




版權(quán)說(shuō)明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請(qǐng)進(jìn)行舉報(bào)或認(rèn)領(lǐng)
文檔簡(jiǎn)介
某工廠有機(jī)廢氣處理設(shè)計(jì)--畢業(yè)匯編(完整版)資料(可以直接使用,可編輯優(yōu)秀版資料,歡迎下載)
某工廠有機(jī)廢氣處理設(shè)計(jì)--畢業(yè)匯編(完整版)資料(可以直接使用,可編輯優(yōu)秀版資料,歡迎下載)JIANGSUUNIVERSITY本科畢業(yè)論文某工廠有機(jī)廢氣處理設(shè)計(jì)學(xué)院名稱:環(huán)境學(xué)院專業(yè)班級(jí):14級(jí)環(huán)境工程學(xué)生姓名:李繼偉指導(dǎo)教師:解清杰江蘇大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)任務(wù)書學(xué)院環(huán)境班級(jí)環(huán)境工程學(xué)生李繼偉設(shè)計(jì)論文題目某工廠有機(jī)廢氣處理設(shè)計(jì)課題來(lái)源自選起止日期指導(dǎo)教師(簽名)解清杰教研室主任(簽名)論文依據(jù):某工廠設(shè)有噴漆生產(chǎn)線,噴漆廢氣用風(fēng)機(jī)將廢氣抽出室外經(jīng)風(fēng)管引至樓頂直接排放,不符合環(huán)保要求,因此對(duì)其廢氣進(jìn)行治理。排放的廢氣含有大量的白色油狀污染物主要含有“三苯”廢氣(苯、甲苯和二甲苯),該廢氣污染物不僅對(duì)環(huán)境造成污染,而且對(duì)人體有較大的危害作用,同時(shí)也會(huì)對(duì)周邊環(huán)境造成一定的影響。結(jié)合該廠的實(shí)際情況,為其提供如下設(shè)計(jì)方案。1.設(shè)計(jì)依據(jù)《中華人民共和國(guó)環(huán)境保護(hù)法》;廠方提供的有關(guān)資料,治理要求及參考原始技術(shù)資料、圖紙;相關(guān)文獻(xiàn),技術(shù)資料、技術(shù)規(guī)范、產(chǎn)品說(shuō)明書;排放標(biāo)準(zhǔn)參照達(dá)到GB16297-1996《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》中二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)廠方的環(huán)保審批文件;對(duì)治理同類廢氣的工程經(jīng)驗(yàn)及工程實(shí)例;《環(huán)境工程設(shè)計(jì)手冊(cè)》;《廢氣監(jiān)測(cè)分析方法》;《工業(yè)企業(yè)電氣設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》2.設(shè)計(jì)要求整個(gè)工程布局合理可靠的工藝和先進(jìn)的設(shè)備,確保處理裝置運(yùn)行穩(wěn)定,廢氣達(dá)標(biāo)排放,流程簡(jiǎn)單,外形整潔美觀;操作、維護(hù)簡(jiǎn)單;充分考慮經(jīng)濟(jì)性,控制一次性投資,降低運(yùn)行費(fèi)用。任務(wù)要求:完成相關(guān)文獻(xiàn)綜述的撰寫工作(不少于5000字)。完成設(shè)計(jì)論文的撰寫(15000字以上)。3、完成相關(guān)設(shè)計(jì)圖紙(A1三張)。畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)進(jìn)度計(jì)劃:起止日期工作內(nèi)容備注第一周第二、三周第四、五周第六周第七至十一周第十二至十四周第十五周選題,確定畢設(shè)題目資料收集與整理文獻(xiàn)綜述撰寫工藝流程說(shuō)明工藝流程主要設(shè)備選型及計(jì)算完成整個(gè)工程圖紙繪制,整理計(jì)算書和說(shuō)明書畢業(yè)答辯摘要大氣污染是我國(guó)目前最突出的環(huán)境問(wèn)題之一,工業(yè)廢氣是大氣污染物的重要來(lái)源。大量工業(yè)廢氣排入大氣,必然使大氣環(huán)境質(zhì)量下降,給人體健康帶來(lái)嚴(yán)重危害。本設(shè)計(jì)利用填料式氫氧化鈉洗滌和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。選用填料式吸收塔氣液之間擾動(dòng)劇烈,吸收阻力小,吸收效率高,操作穩(wěn)定有合適的彈性。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)。本設(shè)計(jì)主要設(shè)計(jì)五部分內(nèi)容,包括有機(jī)廢氣的收集、有機(jī)廢氣的處理、連接管道的設(shè)計(jì)計(jì)算、輔助設(shè)備的設(shè)計(jì)計(jì)算以及相關(guān)設(shè)計(jì)圖的繪制。其中還介紹了有機(jī)廢氣污染現(xiàn)狀與危害,處理的工藝流程和原理、相關(guān)的各種標(biāo)準(zhǔn)規(guī)則,以及設(shè)備的選型與尺寸的計(jì)算和簡(jiǎn)要介紹了活性炭的再生。關(guān)鍵詞:工業(yè)有機(jī)廢氣;填料塔;固定床吸附器AbstractAirpollutionisoneofthecountry'smostprominentenvironmentalissue,industrialemissionsareanimportantsourceofatmosphericpollutants.Alargenumberofindustrialemissionsintotheatmosphere,isboundtotheatmosphericenvironmentqualityandbringseriousharmtohumanhealth.Thisdesignusesapacked-typewashingofsodiumhydroxideandactivatedcarbonfixedbedadsorptionsystemofindustrialorganicwastegaspurification.Choosingpacked-typeabsorber,thedisturbancesbetweenthegas-liquidisviolented,absorptionofsmallresistance,absorptionofhighefficiency,stableoperation,andappropriateflexibility.Moreovertheprojectchooseactivatedcarbonassorbent,whichhaslargeadsorptionabilityandlowresistance.Thisdesignisdesignedoffiveparts,includingcollectionoforganicwastegas、processingoforganicwastegas、designandcalculationoftheconnectionpipe、designofauxiliaryequipmentandmappingoftherelevantdesign.ItalsodescribesthecurrentStatusandhazardsoforganicpollutionemissions,processingprocessandprinciples,Avarietyofrelatedstandardrules,andtheselectionandsizecalculationofequipmentandbriefintroductiontotheregenerationofactivatedcarbon.Keywords:volatieorganiccompounds;packedtower;thefixed-bedadsorptionsystem目錄TOC\o"1-4"\h\z\u6562第一章緒論 