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1、目录1. 绪绪 论111.1 概述11.1.1有机机废气的的来源111.1.2有机机物对大大气的破破坏和对对人类的的危害111.2 有机废废气治理理技术现现状及进进展21.2.1 各各种净化化方法的的分析比比较32 设计计任务说说明42.1 设计任任务42.2设设计进气气指标442.3 设计出出气指标标42.4 设计目目标43 工艺艺流程说说明63.1 工艺选选择63.2 工艺流流程64设计与与计算884.1 基本原原理84.1.1吸附附原理884.1.2 吸吸附机理理94.1.3 吸吸附等温温线与吸吸附等温温方程式式94.1.4 吸吸附量1124.1.5 吸吸附速率率124.2吸吸附器选选择
2、的设设计计算算134.2.1 吸吸附器的的确定1134.2.2 吸附剂剂的选择择144.2.3 空空塔气速速和横截截面积的的确定1164.2.4 固固定床吸吸附层高高度的计计算1774.2.5吸附附剂（活活性炭）用用量的计计算1884.2.6 床床层压降降的计算算194.2.7 活活性炭再再生的计计算1994.3集集气罩的的设计计计算2004.3.1集气气罩气流流的流动动特性2214.3.2集气气罩的分分类及设设计原则则214.3.3集气气罩的选选型2224.4吸吸附前的的预处理理244.5 管道系系统设计计计算2244.5.1 管管道系统统的配置置254.5.2 管管道内流流体流速速的选择择
3、264.5.3管道道直径的的确定2264.5.4管道道内流体体的压力力损失2274.5.5风机机和电机机的选择择275 工程程核算3305.1 工程造造价3005.2 运行费费用核算算315.2.1价格格标准3315.2.2运行行费用3316结论与与建议3326.1结结论3226.2建建议322参考文献献34致谢355II1. 绪绪 论1.1 概述1.1.1有机机废气的的来源有机废气气的来源源主要有有固定源源和移动动源两种种。移动动源主要要有汽车车、轮船船和飞机机等以石石油产品品为燃料料的交通通工具的的排放气气；固定源源的种类类极多, 主要要为石油油化工工工艺过程程和储存存设备等等的排出出物及
4、各各种使用用有机溶溶剂的场场合, 如喷漆漆、印刷刷、金属属除油和和脱脂、粘粘合剂、制制药、塑塑料、涂涂料和橡橡胶加工工等。1.1.2有机机物对大大气的破破坏和对对人类的的危害有机废气气中的挥挥发性有有机物称称为VOOCs (Voolattileeorgganiic ccomppounnds) ,在在涂装、印印刷、制制鞋和化化工生产产的许多多行业中中,一些工工业产品品的生产产工艺过过程都伴伴有大量量的挥发发性有机机化合物物(VOCCs) 废气的的排出。VOCs废气排入大气环境中会产生以下几个方面的影响: VOCs是光化学反应的前体,有阳光照射时,在合适的条件下VOCs 与NOx及其它悬浮化学物质
5、发生一系列光化学反应,主要生成臭氧,形成光化学烟雾,从而发生光化学污染；光化学烟雾会刺激人的眼睛和呼吸系统,有些VOCs 还具有强烈刺激气味,空气中达到一定浓度时则产生令人不适的感觉,影响空气质量；有些有毒的VOCs (如芳香烃等) 气体在环境中存在会损害人们的健康,长时间暴露在污染空气中会引发癌变或引起其它严重疾病, 如苯对骨髓的造血机能造成破坏, 是一种致癌物；甲苯和二甲苯对中枢神经具有强的麻醉作用；氯乙烯为致癌物。在制鞋业, 由于“三苯”中毒而导致工人致死事件已发生过多起, 而涂料工业使用的溶剂中,主要是甲苯、二甲苯和其它毒性有机物。光化学烟雾也会危害人的健康和植物的生长，1965 年日
