內(nèi)容。