1268441.1概述 16457 132751 1119281.2有機(jī)廢氣治理技術(shù)現(xiàn)狀及進(jìn)展 223472 317630第二章設(shè)計(jì)參數(shù)及目標(biāo) 494422.1設(shè)計(jì)參數(shù) 4111042.2設(shè)計(jì)目標(biāo) 4309022.3設(shè)計(jì)內(nèi)容 412529第三章工藝流程說(shuō)明 580573.1工藝選擇 5262183.2工藝流程及說(shuō)明 64465第四章設(shè)計(jì)與計(jì)算 7108744.1集氣罩的設(shè)計(jì)計(jì)算 710074.1.1集氣罩氣流的流動(dòng)特性 7289434.1.2集氣罩的分類及設(shè)計(jì)原則 7183364.1.3集氣罩的選型 827664.2填料塔的設(shè)計(jì)計(jì)算 919096 95485填料吸收塔設(shè)計(jì)方案的確定 1025535[10] 1017410 1231357填料的類型和選擇 1326227散裝填料 1329905 144518 1526438 165688 177517 1786244.2.4.1填料塔參數(shù)確定 1716304.2.4.2填料塔床層壓降的計(jì)算 2016814.2.4.3填料塔附件選擇 21127274.2.4.4填料塔總壓降 21188714.3吸附塔的設(shè)計(jì)計(jì)算 218017 21184024.3.1.1吸附原理 212944 2272664.3.2.1吸附等溫線 2223417 25312844.3.4吸附器選擇的設(shè)計(jì)計(jì)算 2513936 2729471 28309374.3.7固定床吸附層高度的計(jì)算 2917544 3123123 31164084.4管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算 329289 3322123 331618 3315459 3316084 3410187第五章風(fēng)機(jī)和電機(jī)的選擇 34167565.1風(fēng)量計(jì)算 34180405.2風(fēng)壓計(jì)算 3447025.3風(fēng)機(jī)型號(hào) 35274015.4電機(jī)型號(hào) 351125第六章煙囪的設(shè)計(jì) 3612576.1設(shè)計(jì)參數(shù) 36147296.2煙囪出口面積 36259356.3煙囪的內(nèi)徑 36117第七章工程造價(jià) 3785257.1工程造價(jià) 37160907.2運(yùn)行費(fèi)用核算 388484 3822499 3812157第八章結(jié)論 40141048.1結(jié)論 4012094參考文獻(xiàn) 4111100致謝 43第一章緒論1.1概述有機(jī)廢氣來(lái)源于石油和化工行業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中排放的廢氣,特點(diǎn)是數(shù)量較大,有機(jī)物含量波動(dòng)性大、可燃、有一定毒性,有的還有惡臭。石油和化工工廠及石化產(chǎn)品的存儲(chǔ)設(shè)施,印刷及其他與石油和化工有關(guān)的行業(yè),使用石油、石油化工產(chǎn)品的場(chǎng)合和燃料設(shè)備,以石油產(chǎn)品為燃料的各種交通工具都是有機(jī)廢氣的源頭。有機(jī)廢氣的來(lái)源和污染途徑見(jiàn)表1-1[1]。表1-1有機(jī)廢氣的來(lái)源和污染途徑[1]類型Type污染源Pollutionsources污染途徑Polltionpathways固定源Solidsources石油煉制、儲(chǔ)存、印刷、油漆、化工行業(yè)的有機(jī)原料及合成材料,農(nóng)藥、染料、涂料等化工產(chǎn)品,煉焦、固定燃燒裝置石油煉制過(guò)程,化工產(chǎn)品生產(chǎn)工藝中泄露、存儲(chǔ)設(shè)施中蒸發(fā),廢水有機(jī)物的蒸發(fā),油墨、涂料中有機(jī)物蒸發(fā),消毒劑、農(nóng)藥、染料等加工過(guò)程中有機(jī)物的蒸發(fā)、垃圾焚燒爐中不完全燃燒,飲食業(yè)煎、炸、烤類食物流動(dòng)源Mobilesources汽車、輪船、飛機(jī)曲軸箱漏氣、尾氣排放有機(jī)廢氣中的揮發(fā)性有機(jī)物稱為VOCs(Vlatileorganiccompounds),在涂裝、印刷、制鞋和化工生產(chǎn)的許多興業(yè)中,一些工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)工藝過(guò)程都會(huì)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)境中會(huì)產(chǎn)生以下幾個(gè)方面的影響:(1)VOCs是光化學(xué)反應(yīng)的前提,有陽(yáng)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;(2)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(jué),影響空氣質(zhì)量;(3)有些有毒的VOCs(如芳香烴等)氣體在環(huán)境中存在會(huì)損害人們的健康,長(zhǎng)時(shí)間暴露在污染空氣中會(huì)引發(fā)瘤變或引起其它嚴(yán)重疾病,如苯對(duì)骨髓的造血機(jī)能造成破壞,是一種致瘤物;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)致工人致死時(shí)間已發(fā)生過(guò)多起,而涂料工業(yè)使用的溶劑中,主要是甲苯、二甲苯和其他毒性有機(jī)物。光化學(xué)煙霧也會(huì)危害人的健康和植物的生長(zhǎng),在1965年日本各大城市頻繁發(fā)生光化學(xué)煙霧,1966年美國(guó)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(guó)政府的高度重視。美國(guó)環(huán)保署EPA(EnvironmentalProtectionAgency)定義的污染物中VOCs占了300多種,而美國(guó)1990年的《清潔空氣法》(CleanAirAct)要求減少90﹪排放量的189種毒性化學(xué)物中,70﹪屬于VOCs[2]。我國(guó)在1997年1月1日開始實(shí)施的《中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB16297-1996)也規(guī)定了苯、甲苯、氯化氫等排放較為嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn),如表1-2所示。表1-2幾種廢氣排放的二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)廢氣最高允許排放濃度苯甲苯氯化氫12401001.2有機(jī)廢氣治理技術(shù)現(xiàn)狀及進(jìn)展根據(jù)有機(jī)廢氣的成分特性,研究人員目前已經(jīng)研發(fā)了許多適用的治理技術(shù)。按照污染物的去向形式,可將有機(jī)廢氣治理技術(shù)分為兩大類:一是濃縮回收。濃縮回收是指采用吸收、吸附、冷凝、膜分離等方法將有機(jī)廢氣中低濃度的揮發(fā)性有機(jī)物濃縮回收再生;二是分解消除。