6、本各大城市频繁发生的光化学烟雾, 1966 年美国洛杉矶的光化学烟雾均对人类健康造成危害。VOCss 对环环境的极极大危害害和对人人体健康康的严重重威胁，引引起了世世界各国国政府的的高度重重视。美美国环保保署EPPA（EEnviironnmenntall Prroteectiion Ageencyy）定义义的污染染物中VVOCss 占了了3000 多种种，而美美国19990 年的清清洁空气气法（Clean Air Act）要求减少90%排放量的189 种毒性化学物中，70%属于VOCs。我国在119977 年1 月1 日开始始实施的的中华华人民共共和国国国家标准准大气污污染物综综合排放放标准(
7、GB1662977- 119966) 也也规定了了苯、甲甲苯、二二甲苯、氯氯乙烯等等VOCCs 排排放较为为严格的的标准，如如表1.1所示。表1. 1几种VOOCs 排放的的国家标标准VOCss 最最高允许许排放浓浓度(mmg/mm3)苯 122甲苯 40二甲苯 770氯乙烯 336注：这是是对新污污染源的的排放标标准。1.2有有机废气气治理技技术现状状及进展展有机废气气的来源源多种多多样，其其产生方方式及排排放方式式也不尽尽相同。因因此，有有机废气气的治理理技术也也多种多多样，各各种治理理技术也也存在自自己不同同的优缺缺点。在在实际生生产过程程中，根根据不同同的情况况，选择择合适的的方法是是
8、有机废废气治理理的关键键。有机机废气治治理的方方法主要要有回收收法和消消除法两两类。有有机废气气主要回回收技术术有：吸附附法、吸吸收法、冷冷凝法、膜膜分离技技术及变变压吸附附技术等等；有机机废气消消除技术术可分为为物理一一化学法法和生物物法两类类。物理理一化学学法包括括热破坏坏法、光光分解法法、电晕晕法、臭臭氧分解解法等;生物法法包括生生物过滤滤器，生生物滴滤滤器，生生物冲刷刷塔，膜膜生物反反应器，活活性污泥泥法等。活性炭吸附法净化率可达95%以上，若无再生装置，则运行费用太高，若用蒸汽回收，则工艺流程过长，操作费用高，回收的溶剂和水的混合物利用价值也不高；再生时需要有稳定的蒸汽源，且活性炭经
9、反复吸附脱附后吸附能力会逐渐降低，一般使用二三年后就得更换。液体吸收法净化率只有6O%8O%，而且存在着二次污染问题。催化燃烧法净化率可达95%，但适合于处理高浓度、小风量且废气温度较高的有机废气，而且要求气体的温度较高，为了提高废气温度，要消耗大量的能源。目前应用最多的方法是吸附一催化燃烧法，它主要以颗粒炭或蜂窝炭为吸附剂，为了保证生产的连续性，一般设置两个吸附床交替使用，由于切换的周期至少为1d，因此吸附床体积大，吸附剂用量多，设备笨重，投资大，操作麻烦；由于床层体积大，容易出现因吸附热的积蓄引起的燃烧爆炸等现象。针对这些问题，现有新型装置的吸附器采用一种多单元分流组合结构，并以新型材料活
10、性炭纤维作为吸附剂，采用PLC电脑来实现整个系统的连续运行。1.2.1各种种净化方方法的分分析比较较解决有机机废气的污污染, 最根本本的方法法是工艺艺改革。采采用无害害涂料、无无害溶剂剂在现阶阶段生产产中是不不能马上上实现的的, 苯类类溶剂使使用量仍仍然很大大。所以以必须解解决废气气净化问问题。目目前国内内常采用用的三种种净化方方法分析析比较见见表1.2。表 1.2国内内外有机机废气常常用处理理方法的的优缺点点比较净化类别别优点点缺点点活性炭吸附法1、可处处理大风风量、低低浓度的的有机废废气。2、可回回收溶剂剂。3、不需需要加热热。4、净化化效率高高, 运转转费用低低。1、废气气净化前前要进行
11、行预处理理。2、仅限限于低浓浓度。3、设备备庞大, 占地地面积多多。催化燃烧法1、设备备简单、投投资少、操操作方便便、占地面积积小。2、热量量可以循循环利用用。3、有利利于净化化高浓度度废气。1、催化化剂成本本高。2、要考考虑催化化剂中毒毒和表面面异物附附着, 易失效效。液体吸收法1、流程程较简单单,吸收剂剂价格便便宜。2、废气气净化不不需预处处理。3、建造造快、占占地少。1、后处处理投资资大, 费用高高。2、对溶溶剂成份份选择性性大。2 设计计任务说说明2.1 设计任任务设计内容容为2000000m3/h活性性炭吸附附工业有有机废气气的工程程设计，主主要内容容包括：废气治治理工艺艺、主体体设