分解消除是指利用光、電、熱、催化劑、等離子體或微生物等作用將有機(jī)廢氣中低濃度的揮發(fā)性有機(jī)物徹底分解轉(zhuǎn)化為水和二氧化碳等物質(zhì),從而達(dá)到去毒化的目的。在實(shí)際應(yīng)用中,工業(yè)有機(jī)廢氣處理常用的方法有吸附法、吸收法、催化燃燒法、熱力燃燒法等[3]。近年來(lái)又出現(xiàn)了一些新技術(shù),如生物法、電暈法、光分解法等離子體分解法。雖然有機(jī)廢氣治理技術(shù)目前已經(jīng)多樣化,但每種治理方法都存在一定的適用性和局限性,而且不同排放源的廢氣組成也千差萬(wàn)別。因此,對(duì)于企業(yè)來(lái)說(shuō),統(tǒng)籌考慮有機(jī)污染物的種類、性質(zhì)、濃度、凈化要求和經(jīng)濟(jì)性等因素,綜合選擇適當(dāng)?shù)挠袡C(jī)廢氣治理方法顯得至關(guān)重要。解決有機(jī)廢氣的污染,最根本的方法是工藝改革。采用無(wú)害涂料。無(wú)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(wèn)題。目前國(guó)內(nèi)常采用的三種凈化方法分析比較見(jiàn)表1-3。表1-3國(guó)內(nèi)外有機(jī)廢氣常用處理方法的優(yōu)缺點(diǎn)比較[3]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.凈化廢氣前,需要進(jìn)行預(yù)處理2.僅限于低濃度3.設(shè)備龐大催化燃燒法1.設(shè)備簡(jiǎn)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面異物附著,易失效液體吸收法1.操作流程簡(jiǎn)單,吸附價(jià)格便宜2.凈化氣體不需要預(yù)處理3.建造快、占地1.后處理大、費(fèi)用高2.對(duì)溶劑成分處理量大第二章設(shè)計(jì)參數(shù)及目標(biāo)2.1設(shè)計(jì)參數(shù)(1)設(shè)計(jì)范圍:有機(jī)廢氣;(2)處理風(fēng)量:10000m3/h;(3)廢氣溫度:25℃;(4)凈化率:90%;(5)排氣筒高度:15m;(6)排放濃度:達(dá)到GB16297-1996《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》中二級(jí)標(biāo)準(zhǔn);(7)進(jìn)氣參數(shù):苯100mg/m3,甲苯80mg/m3,氯化氫1000mg/m3。2.2設(shè)計(jì)目標(biāo)(1)嚴(yán)格執(zhí)行國(guó)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(guó)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;(3)本處理工藝運(yùn)行安全可靠,處理效果好,維護(hù)簡(jiǎn)單方便;(4)采用低耗能、地運(yùn)行費(fèi)用、基建投資少、維護(hù)管理方便;(5)工藝設(shè)計(jì)與設(shè)備選型能夠在生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程中有較大的調(diào)節(jié)余地;(6)排放標(biāo)準(zhǔn):苯12mg/m3,甲苯40mg/m3,氯化氫100mg/m3。2.3設(shè)計(jì)內(nèi)容引用標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計(jì)規(guī)范等引用標(biāo)準(zhǔn)GB16297-1996《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》;引用標(biāo)準(zhǔn)GB50316-2000《工業(yè)金屬管道設(shè)計(jì)規(guī)范》;引用手冊(cè)環(huán)境保護(hù)設(shè)備選用手冊(cè)。第三章工藝流程說(shuō)明3.1工藝選擇處理工藝的選擇,應(yīng)根據(jù)氣量的大小、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)型等條件全面考慮,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。氯化氫是無(wú)色而有刺激性氣味的氣體[4]。氯化氫水溶液為鹽酸,純鹽酸為無(wú)色液體,在空氣中冒霧(由于鹽酸有強(qiáng)揮發(fā)性),有刺鼻酸味。粗鹽酸因含雜質(zhì)氯化鐵而帶黃色。它易溶于水,在0℃時(shí),1體積的水大約能溶解500體積的氯化氫。氯化氫的水溶液呈酸性,叫做氯化酸,習(xí)慣上叫鹽酸。根據(jù)氯化氫的氣體性質(zhì),采用液體吸收法凈化,凈化效率為95%。苯,分子式C6H6,分子量78.11,相對(duì)密度(0.8794(20℃))比水輕,且不溶于水,因此可以漂浮在水面上。苯的熔點(diǎn)是5.51℃,沸點(diǎn)為80.1℃,燃點(diǎn)為562.22℃,在常溫常壓下是無(wú)色透明的液體,并具強(qiáng)烈的特殊芳香氣味。因此,苯遇熱、明火易燃燒、爆炸,苯蒸氣與空氣混合物的爆炸限是1.4~8.0%。常態(tài)下,苯的蒸氣密度為2.77,蒸氣壓13.33kPa(26.1℃)。苯是常用的有機(jī)溶劑,不溶于水,能與乙醇、氯仿、乙醚、二硫化碳、四氯化碳、冰醋酸、丙酮、油等混溶,因此常用作合成化學(xué)制品和制藥的中間體及溶劑。苯能與氧化劑發(fā)生劇烈反應(yīng),如五氟化溴、氯氣、三氧化鉻、高氯酸、硝酰、氧氣、臭氧、過(guò)氯酸鹽、(三氯化鋁+過(guò)氯酸氟)、(硫酸+高錳酸鹽)、過(guò)氧化鉀、(高氯酸鋁+乙酸)、過(guò)氧化鈉等。甲苯是有機(jī)化合物,屬芳香烴,分子式為C6H5CH3。在常溫下呈液體狀,無(wú)色、易燃。它的沸點(diǎn)為110.8℃,凝固點(diǎn)為-95℃,密度為0.866g/m3。甲苯溫度計(jì)正是利用了它的凝固點(diǎn)比水很低,可以在高寒地區(qū)使用;而它的沸點(diǎn)又比水的沸點(diǎn)高,可以測(cè)110.8℃以下的溫度。因此從測(cè)溫范圍來(lái)看,它優(yōu)于水銀溫度計(jì)和酒精溫度計(jì)。另外甲苯比較便宜,故甲苯溫度計(jì)比水銀溫度計(jì)也便宜。甲苯不溶于水,但溶于乙醇和苯的溶劑中。甲苯容易發(fā)生氯化,生成苯—氯甲烷或苯三氯甲烷,它們都是工業(yè)上很好的溶劑;它還容易硝化,生成對(duì)硝基甲苯或鄰硝基甲苯,它們都是染料的原料;它還容易磺化,生成鄰甲苯磺酸或?qū)妆交撬幔鼈兪亲鋈玖匣蛑铺蔷脑?。甲苯的蒸汽與空氣混合形成爆炸性物質(zhì),因此它可以制造梯思梯炸藥。根據(jù)苯和甲苯的性質(zhì)我們采取活性炭吸附法進(jìn)行凈化,凈化效率達(dá)95%[5]。3.2工藝流程及說(shuō)明1.集氣罩2.填料塔3.吸附塔4.離心風(fēng)機(jī)5.提供蒸汽風(fēng)機(jī)6.煙囪圖3-1工藝流程圖該處理工藝系統(tǒng)組合十分緊湊,集吸收-吸附-脫附于一體。在生產(chǎn)過(guò)程所產(chǎn)生的廢氣主要為氯化氫、苯、甲苯等,根據(jù)氯化氫及苯類性質(zhì),本方案采用氫氧化鈉作為吸收劑和活性炭作為吸附劑對(duì)廢氣進(jìn)行吸收處理。配置一臺(tái)填料塔和二臺(tái)吸附床(當(dāng)一臺(tái)吸附床的有機(jī)物達(dá)到規(guī)定的吸附量時(shí),換到另一臺(tái)吸附床進(jìn)行吸附凈化操作,同時(shí)對(duì)前面一天吸附床進(jìn)行脫附再生。)。生產(chǎn)中揮發(fā)出來(lái)的廢氣,通過(guò)集氣罩收集,將其送到填料塔以氫氧化鈉作為吸收劑,在塔內(nèi)的氣體從下到上通過(guò)吸收劑對(duì)氣體進(jìn)行處理,處理后的氣體從塔上方排出后進(jìn)入吸附塔以活性炭作為吸附劑,在塔內(nèi)的氣體從下到上通過(guò)活性炭濾層對(duì)氣體進(jìn)行處理,凈化后的氣體經(jīng)過(guò)風(fēng)機(jī)打到煙囪。如圖3-1所示第四章設(shè)計(jì)與計(jì)算4.1集氣罩的設(shè)計(jì)計(jì)算該系統(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。集氣罩,是煙氣凈化系統(tǒng)污染源的收集裝置,可將粉塵及氣體污染源導(dǎo)入凈化系統(tǒng),同時(shí)防止其向生產(chǎn)車間及大氣擴(kuò)散,造成污染。其性能對(duì)凈化系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)有直接的影響。由于污染源設(shè)備結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)操作工藝的不同、集氣罩的形式是多種多樣的。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)量過(guò)的最佳的控制效果;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)[6][7]。4.1.1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:一種是吸氣口氣流的吸入流動(dòng);另一種是吹起口氣流的吹出流動(dòng)。了解吸入氣流、吹出氣流及兩種氣流合成的吹吸氣流的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,是合理設(shè)計(jì)和使用集氣罩的基礎(chǔ)。吸入氣流和吹出氣流的流動(dòng)特性是不同的。吹出氣流在較遠(yuǎn)處仍舊能保持其能量密度,吸入氣流則在離吸氣口不遠(yuǎn)處其能量密度急劇下降。這亦表明,吹出氣流的控制能力大,而吸入氣流則有利于接受。因此,可以利用吹出氣流作為動(dòng)力,把污染物輸送到吸氣口再捕集,或者利用吹出氣流阻擋、控制污染物的擴(kuò)散。4.1.2集氣罩的分類及設(shè)計(jì)原則集氣罩的種類繁多,應(yīng)用廣泛。按其氣流流動(dòng)的方式可分為兩大類: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)位置及密閉情況,還可將吸氣式集氣罩分為:密閉式、排氣柜、外部集氣罩、接受式集氣罩等。其集氣罩的設(shè)計(jì)原則為:(1)集氣罩應(yīng)盡可能將污染源包圍起來(lái),使污染物的擴(kuò)散限制在最小的范圍內(nèi),以便防止橫向氣流的干擾,減少排氣量;(2)集氣罩的吸氣方向盡可能與污染氣流運(yùn)動(dòng)方向一致,充分利用污染氣流的初始動(dòng)能;(3)在保證控制污染的條件下,盡量減少集氣罩的開口面積,以減少排風(fēng)量;(4)集氣罩的吸氣氣流不允許經(jīng)過(guò)人的呼吸區(qū)再進(jìn)入罩內(nèi);(5)集氣罩的結(jié)構(gòu)不應(yīng)妨礙人工操作和設(shè)備檢修。4.1.3集氣罩的選型由于受工藝條件限制,一般產(chǎn)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)橫向氣流干擾較小,可采用外部集氣罩的上部傘形罩,如圖4-1所示.圖4-1集氣罩外形圖其基本參數(shù)如下:排風(fēng)量:Q=10000m3∕h,鋼板制圓形風(fēng)管,取風(fēng)速12m/s罩口速度:對(duì)照表4-1,確定v=0.8m/s表4-1集氣罩罩口速度[8]條件舉例罩口速度,m/s揚(yáng)塵速度極低,沒(méi)有干擾氣流(1)煙塵從敞口容器外溢(2)液面蒸發(fā)(3)浸槽0.25~0.5揚(yáng)塵低速飛散,無(wú)干擾氣流(1)噴漆(2)酸洗(3)焊接0.5~1.0揚(yáng)塵較高速飛散,有較小干擾氣流(1)開煉機(jī)、密煉機(jī)(2)裝袋、裝桶(3)解包車1.0~2.5揚(yáng)塵高速飛散,有干擾氣流(1)噴砂(2)粉磨機(jī)(3)砂輪機(jī)2.5~10罩口面積:(4-1)罩口直徑:(4-2)罩口直邊長(zhǎng)度:(4-3)罩口敞開面周長(zhǎng):(4-4)罩口喇叭口長(zhǎng)度:取(4-5)罩的擴(kuò)張角:(4-6)圓形工作臺(tái)特征尺寸:(4-7)工作臺(tái)至地面高度:(4-8)(4-9)污染源至罩口高度:(4-10)4.2填料塔的設(shè)計(jì)計(jì)算填料塔[6][7][9]是以塔內(nèi)的填料作為氣液兩相間接觸構(gòu)件的傳質(zhì)設(shè)備。填料塔的塔身是一直立式圓筒,底部裝有填料支承板,填料以亂堆或整砌的方式放置在支承板上。填料的上方安裝填料壓板,以防被上升氣流吹動(dòng)。液體從塔頂經(jīng)液體分布器噴淋到填料上,并沿填料表面流下。氣體從塔底送入,經(jīng)氣體分布裝置(小直徑塔一般不設(shè)氣體分布裝置)分布后,與液體呈逆流連續(xù)通過(guò)填料層的空隙,在填料表面上,氣液兩相密切接觸進(jìn)行傳質(zhì)。填料塔屬于連續(xù)接觸式氣液傳質(zhì)設(shè)備,兩相組成沿塔高連續(xù)變化,在正常操作狀態(tài)下,氣相為連續(xù)相,液相為分散相。當(dāng)液體沿填料層向下流動(dòng)時(shí),有逐漸向塔壁集中的趨勢(shì),使得塔壁附近的液流量逐漸增大,這種現(xiàn)象稱為壁流。壁流效應(yīng)造成氣液兩相在填料層中分布不均,從而使傳質(zhì)效率下降。因此,當(dāng)填料層較高時(shí),需要進(jìn)行分段,中間設(shè)置再分布裝置。液體再分布裝置包括液體收集器和液體再分布器兩部分,上層填料流下的液體經(jīng)液體收集器收集后,送到液體再分布器,經(jīng)重新分布后噴淋到下層填料上。填料塔具有生產(chǎn)能力大,分離效率高,壓降小,持液量小,操作彈性大等優(yōu)點(diǎn)。填料塔也有一些不足之處,如填料造價(jià)高;當(dāng)液體負(fù)荷較小時(shí)不能有效地潤(rùn)濕填料面,使傳質(zhì)效率降低;不能直接用于有懸浮物或容易聚合的物料。填料吸收塔設(shè)計(jì)方案的確定[10](1)逆流操作。氣相自塔底進(jìn)入由塔頂排出,液相自塔頂進(jìn)入由塔底排出,此即逆流操作。逆流操作的特點(diǎn)是,傳質(zhì)平均推動(dòng)力大,傳質(zhì)速率快,分高效率高,吸收劑利用率高。工業(yè)生產(chǎn)中多采用逆流操作。(2)并流操作。氣液兩相均從塔頂流向塔底,此即并流操作。并流操作的特點(diǎn)是,系統(tǒng)不受液流限制,可提高操作氣速,以提高生產(chǎn)能力。并流操作通常用于以下情況:當(dāng)吸收過(guò)程的平衡曲線較平坦時(shí),流向?qū)ν苿?dòng)力影響不大;易溶氣體的吸收或處理的氣體不需吸收很完全;吸收劑用量特別大,逆流操作易引起液泛。(3)吸收劑部分再循環(huán)操作。在逆流操作系統(tǒng)中,用泵將吸收塔排出液體的一部分冷卻后與補(bǔ)充的新鮮吸收劑一同送回塔內(nèi),即為部分再循環(huán)操作。通常用于以下情況:當(dāng)吸收劑用量較小,為提高塔的液體噴淋密度;對(duì)于非等溫吸收過(guò)程,為控制塔內(nèi)的溫升,需取出一部分熱量。該流程特別適宜于相平衡常數(shù)m值很小的情況,通過(guò)吸收液的部分再循環(huán),提高吸收劑的使用效率。應(yīng)予指出,吸收劑部分再循環(huán)操作較逆流操作的平均推動(dòng)力要低,且需設(shè)置循環(huán)泵,操作費(fèi)用增加。(4)多塔串聯(lián)操作。