12、备选选型和非非标准设设备设计计，管道道输送系系统设计计及吸附附剂再生生系统设设计等，应应完成工工作：（1）纸纸质设计计说明书书及其电电子版本本；（2）译译文及原原文影印印件。（3）设设计图纸纸（平面面布置图图、工艺艺流程图图、主要要构筑物物图、管管道布置置图等）2.2设设计进气气指标风量为2200000，温温度为335，排气压力力为1001.3325 kkpa，苯浓度为为100。甲苯浓度度为800,二甲苯浓浓度为1100，2.3 设计出出气指标标依据广东东省地方方标准大大气污染染物排放放限值（DB44/27-2001）一级排放标准,具体数据据见表22-1:表2-11.设计计出气指指标单位位mg
13、/m3指 标苯甲苯二甲苯出气浓度度1240702.4 设计目目标（1）严严格执行行国家有有关环境境保护的的各项规规定，确确保各项项污染指指标达到到国家及及地区有有关污染染物排放放标准。（2）经经本处理理工艺处处理后的的废气，将将不会产产生二次次污染物物。（3）本本处理工工艺运行行可靠，处处理效果果好，维维护管理理方便。（4）采采用低能能耗、低低运行费费用、基基建投资资省、占占地少、操操作管理理简便。（5）工工艺设计计与设备备选型能能够在生生产运行行过程中中具有较较大的调调节余地地。3 工艺艺流程说说明3.1 工艺选选择处理工艺艺的选择择, 应根根据气量量大小、净净化要求求、回收收的可能能性、设
14、设备建造造和运转转的经济济性等条条件全面面考虑, 实际际工作中中应特别别注意与与工艺密密切配合合, 尽可可能做到到综合利利用。目前,国国内外对对有机废废气治理理的常用用方法有有三种:液体吸吸收法、活活性炭吸吸附法及及催化燃燃烧法。液体吸吸收法净净化效率率为600%80% ,适适合处理理低浓度度,大风量量的有机机废气,但存在在着二次次污染；催化燃燃烧法净净化率为为95% ,适适合处理理高浓度度,小风量量的有机机废气，缺缺点是对对处理对对象要求求苛刻,要求气气体的温温度较高高,为了提提高废气气温度,要消耗耗大量的的燃料,所以运运行费用用很高；活性炭炭吸附法法净化效效率为999.22%99.3% ,
15、对于于处理大大风量、低低浓度的的有机废废气,国内外外一致认认为该法法是最为为成熟和和可靠的的技术,但该工工艺流程程过长,操作费费用高,另外需需要稳定定的蒸气气源也常常常是比比较困难难的事情情。针对对这些问问题,结合本本毕业设设计特点点和具体体要求，采采用利用用活性炭炭固定床床吸附系系统对工工业有机机废气进进行净化化，选用用蜂窝状状活性炭炭做为吸吸附剂。3.2 工艺流流程注：1 集气罩罩; 22除雾过过滤器;3活性炭炭固定吸吸附床; 4提提供蒸汽汽的风机机;5离离心风机机; 66 排气气罩.图2.33 有机机废气工工艺流程程图该处理工工艺系统统组合十十分紧凑凑,集吸附附-脱附于于一体。在生产过程
16、所产生的废气主要为苯、甲苯、二甲苯等，根据苯类性质，本方案采用活性炭作为吸附剂对废气进行吸收处理，吸附床一般配置2台以上,轮换使用,当1台吸附床吸附的有机物达到规定的吸附量时,换到另1台吸附床进行吸附净化操作,同时对前面1台吸附床进行脱附再生。脱附是在外加蒸汽的作用下通过加温进行的,由尾气放出的热气流大部分用于吸附床吸附剂的脱附再生,达到余热的利用。生产中挥发出来的废气，通过离心风机将其送至吸附塔以活性炭作为吸附剂，在塔内的气体从右到左，从下到上通过活性炭过滤层对气体进行处理，净化后的气体通过排气管排入大气。如附图1 所示4设计与与计算4.1 基本原原理4.1.1 吸吸附原理理在用多孔孔性固体
17、体物质处处理流体体混合物物时，流流体中的某一一些组分或某某些组分分可被吸吸引到固固体表面面并浓集集其上，此此现象称称为吸附附。吸附附处理废废气时，吸吸附的对对象是气气态污染染物，被被吸附的的气体组组分称为为吸附质质，多孔孔性物质质称为吸吸附剂。固体表面面吸附了了吸附质质后，一一部分被被吸附的的吸附质质可从吸吸附剂表表面脱离离，此现现象称为为脱附。而而当吸附附进行一一段时间间后，由由于表面面吸附质质的浓集集，使其其吸附能能力明显显下降而而不能满满足吸附附净化的的要求，此此时需要要采用一一定的措措施使吸吸附剂上上已吸附附的吸附附质脱附附，已恢恢复吸附附剂的吸吸附能力力，这个个过程称称为吸附附剂的再