若設(shè)計(jì)的填料層高度過(guò)大,或由于所處理物料等原因需經(jīng)常清理填料,為便于維修,可把填料層分裝在幾個(gè)串聯(lián)的塔內(nèi),每個(gè)吸收塔通過(guò)的吸收劑和氣體量都相等,即為多塔串聯(lián)操作。此種操作因塔內(nèi)需留較大空間,輸液、噴淋、支承板等輔助裝置增加,使設(shè)備投資加大。(5)串聯(lián)-并聯(lián)混合操作。若吸收過(guò)程處理的液量很大,如果用通常的流程,則液體在塔內(nèi)的噴淋密度過(guò)大,操作氣速勢(shì)必很小(否則易引起塔的液泛),塔的生產(chǎn)能力很低。實(shí)際生產(chǎn)中可采用氣相作串聯(lián)、液相作并聯(lián)的混合流程;若吸收過(guò)程處理的液量不大而氣相流量很大時(shí),可采用液相作串聯(lián)、氣相作并聯(lián)的混合流程。1.吸收塔2.貯槽3.泵4.冷卻器圖4-2逆流吸收塔圖4-3串聯(lián)逆流吸收塔流程1.吸收塔2.泵3.冷卻器1.吸收塔2.貯槽3.泵4.冷卻器5.換熱器6.解吸塔圖4-4吸收劑部分循環(huán)吸收塔圖4-5吸收劑部分循環(huán)的吸收解吸聯(lián)合流程本設(shè)計(jì)采用逆流裝置流程。吸收過(guò)程[11]是依靠氣體溶質(zhì)在吸收劑中的溶解來(lái)實(shí)現(xiàn)的,因此,吸收劑性能的優(yōu)劣,是決定吸收操作效果的關(guān)鍵之一,選擇吸收劑時(shí)應(yīng)著重考慮以下幾方面:(1)溶解度。吸收劑對(duì)溶質(zhì)組分的溶解度要大,以提高吸收速率并減少吸收劑的需用量。(2)選擇性。吸收劑對(duì)溶質(zhì)組分要有良好地吸收能力,而對(duì)混合氣體中的其他組分不吸收或吸收甚微,否則不能直接實(shí)現(xiàn)有效的分離。(3)揮發(fā)度要低。操作溫度下吸收劑的蒸氣壓要低,以減少吸收和再生過(guò)程中吸收劑的揮發(fā)損失。(4)粘度。吸收劑在操作溫度下的粘度越低,其在塔內(nèi)的流動(dòng)性越好,有助于傳質(zhì)速率和傳熱速率的提高。(5)其他。所選用的吸收劑應(yīng)盡可能滿足無(wú)毒性、無(wú)腐蝕性、不易燃易爆、不發(fā)泡、冰點(diǎn)低、價(jià)廉易得以及化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定等要求。一般說(shuō)來(lái),任何一種吸收劑都難以滿足以上所有要求,選用時(shí)應(yīng)針對(duì)具體情況和主要矛盾,既考慮工藝要求又兼顧到經(jīng)濟(jì)合理性。工業(yè)上常用的吸收劑列于表4-2。表4-2工業(yè)常用吸收劑[12]溶質(zhì)吸收劑氨水、硫酸丙酮蒸氣水氯化氫堿液二氧化碳水、堿液、碳酸丙烯酯二氧化硫水硫化氫堿液、砷堿液、有機(jī)溶劑苯蒸氣煤油、洗油丁二烯乙醇、乙腈二氯乙烯煤油一氧化碳銅氨液本設(shè)計(jì)選用5%的NaOH。(1)操作溫度的確定。由吸收過(guò)程的氣液平衡關(guān)系可知,溫度降低可增加溶質(zhì)組分的溶解度,即低溫有利于吸收,但操作溫度的低限應(yīng)由吸收系統(tǒng)的具體情況決定。例如水吸收CO2的操作中用水量極大,吸收溫度主要由水溫決定,而水溫又取決于大氣溫度,故應(yīng)考慮夏季循環(huán)水溫高時(shí)補(bǔ)充一定量地下水以維持適宜溫度。(2)操作壓力的確定。由吸收過(guò)程的氣液平衡關(guān)系可知,壓力升高可增加溶質(zhì)組分的溶解度,即加壓有利于吸收。但隨著操作壓力的升高,對(duì)設(shè)備的加工制造要求提高,且能耗增加,因此需結(jié)合具體工藝條件綜合考慮,以確定操作壓力[13]。填料的類型和選擇塔填料(簡(jiǎn)稱為填料)是填料塔中氣液接觸的基本構(gòu)件,其性能的優(yōu)劣是決定填料塔操作性能的主要因素,因此,塔填料的選擇是填料塔設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)。填料的種類很多,根據(jù)裝填方式的不同,可分為散裝填料和規(guī)整填料兩大類。散裝填料散裝填料[14]是一個(gè)個(gè)具有一定幾何形狀和尺寸的顆粒體,一般以隨機(jī)的方式堆積在塔內(nèi),又稱為亂堆填料或顆粒填料。散裝填料根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)不同,又可分為環(huán)形填料、鞍形填料。環(huán)鞍形填料及球形填料等?,F(xiàn)介紹幾種較典型的散裝填料。(1)拉西環(huán)填料。拉西環(huán)填料是最早提出的工業(yè)填料,其結(jié)構(gòu)為外徑與高度相等的圓環(huán),可用陶瓷、塑料、金屬等材質(zhì)制造。拉西環(huán)填料的氣液分布較差,傳質(zhì)效率低,阻力大,通量小,目前工業(yè)上已很少應(yīng)用。圖4-6拉西環(huán)填料圖4-7鮑爾環(huán)填料圖4-8階梯環(huán)填料(2)鮑爾環(huán)填料。鮑爾環(huán)是在拉西環(huán)的基礎(chǔ)上改進(jìn)而得。其結(jié)構(gòu)為在拉西環(huán)的側(cè)壁上開出兩排長(zhǎng)方形的窗孔,被切開的環(huán)壁的一側(cè)仍與壁面相連,另一側(cè)向環(huán)內(nèi)彎曲,形成內(nèi)伸的舌葉,諸舌葉的側(cè)邊在環(huán)中心相搭,可用陶瓷、塑料、金屬等材質(zhì)制造。鮑爾環(huán)由于環(huán)壁開孔,大大提高了環(huán)內(nèi)空間及環(huán)內(nèi)表面的利用率,氣流阻力小,液體分布均勻。與拉西環(huán)相比,其通量可增加50%以上,傳質(zhì)效率提高30%左右。鮑爾環(huán)是目前應(yīng)用較廣的填料之一。(3)階梯環(huán)填料。階梯環(huán)是對(duì)鮑爾環(huán)的改進(jìn)。與鮑爾環(huán)相比,階梯環(huán)高度減少了一半,并在一端增加了一個(gè)錐形翻邊。由于高徑比減少,使得氣體繞填料外壁的平均路徑大為縮短,減少了氣體通過(guò)填料層的阻力。錐形翻邊不僅增加了填料的機(jī)械強(qiáng)度,而且使填料之間由線接觸為主變成以點(diǎn)接觸為主,這樣不但增加了填料間的空隙,同時(shí)成為液體沿填料表面流動(dòng)的匯集分散點(diǎn),可以促進(jìn)液膜的表面更新,有利于傳質(zhì)效率的提高。階梯環(huán)的綜合性能優(yōu)于鮑爾環(huán),成為目前所使用的環(huán)形填料中最為優(yōu)良的一種。(4)弧鞍填料?;“疤盍蠈侔靶翁盍系囊环N,其形狀如同馬鞍,一般采用瓷質(zhì)材料制成?;“疤盍系奶攸c(diǎn)是表面全部敞開,不分內(nèi)外,液體在表面兩側(cè)均勻流動(dòng),表面利用率高,流道呈弧形,流動(dòng)阻力小。其缺點(diǎn)是易發(fā)生套疊,致使一部分填料表面被重合,使傳質(zhì)效率降低?;“疤盍蠌?qiáng)度較差,容易破碎,工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用不多。(5)矩鞍填料。將弧鞍填料兩端的弧形面改為矩形面,且兩面大小不等,即成為矩鞍填料。矩鞍填料堆積時(shí)不會(huì)套疊,液體分布較均勻。矩鞍填料一般采用瓷質(zhì)材料制成,其性能優(yōu)于拉西環(huán)。目前,國(guó)內(nèi)絕大多數(shù)應(yīng)用瓷拉西環(huán)的場(chǎng)合,均已被瓷矩鞍填料所取代。(6)環(huán)矩鞍填料。環(huán)矩鞍填料(國(guó)外稱為Intalox)是兼顧環(huán)形和鞍形結(jié)構(gòu)特點(diǎn)而設(shè)計(jì)出的一種新型填料,該填料一般以金屬材質(zhì)制成,故又稱為金屬環(huán)矩鞍填料。環(huán)矩鞍填料將環(huán)形填料和鞍形填料兩者的優(yōu)點(diǎn)集于一體,其綜合性能優(yōu)于鮑爾環(huán)和階梯環(huán),是工業(yè)應(yīng)用最為普遍的一種金屬散裝填料。規(guī)整填料是按一定的幾何圖形排列,整齊堆砌的填料。規(guī)整填料種類很多,根據(jù)其幾何結(jié)構(gòu)可分為格柵填料、波紋填料、脈沖填料等,工業(yè)上應(yīng)用的規(guī)整填料絕大部分為波紋填料。波紋填料按結(jié)構(gòu)分為網(wǎng)波紋填料和板波紋填料兩大類,可用陶瓷、塑料、金屬等材質(zhì)制造。加工中,波紋與塔軸的傾角有30°和45°兩種,傾角為30°以代號(hào)BX(或X)表示,傾角為45°以代號(hào)CY(或Y)表示。(1)金屬絲網(wǎng)波紋填料是阿波紋填料的主要形式,是由金屬絲網(wǎng)制成的。其特點(diǎn)是壓降低。分離效率高,特別適用于精密精餾及真空精餾裝置,為難分離物系、熱敏性物系的精餾提供了有效的手段。盡管其造價(jià)高,但因性能優(yōu)良仍得到了廣泛的應(yīng)用。(2)金屬板波紋填料是板波紋填料的主要形式。該填料的波紋板片上沖壓有許多φ4mm~φ6mm的小孔,可起到粗分配板片上的液體。加強(qiáng)橫向混合的作用。波紋板片上軋成細(xì)小溝紋,可起到細(xì)分配板片上的液體、增強(qiáng)表面潤(rùn)濕性能的作用。金屬孔板波紋填料強(qiáng)度高,耐腐蝕性強(qiáng),特別適用于大直徑塔及氣液負(fù)荷較大的場(chǎng)合。(3)波紋填料的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊,阻力小,傳質(zhì)效率高,處理能力大,比表面積大。其缺點(diǎn)是不適于處理粘度大、易聚合或有懸浮物的物料,且裝卸、清理困難,造價(jià)高。填料的選擇包括確定填料的種類、規(guī)格及材質(zhì)等。所選填料既要滿足生產(chǎn)工藝的要求,又要使設(shè)備投資和操作費(fèi)用較低。填料種類的選擇要考慮分離工藝的要求,通常考慮以下幾個(gè)方面:(1)傳質(zhì)效率。傳質(zhì)效率即分離效率,它有兩種表示方法:一是以理論級(jí)進(jìn)行計(jì)算的表示方法,以每個(gè)理論級(jí)當(dāng)量的填料層高度表示,即HETP值;另一是以傳質(zhì)速率進(jìn)行計(jì)算的表示方法,以每個(gè)傳質(zhì)單元相當(dāng)?shù)奶盍蠈痈叨缺硎荆碒TU值。在滿足工藝要求的前提下,應(yīng)選用傳質(zhì)效率高,即HETP(或HTU值)低的填料。對(duì)于常用的工業(yè)填料,其HETP(或HTU)值可由有關(guān)手冊(cè)或文獻(xiàn)中查到,也可通過(guò)一些經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)估算。(2)通量。在相同的液體負(fù)荷下,填料的泛點(diǎn)氣速愈高或氣相動(dòng)能因子愈大,則通量愈大,塔的處理能力亦越大。因此,在選擇填料種類時(shí),在保證具有較高傳質(zhì)效率的前提下,應(yīng)選擇具有較高泛點(diǎn)氣速或氣相動(dòng)能因子的填料。對(duì)于大多數(shù)常用填料,其泛點(diǎn)氣速或氣相動(dòng)能因子可由有關(guān)手冊(cè)或文獻(xiàn)中查到,也可通過(guò)一些經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)估算。(3)填料層的壓降。填料層的壓降是填料的主要應(yīng)用性能,填料層的壓降愈低,動(dòng)力消耗越低,操作費(fèi)用愈小。選擇低壓降的填料對(duì)熱敏性物系的分離尤為重要。比較填料的壓降有兩種方法,一是比較填料層單位高度的壓降△P/Z;另一是比較填料層單位傳質(zhì)效率的比壓降△P/NT。填料層的壓降可用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算,亦可從有關(guān)圖表中查出。(4)填料的操作性能。填料的操作性能主要指操作彈性、抗污堵性及抗熱敏性等。所選填料應(yīng)具有較大的操作彈性,以保證塔內(nèi)氣液負(fù)荷發(fā)生波動(dòng)時(shí)維持操作穩(wěn)定。同時(shí),還應(yīng)具有一定的抗污堵、抗熱敏能力,以適應(yīng)物料的變化及塔內(nèi)溫度的變化。此外,所選的填料要便于安裝、拆卸和檢修。通常,散裝填料與規(guī)整填料的規(guī)格表示方法不同,選擇的方法亦不盡相同,現(xiàn)分別加以介紹。散裝填料規(guī)格的選擇。散裝填料的規(guī)格通常是指填料的公稱直徑。工業(yè)塔常用的散裝填料主要有DN16、DN25、DN38、DN50、DN76等幾種規(guī)格。同類填料,尺寸越小,分離效率越高,但阻力增加,通量減小,填料費(fèi)用也增加很多。而大尺寸的填料應(yīng)用于小直徑塔中,又會(huì)產(chǎn)生液體分布不良及嚴(yán)重的壁流,使塔的分離效率降低。因此,對(duì)塔徑與填料尺寸的比值要有一規(guī)定。選用時(shí)應(yīng)從分離要求、通量要求、場(chǎng)地條件、物料性質(zhì)及設(shè)備投資、操作費(fèi)用等方面綜合考慮,使所選填料既能滿足工藝要求,又具有經(jīng)濟(jì)合理性。應(yīng)予指出,一座填料塔可以選用同種類型、同一規(guī)格的填料,也可選用同種類型、不同規(guī)格的填料;可以選用同種類型的填料,也可以選用不同類型的填料;有的塔段可選用規(guī)整填料,而有的塔段可選用散裝填料。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)靈活掌握,根據(jù)技術(shù)經(jīng)濟(jì)統(tǒng)一的原則來(lái)選擇填料的規(guī)格。工業(yè)上,填料的材質(zhì)分為陶瓷、金屬和塑料三大類。(1)陶瓷填料。陶瓷填料具有良好的耐腐蝕性及耐熱性,一般能耐除氫氟酸以外的常見(jiàn)的各種無(wú)機(jī)酸、有機(jī)酸的腐蝕,對(duì)強(qiáng)堿介質(zhì),可以選用耐堿配方制造的耐堿陶瓷填料。陶瓷填料價(jià)格便宜,具有很好的表面潤(rùn)濕性能,工業(yè)上,主要用于氣體吸收、氣體洗滌、液體萃取等過(guò)程。陶瓷填料因其質(zhì)脆、易碎,不宜在高沖擊強(qiáng)度下使用。(2)金屬填料。金屬填料可用多種材質(zhì)制成,金屬材質(zhì)的選擇主要根據(jù)物系的腐蝕性和金屬材質(zhì)的耐腐蝕性來(lái)綜合考慮。碳鋼填料造價(jià)低,且具有良好的表面潤(rùn)濕性能,對(duì)于無(wú)腐蝕或低腐蝕性物系應(yīng)優(yōu)先考慮使用;鈦材、特種合金鋼等材質(zhì)制成的填料造價(jià)極高,一般只在某些腐蝕性極強(qiáng)的物系下使用;不銹鋼填料耐腐蝕性強(qiáng),一般能耐除Cl-以外常見(jiàn)物系的腐蝕,但其造價(jià)較高。金屬填料可制成薄壁結(jié)構(gòu)(0.2~1.0mm),與同種類型、同種規(guī)格的陶瓷、塑料填料相比,它的通量大、氣體阻力小,且具有很高的抗沖擊性能,能在高溫、高壓、高沖擊強(qiáng)度下使用,工業(yè)應(yīng)用主要以金屬填料為主。(3)塑料填料。塑料填料的材質(zhì)主要包括聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)及聚氯乙烯(PVC)等,國(guó)內(nèi)一般多采用聚丙烯材質(zhì)。塑料填料的耐腐蝕性能較好,可耐一般的無(wú)機(jī)酸、堿和有機(jī)溶劑的腐蝕。其耐溫性良好,可長(zhǎng)期在100℃以下使用。聚丙烯填料在低溫(低于0℃)時(shí)具有冷脆性,在低于0℃的條件下使用要慎重,可選用耐低溫性能好的聚氯乙烯填料。塑料填料具有質(zhì)輕。價(jià)廉、耐沖擊、不易破碎等優(yōu)點(diǎn),多用于吸收、解吸、萃取、除塵等裝置中。