18、再生。因因此，在在实际工工作中，正正是利用用吸附剂剂的吸附附再生生吸附附的循环环过程，达达到除去去废气中中污染物物质并回回收废气气中有用用组分的的目的。由于多孔孔性固体体吸附剂剂表面存存在着剩剩余吸引引力，固固表面具具有吸附附力。根根据吸附附剂表面面与被吸吸附物质质之间作作用力的的不同，吸吸附可分分为物理理吸附和和化学吸吸附，但但同一污污染物可可在较低低温度下下发生物物理吸附附，而在在较高温温度下发发生化学学吸附，或或者两种种吸附同同时发生生，两者者之间没没有严格格的界限限。两者者的主要要区别见见表4-1表4-11 物理理吸附与与化学吸吸附的区区别性质物理吸附附化学吸附附吸附力范德华力力化学键
19、力力吸附层数数单层活多多层单层吸附热小（近于于液化热热）大（近于于反应热热）选择性无或很差差较强可逆性可逆不可逆吸附平衡衡易达到不易达到到吸附剂与与吸附质质间的吸吸附力不不强，当当气体中中吸附质质分压降降低或温温度升高高时，容容易发生生脱附。工工业上的的吸附操操作正是是利用这这种可逆逆进行吸吸附剂的的再生及及吸附质质的回收收利用的的。4.1.2 吸吸附机理理吸附和脱脱附互为为可逆过过程。当当用新鲜鲜的吸附附剂吸附附气体中中的吸附附质时，由由于吸附附剂表面面没有吸吸附质，因因此也就就没有吸吸附质的的脱附。但但随着吸吸附的进进行，吸吸附剂表表面上的的吸附质质量逐渐渐增多，也也就出现现了吸附附质的脱
20、脱附，且且随时间间的推移移，脱附附速度不不断增大大。但从从宏观上上看，同同一时间间内吸附附质的吸吸附量仍仍大于脱脱附量，所所以过程程的总趋趋势认为为吸附。当当同一时时间内吸吸附质的的吸附量量与脱附附量相等等时，吸吸附和脱脱附达到到动态平平衡，此此时称为为达到吸吸附平衡衡。平衡衡时，吸吸附质再再在流体体中的浓浓度和在在吸附剂剂表面上上的浓度度不再变变化，从从宏观上上看，吸吸附过程程停止。平平衡时的的吸附质质在流体体中的浓浓度称为为平衡浓浓度，在在吸附剂剂中的浓浓度称为为平衡吸吸附量。当吸附质质与吸附附剂长时时间接触触后，终终将达到到吸附平平衡。吸吸附平衡衡量是吸吸附剂对对吸附质质的极限限吸附量量
21、，亦称称静吸附附量分数数或静活活性分数数，用XXt表示示，无量量纲。它它是设计计和生产产中十分分重要的的参数。吸吸附平衡衡时，吸吸附质在在气、固固两相中中的浓度度关系，一一般用吸吸附等温温线表示示。吸附附等温线线通常根根据实验验数据绘绘制，也也常用各各种经验验方程式式来表示示。4.1.3吸附附等温线线与吸附附等温方方程式平衡吸附附量表示示的是吸吸附剂对对吸附质质吸附数数量的极极限，其其数值对对吸附造造作，设设计和过过程控制制有着重重要的意意义。达达到吸附附平衡时时，平衡衡吸附量量与吸附附质在流流体中的的浓度与与吸附温温度间存存在着一一定的函函数关系系，此关关系即为为吸附平平衡关系系，其一一般都
22、是是根据实实验测得得的，也也可以用用经验方方程式表表示。4.1.3.11 吸附附等温线线在气体吸吸附中，其其平衡关关系可表表示为： A式中 AA平平衡吸附附量； p吸附附平衡时时吸附质质在气相相中的分分压力； T吸附附温度根据需要要。对一一定的吸吸附体系系可测得得如下关关系：当保持持T不变，可可测得AA与P的变化化关系当保持持P不变，可可测得AA与T的变化化关系当保持持A不变，可可测得PP与T的变化化关系依据上述述变化关关系，可可分别绘绘出相应应的关系系曲线，分分别为吸吸附等温温线，吸吸附等压压线和吸吸附等量量线。由由于吸附附过程中中，吸附附温度一一般变化化不大，因因此吸附附等温线线最为常常用