塑料填料的缺點(diǎn)是表面潤(rùn)濕性能差,在某些特殊應(yīng)用場(chǎng)合,需要對(duì)其表面進(jìn)行處理,以提高表面潤(rùn)濕性能。4.2.4.1填料塔參數(shù)確定(1)填料的規(guī)格及相關(guān)參數(shù)本設(shè)計(jì)擬選用50×50×4.5規(guī)格陶瓷鮑爾環(huán)填料(亂堆)。填料參數(shù)為:(2)計(jì)算泛點(diǎn)氣速uf本設(shè)計(jì)采用質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%的NaOH為吸收液(參數(shù)近似取水的物理參數(shù))。取液氣比因,即(4-11)所以(4-12)查??颂赝ㄓ藐P(guān)聯(lián)圖知(4-13)圖4-9埃克特關(guān)聯(lián)圖吸收液溫度為20℃,μL=1mPa·s可得(4-14)(3)計(jì)算操作氣速u操作氣速為(4-15)(4)計(jì)算塔徑填料塔中的混合氣體體積流量為(4-16)取D=1.2m(4-17)(5)利用圓整后的塔徑重新計(jì)算操作氣速u(4-18)(6)校核填料直徑與塔體直徑的比符合要求(4-19)(7)校核填料塔的噴淋密度當(dāng)填料時(shí),填料最小潤(rùn)濕率為填料層高度的計(jì)算:由設(shè)計(jì)資料得(4-20)當(dāng)?shù)卮髿鈮海?-21)入塔氣體中污染物體積含量(4-22)出塔氣體中污染物體積含量(4-23)則入塔氣體中污染物的分壓(4-24)則出塔氣體中污染物的分壓(4-25)吸收液中活性則組分的臨界濃度(4-26)填料塔液相進(jìn)口的臨界濃度(4-27)填料塔液相進(jìn)口的臨界濃度(4-28)液相進(jìn)口處活性組分的濃度(4-29)液相總(4-30)由物料平衡式知得(4-31)即(4-32)則(4-33)因,所以塔中反應(yīng)為界面反應(yīng)。求25℃時(shí)氣體的摩爾體積V因,則(4-34)得(4-35)氣體的摩爾流率:(4-36)流體的摩爾流率:(4-37)填料塔床層高:取5.5m(4-38)4.2.4.2填料塔床層壓降的計(jì)算(4-39)查??颂赝ㄓ藐P(guān)聯(lián)圖知:由于前已計(jì)算橫坐標(biāo)為0.160,查??颂赝ㄓ藐P(guān)聯(lián)圖可知填料塔床層壓降:=2000pa(4-40)4.2.4.3填料塔附件選擇(1)選用斜口氣體分布器,進(jìn)口管直徑450mm,進(jìn)口風(fēng)速17.48m/s,阻力約500Pa;(2)選用柵板支承板,阻力約200Pa;(3)選用多孔盤管式液體分布器,阻力約為50Pa;(4)選用液封排液裝置;(5)選用折板除霧器,出口管直徑250mm,阻力約100Pa。4.2.4.4填料塔總壓降(4-41)4.3吸附塔的設(shè)計(jì)計(jì)算4.3.1.1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可以被吸引到固體表面并濃集其上,此現(xiàn)象稱為吸附,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)脫附,已恢復(fù)吸附劑的吸附能力,這個(gè)過(guò)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-再生-吸附的循環(huán)過(guò)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(méi)有嚴(yán)格的界限。兩者的主要區(qū)別見(jiàn)下表4-3[15]:表4-3兩種吸附比較性質(zhì)物理吸附化學(xué)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小(近于液化熱)大(近于反應(yīng)熱)選擇性無(wú)或很差較強(qiáng)可逆性可逆不可逆吸附平衡易達(dá)到不易達(dá)到吸附劑與吸附質(zhì)間的吸附力不強(qiáng),當(dāng)氣體中吸附質(zhì)分解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。4.3.2.1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)(4-42)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(cè)得如下關(guān)系:(1)當(dāng)保持T不變,可測(cè)得A與P的變化關(guān)系;(2)當(dāng)保持P不變,可測(cè)得A與T的變化關(guān)系;(3)當(dāng)保持A不變,可測(cè)得P與T的變化關(guān)系。依據(jù)上述變化關(guān)系,可分別會(huì)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(guò)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汽的吸附測(cè)定,吸附等溫線形式可歸納為六種基本類型。(1)朗格謬爾方程式朗格謬爾吸附理論假定:①吸附僅是單分子層的;②氣體分子在吸附劑表面上吸附于脫附呈動(dòng)態(tài)平衡;③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;④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)出朗格繆爾等溫式:(4-43)式中θ——吸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——?dú)庀喾謮?。朗格繆爾等溫式的另一種表現(xiàn)形式為:(4-44)式中Vm——單分子層覆蓋滿時(shí)(θ=1)的吸附量;V——在氣相分壓p下的吸附量。在壓力很低時(shí),或者吸附很難時(shí),,上式變成:(4-45)由朗格繆爾等溫式得到的結(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,朗格繆爾等溫式不能在較大的θ范圍內(nèi)與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相吻合。(2)弗羅因德利希方程式(4-46)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。費(fèi)羅因德利系等溫方程式只是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)式,它所適用的θ范圍比朗格繆爾式要大些,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(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)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)B·E·T方程由于朗格繆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B·E·T理論。它除了接受朗格繆爾理論地幾條假定,即固體表面是均勻的,被吸附分子不受其他分子的影響,吸附與脫附在吸附表面達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡以外,還以為在吸附劑表面吸附了一層分子以后,由于范德華力的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:(4-47)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;Po——實(shí)際溫度下氣體的飽和蒸汽壓;C——與氣體有關(guān)的常數(shù)。