23、。吸附等温温线描述述的是在在吸附温温度不变变的情况况下，平平衡时，吸吸附剂的的吸附量量随气相相中组分分压力的的不同而而变化的的情况。根据对大量的不同气体与蒸气的吸附测定，吸附等温线形式可归纳为六种基本类型。4.1.3.22 吸附附等温方方程式根据大量量的吸附附等温线线整理出出描述吸吸附平衡衡状态的的经验方方程式，即即为吸附附等温方方程式，其其中有的的完全依依据实验验数据所所表现的的规律整整理而得得，一定定条件范范围内具具有应用用意义，但但不具有有理论指指导意义义，如弗弗罗因德利希（Frreunndliich）吸吸附等温温方程式式；有些些是以一一定的理理论假设设为前提提得出的的方程式式，如朗朗格
24、谬尔尔（Laangmmuirr）吸附附等温方方程式和和BEET方方程，后后者应用用较多。（1）朗朗格谬尔尔方程式式朗格谬尔尔吸附理理论假定定：吸吸附仅是是单分子子层的；气体体分子在在吸附剂剂表面上上吸附与与脱附呈呈动态平平衡；吸附剂剂表面性性质是均均一的，被被吸附的的分子之之间相互互不受影影响；气体的的吸附速速率与该该气体在在气相的的分压成成正比。根根据上述述假设，可可推导出出朗格谬谬尔等温温式：式中 吸吸附剂表表面被吸吸附分子子覆盖的的百分数数； a 吸吸附系数数，是吸吸附作用用的平衡衡常数； p 气气相分压。朗格谬尔尔等温式式的另一表表现形式式为： = 式中单分子子层覆盖盖满时（）的吸附量
25、； 在在气相分分压p下的吸吸附量。在压力很很低时，或或者吸附附很若时时，app1,上式变变成：V=VVmap由朗格谬谬尔等温温式得到到的结果果与许多多实验现现象相符符合，能能够解释释很多实实验结果果，因此此，它目目前仍是是常用的的、基本本的等温式。在在很多体体系中，朗朗格谬尔尔等温式式不能在在较大的的范围内内与实验验结果相相吻合。（2）弗弗罗因德利希方程式式式中q 固固体吸附附气体的的量，/吸吸附剂； P 平平衡时气气体分压压； k ，n 经经验常数数。在一一定温度度下，对对一定体体系而言言是常数数，k和n随温度度变化而而变化； m 吸吸附质质质量，； 被被吸附气气体的质质量。弗罗因德德利希等
26、温方方程式只只是一个个经验式式，它所所适用的范围比比朗格谬谬尔式要要大些，可可用于未未知组成成物质的的吸附，如如有机物物或矿物物油的脱脱色，通通过实验验来确定定k与nn。有资资料认为为它在高高压范围围内不能能很好地地吻合实实验值。（3） BEET方方程由于朗格格谬尔的的单分子子层吸附附理论及及其等温温方程对对中压合合高压物物理吸附附不能很很好地吻吻合，在在此基础础上发展展了BETT理论。它它除了接接受朗格格谬尔理理论地几几条假定定，即固固体表面面是均匀匀的，被被吸附分分子不受受其它分分子的影影响，吸吸附与脱脱附在吸吸附剂表表面达到到动态平平衡以外外，还认认为在吸吸附剂表表面吸附附了一层层分子以
27、以后，由由于范德德华力地地作用还还可以吸吸附多层层分子，而第一层与以后的各层有所不同。吸附达平平衡后，吸吸附总数数（V）为为：P 平衡时时气体分分压；V 压力为为p时的的吸附总总量；吸附附剂表面面为单分分子层铺铺满时的的吸附量量；实际际温度下下气体的的饱和蒸蒸气压；C与与气体有有关的常常数。 很多实实验证明明，当比比压p/在0.050.335范围围内时，BET公式是比较准确的，在低压下可以与朗格谬尔等温式一致。4.1.4 吸吸附量 吸附量量是指在在一定条条件下单单位质量量地吸附附剂上所所吸附的的吸附质质的量，通通常以吸附质质/吸吸附剂或或质量百百分数表表示，它它是吸附附剂所具具有吸附附能力的的
28、标志。在在工业上上将吸附附量称为为吸附剂剂的活性性。 吸吸附剂的的活性有有两种表表示方法法：（1）吸吸附剂的的静活性性 在一定定条件下下，达到到平衡时时吸附剂剂的平衡衡吸附量量即为其其静活性性。对一一定的吸吸附体系系，静活活性只取取决于吸吸附温度度和吸附附质的浓浓度或分分压。（2）吸吸附剂的的动活性性在一定的的操作条条件下，将将气体混混合物通通过吸附附床层，吸吸附质被被吸附，当当吸附一一段时间间后，从从吸附剂剂层流出出的的气气体中开开始发现现吸附质质（或其其浓度达达到一规规定的允允许值）时时，认为为床层失失效，此此时吸附附剂吸附附的吸附附质的量量称为吸吸附剂的的动活性性。动活活性除与与吸附剂剂
29、和吸附附质的特特性有关关外，还还与温度度、浓度度及操作作条件有有关。吸吸附剂的的动活性性值是吸吸附系统统设计的的主要依依据。4.1.5 吸附附速率吸附过程程常需要要较长时时间才能能达到平平衡，而而在实际际生产过过程中，两两项接触触时间是是有限的的。因此此，吸附附量取决决与吸附附速率，而而吸附速速率与吸吸附过程程有关，吸吸附过程程可分为为以下几几步：(1) 外扩散散，吸附附质从气气流主体体穿过颗颗粒物周周围气膜膜扩散至至吸附剂剂的外表表面（2）内内扩散，吸吸附质由由外表面面经微孔孔扩散至至吸附剂剂微孔表表面（3）吸吸附，到达吸吸附剂微微孔表面面的吸附附质被吸附（4）脱脱附的吸吸附质再再经内外外扩
30、散至至气相主体物理吸附附过程一一般为内内外扩散散控制，化化学吸附附既有表表面动力力学控制制，又有有内外扩扩散控制制。由于于吸附过过程复杂杂，影响响因素多多，从理理论上推推导速率率很难，因因此一般般是凭经经验或根根据模式式实验来来确定。4.2吸吸附器选选择的设设计计算算吸附器的的设计计计算应包括确定定吸附器器的形式式，吸附附剂的种种类，吸吸附剂的的需要量量，吸附附床高度度，吸附附周期等等，这些些参数的的选择应应从吸附附平衡，吸吸附传质质速率及及压降来来考虑。4.2.1 吸吸附器的的确定对吸附器器的基本本要求：（1）具具有足够够的过气气断面和和停留时时间； （22）良好好的气流流分布； （33）预
31、先先除去入入口气体体中污染染吸附剂剂的杂质质； （44）能够够有效地地控制和和调节吸吸附操作作温度 （55）易于于更换吸吸附剂。 吸附附工艺根根据吸附附剂在吸吸附器上上的工作作状态，可可将吸附附器分为为固定床床、移动动床和流流化床过过程，相相应的三三种吸附附器的主主要特点点比较见见表4-2表4-22三种吸吸附器主主要特点点比较类型主要特点点比较固定床吸附器1结构构简单、制制造容易易、价格格低廉22. 适适用于小小型、分分散、间间歇性的的污染源源治理3吸附附和脱附附交替进进行、间间歇操作作4应用用广泛移动床吸附器1处理理气体量量大，吸吸附剂可可循环使使用，适适用于稳稳定、连连续、量量大的气气体净
32、化化2. 吸吸附和脱脱附连续续完成3动力力和热力力消耗较较大，吸吸附剂磨磨损较为为严重流化床吸附器1结构构复杂，造造价昂贵贵2气体体和固体体接触相相当充分分3. 生产能能力大，适适合治理理连续性性、大气气量的污污染源4吸附附剂和容容器的磨磨损严重重结合工艺艺特点和和经济技技术可行行性分析析，本设设计吸附附器采用用卧式圆锥锥形固定定床吸附附器，壳壳体为圆圆形，封封头为椭椭圆形，其其优点是是流体阻阻力小，可可以减少少气体流流经吸附附床层的的动力消消耗，易易产生气气流分配配不均运运现象，故故吸附质质以整砌砌形式放放在抽屉屉式的净净化单元元中，抽抽屉间设设有防治治气体短短路的挡挡板，在在气体入入口的吸
33、吸附剂之之间装有有气体整整流装置置，力求求气体均均匀。抽抽屉式的的装卸吸吸附剂方方式非常常方便，利利于操作作，其具具体结构构见附图图2，基本运行行参数如如下：处理风量量：2000000 吸附器外外观尺寸寸：LBHH700003330030000mm材料：钢钢板4压降： 10000 Pa 数量：两两台并联联，脱附附吸附交交替运行行4.2.2 吸附剂剂的选择择 如如何选择择、使用用和评价价吸附剂剂，是吸吸附操作作中必须须解决的的首要问问题。一一切固体体物质的的表面，对对于流体体的表面面都具有有物理吸吸附的作用，但但合乎工工业要求求的吸附附剂则应应具备以以下一些些要求：（1） 具有大的的比表面面积（
34、2） 具有良好好的选择择性吸附作作用（3） 吸附容量量大（4） 具有良好好的的机机械强度度和均匀匀的颗粒粒尺寸。（5） 有足够的的热稳定定性及化学稳定定性（6） 有良好的的再生性性能（7） 吸附剂的的来源广广泛、造价低低廉实际中，很很难找到到一种吸吸附剂能能同时满满足上述述要求，因因而在选选择吸附附剂时要要权衡多多方面的的因素。同同时，目目前对吸吸附过程程的实质质还了解解得不十十分清楚楚，因而而鉴别吸吸附剂吸吸附性能能，还只只能依靠靠实验测测定和从从生产中中考察，尚尚不能从从理论上上推出。常用的吸吸附剂主主要有：活性炭炭、硅胶胶、分子子筛沸石石、活性氧氧化铝与与氧化铝铝。其中中活性炭炭是应用用
35、最早、用用途较广广的一种种优良吸吸附剂。它它是一种种具有非非极性表表面，为为疏水性性和亲有有机物的的吸附剂剂，故活活性炭常常常被用来吸附回收收空气中中的有机机溶剂和和恶臭物物质，在在环境保保护方面面用来处处理工业业废水和和治理某某些气态态污染物物。活性炭的的研究、生生产和应应用发展展很快,目前应用用较多的的主要是是粉末状状、颗粒粒状的活活性炭和和活性炭炭纤维。除除此之外外,新型的的活性炭炭也在积积极开发发之中,蜂窝状状活性炭炭便是其其中的一一种。蜂窝状活活性炭为为一种新新型环保保吸附材材料，通通过将优优质活性性炭和辅辅助材料料制成蜂蜂窝状方方孔的过过滤柱，达达到产品品体积密密度小、比比表面积积
36、大的目目的，目目前已经经大量应应用在低低浓度、大大风量的的各类有有机废气气净化系系统中。被被处理废废气在通通过蜂窝窝活性炭炭方孔时时能充分分与活性性碳接触触，吸附附效率高高，风阻阻系数小小，具有有优良的的吸附、脱脱附性能能和气体体动力学学性能，可可广泛用用于净化化处理含含有甲苯苯、二甲甲苯、苯苯、等苯苯类、酚酚类、酯酯类、醇醇类、醛醛类等有有机气体体、恶臭臭味气体体和含有有微量重重金属的的各类气气体。采采用蜂窝窝状活性性炭的环环保设备备废气处处理净化化效率高高，吸附附床体积积小，设设备能耗耗低，能能够降低低造价和和运行成成本，净净化后的的气体完完全满足足环保排排放要求求。综合衡量量各方面面因素
37、，如果企业经济允许的话，建议吸附剂选用蜂窝状活性炭纤维能较好的满足技术经济要求，其物理性能参数见表4-3：表 4-3蜂蜂窝状活活性炭的的物理性性能项目性能指标标外形尺寸寸/50 50 1000孔数/-216孔壁厚/0.5压碎强度度/Mppa 正面：7.007侧面：00.3体积密度度/g.-330.40.55几何外表表面积/.gg-10.322比表面积积/.g-11700着火点/550苯吸附率率/0.2其吸附性性能主要要取决于于它的几几个主要要材料参参数和过过程参数数。材料料参数包包括炭的的吸附孔孔隙率、蜂蜂窝结构构的壁厚厚和炭的的含量；过程参参数包括括流体流流速、吸吸附质的的浓度、吸吸附能(吸
38、附能能取决于于碳结构构和吸附附质的特特征如分分子量) 。穿穿透曲线线是表征征材料吸吸附性能能的主要要性能之之一,是是吸附前前后吸附附质浓度度比值随随时间变变化的一一个函数数。此比比值达到到0.995时,所吸附附的吸附附质的总总量就称称为穿透透容量。穿穿透容量量取决于于流体流流速、吸吸附质浓浓度和蜂蜂窝炭组组分含量量等因素素。对蜂蜂窝状活活性炭来来说,壁壁厚是一一个非常常重要的的参数,可以通通过改变变壁厚来来提高它它的吸附附效率。在在孔隙率率相同的的情况下下,壁厚厚增加,则单位位体积蜂蜂窝的炭炭含量也也随之增增加,从从而可以以提高吸吸附容量量。这是是因为壁壁厚增加加,蜂窝窝中流体体通道的的截面积
39、积减少,这样真真实的表表面或体体积流速速也会增增大。同同时,吸吸附质与与炭之间间的接触触效率也也会提高高,这两两者之间间存在一一个平衡衡关系。在在给定的的条件下下,这个个平衡关关系将决决定吸附附增加还还是减少少。如果果吸附质质以较高高的扩散散速度扩扩散到蜂蜂窝壁的的内部,由此空空出来的的吸附位位又可连连续吸附附,因此此厚壁蜂蜂窝应该该具有更更好的吸吸附效率率和吸附附容量。4.2.3 空空塔气速速和横截截面积的的确定空塔气速速为气体体通过吸吸附器整整个横截截面的速速度。空空塔气速速的选择择, 不仅仅直接决决定了吸吸附器的的尺寸和和压降的的大小, 而且且还会影影响吸附附效率。气气速很小小, 则吸吸
40、附器尺尺寸很大大, 不经经济; 气速过过大, 则压降降会增大大, 使吸吸附效率率受到影影响。通通过实验验确定最最佳气速速。吸附附设计中中不能追追求过高高的吸附附效率，把把空塔速速度取值值降小，那那样会使使吸附床床体积、吸吸附剂用用量和设设备造价价大为增增高；反反之也不不宜取过过大的空空塔气速速那样设设备费用用虽低，但但吸附效效率下降降很多，且且体系压压降会随随空塔速速率的增增大上升升很快，造造成动力力消耗过过大，因因此因选选取合适适的空塔塔气速，最最适宜空空塔气速速为0.811.2mm/s，依依此经验验结论，本本设计确确定空塔气速速: UU = 1.00 m/s.原始条件件：处理风量量：Q20
41、0000/h ， 设计计温度为为35CC， 压力为为1.001322510Paa由于废气气中，空空气所占占的比例例远远大大于污染染物所占占比例，因因此，废废气性质质可以近近似看作作为干空空气的热热物理性性质，查查化学学原理附附录9得得以下数数据：空气混和和物性质质：流体密度度f =11.1447kgg/，黏黏度为f =1.9410PaaS，比比热容为为Cp =1.0055kJ/(kgg.C)吸附得粒粒状活性性炭颗粒粒性质：平均直径径dp =0.0033m， 表观观密度s =6770kgg/，堆积密密度B =4770 kkg/固定床空空隙率f 00.5横截面积积: SS = = 5.556 D=
42、m4.2.4 固固定床吸吸附层高高度的计计算采用透过过曲线计计算法，通通过实验验将含有有一定浓浓度污染染物的气气流连续续通过固固定床吸吸附器，在在不同时时间内，确确定确定定吸附床床不同截截面处气气流中污污染物的的浓度分分布，当当吸附床床使用一一段时间间后，出出口气体体污染物物浓度达达到某一一允许最最大浓度度时，认认为吸附附床失效效。从气气流开始始通入至至吸附床床失效这这段时间间称为穿穿透时间间，或保保护作用用时间。表表示吸附附床处理理气体量量与出气气口污染染物浓度度之间的的关系的的曲线称称为穿透透曲线。穿穿透曲线线的形状状和穿透透时间取取决与固固定床的的操作方方法。操操作过程程的实际际速率和和
43、机理、吸吸附平衡衡性质、气气流速度度、污染染物入口口浓度，以以及床层层厚度等等都影响响穿透曲曲线的形形状，此此过程比比较复杂杂，目前前仍是只只是近似似过程的的计算。假定吸附附床到达达穿透时时间时全全部处于于饱和状状态，即即达到它它的平衡衡吸附量量a,也也称a为为静活度度，同时时根据朗朗格谬尔尔等温线线假定静静活度不不在与气气象浓度度有关。在在吸附作作用时间间内，所所吸附污污染物的的量为 XX= aaSL式中：XX 在时间间内的的吸附量量； aa 静活活度，重重量，%； SS 吸附附层的截截面积，mm2； LL 吸附层层高度，mm；b吸附剂剂的堆积积密度，设设计为4470 kkg/mm3固定床虽
44、虽然结构构简单，但但由于污污染物在在床层内内浓度分分布是随随时间变变化，计计算比较较复杂，因因此目前前工程上上都是采采用近似似计算，通通过算活活性炭的的作用时时间进行行后处理理的计算算。活性性炭的作作用时间间由下式式算出：V=110式中：VV活性性炭的装装填量， C进口口气污染染物的浓浓度，mmg/ Q气流流量，/h t活性性炭的使使用时间间，h W活性性炭原粒粒度的中中重量穿穿透炭容容， d活性性炭的堆堆密度00.8tt /V=20算出三苯苯每小时时的排放放量：“三苯”的的浓度：0（10008801100）20000105.6kg/h假设吸附附器的吸吸附器的的吸附效效率为885%，则则达标排排放时需需要吸附附总的污污染物的的量为：5.6685%4.76 kg/h t1102885h则在吸附附作用时时间内的的吸附量量：X=4.76285513556.66根据X= aSSL得：L根据活性性炭的吸吸附能力力，设静静活度为为16kg甲甲苯/1100kkg活性性炭所以，LL3.24m4.2.5吸附剂剂（活性性炭）用量的的计算 吸附附剂的用用量