很多實(shí)驗(yàn)證明,當(dāng)比壓P/Po在范圍內(nèi)時(shí),B·E·T公式是比較準(zhǔn)確的,在低壓下可以與朗格繆爾等溫式一致。吸附過(guò)程常需要較長(zhǎng)時(shí)間才能達(dá)到平衡,而在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中,兩項(xiàng)接觸時(shí)間是有限的。因此,吸附量取決于吸附速率,而吸附速率與吸附過(guò)程有關(guān),吸附過(guò)程可分為以下幾步:(1)外擴(kuò)散,吸附質(zhì)從氣流主體穿過(guò)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(guò)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(guò)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(lái)確定。4.3.4吸附器選擇的設(shè)計(jì)計(jì)算吸附器的設(shè)計(jì)計(jì)算因包括確定吸附器的形式,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(lái)考慮。對(duì)吸附器的基本要求:(1)具有足夠的過(guò)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)床和流化過(guò)程,相應(yīng)的三種吸附器的主要特點(diǎn)比較見(jiàn)表4-4:表4-4三種吸附器主要特點(diǎn)比較[16]類型主要特點(diǎn)比較固定床吸附器1.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉2.適用于小型、分散、間歇性的污染物治理3.媳婦和脫附交替進(jìn)行、間歇操作4.應(yīng)用廣泛移動(dòng)床吸附器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)重流化床吸附器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)生氣流分配不均勻現(xiàn)象。抽屜式的裝卸吸附劑方式非常方便,利于操作?;A(chǔ)運(yùn)行參數(shù)如下:處理風(fēng)量:10000m3/h吸附器外觀尺寸:L×B×H=5200×2600×3000mm材料:鋼板δ=4壓降:數(shù)量:兩臺(tái)并聯(lián),脫附吸附交替運(yùn)行如何選擇、使用和評(píng)價(jià)吸附劑,是吸附操作中必須解決的首要問(wèn)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。常用的吸附劑主要有:活性炭、硅膠、分子水沸石、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(lái)吸附回收空氣中有機(jī)溶劑和惡臭物質(zhì),在環(huán)境保護(hù)方面用來(lái)處理工業(yè)廢水和治理某些氣態(tài)污染物。在空氣凈化領(lǐng)域中普遍認(rèn)為大風(fēng)量、低濃度有機(jī)廢氣的凈化是個(gè)難題,這類廢氣的特點(diǎn)是排風(fēng)量大、廢氣中同時(shí)存在幾種污染物而且每種濃度都較低,一般在1g/m3以下,這種情況下采用回收或直接燃燒的方法是不經(jīng)濟(jì)的,為解決這一難題,筆者專門研制了蜂窩狀活性炭[17],并進(jìn)行了批量生采用吸附凈化、脫附再生和催化燃燒相結(jié)合的原理,設(shè)計(jì)了適合于大風(fēng)量、低濃度有機(jī)廢氣治理的設(shè)備。實(shí)際應(yīng)用表明蜂窩狀活性炭吸附性能好、脫附速率快,完全滿足了工藝使用要求。近年來(lái),隨著大風(fēng)量有機(jī)廢氣凈化裝置的大量推廣應(yīng)用,蜂窩狀活性炭的產(chǎn)量逐年增加,生產(chǎn)規(guī)模也不斷擴(kuò)大。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(jiàn)表4-5:表4-5蜂窩狀活性炭的性能表[18]性能TF-1TF-2外形尺寸(長(zhǎng)*寬*高)(mm)100*50*50100*50*50孔數(shù)(cm-2)1616孔壁厚(mm)0.50.5縱向耐奪強(qiáng)度(MPa)0.803.9橫向耐壓強(qiáng)度(MPa)0.321.1密度(g/cm3)0.4~0.50.4~0.5比表面積(m2/g)>700>700苯吸附率(%)著火點(diǎn)(-℃)>20>20著火點(diǎn)(℃)>550>550其吸附性能主要取決于它的幾個(gè)主要材料參數(shù)和過(guò)程參數(shù)[18]。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(guò)程參數(shù)包括流體流速、吸附質(zhì)的濃度、吸附能(吸附能取決于炭結(jié)構(gòu)和吸附的特征如分子量)。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)[19]。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[20]。對(duì)蜂窩狀活性炭來(lái)說(shuō),壁厚是一個(gè)非常重要的參數(shù),可以提高它的吸附效率。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?,蜂窩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。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(lái)的吸附位又可連續(xù)吸附,因此后壁蜂窩應(yīng)該具有更好的吸附效率和吸附容量[21]??账馑贋闅怏w通過(guò)吸附器整個(gè)橫截面的速度。空塔氣速的選擇,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(guò)大,則壓降會(huì)增大,使吸附效率受到影響。因此因選取合適的空塔氣速,最適宜空塔氣速為0.25~0.5m/s[22],依此經(jīng)驗(yàn)結(jié)論,本設(shè)計(jì)確定空塔氣速:U=0.38m/s。原始條件:處理風(fēng)量:Q=10000m3/h,設(shè)計(jì)溫度為35℃。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物理性質(zhì),查《化學(xué)原理》附錄9得以下數(shù)據(jù):空氣混合物性質(zhì):流體密度ρ=1.147Kg/m3,粘度為μ=1.94×105Pa.s比熱容為Cp=1.005KJ/(Kg,℃)吸附的蜂窩狀活性炭顆粒性質(zhì):平均直徑dp=0.003m,表觀密度ρs=670kg/m3,密度ρb=470Kg/m3,固定床孔隙率εf=0.5橫截面積:(4-48)4.3.7固定床吸附層高度的計(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)朗格繆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)間內(nèi)所吸附污染物的量為[23]:X=aSLρb(4-49)式中:X——在時(shí)間ξ內(nèi)的吸附量;a——靜活度,重量,﹪;S——吸附層的截面積,m3;L——吸附層高度,m;ρb——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(jiǎn)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(guò)算活性炭的作用時(shí)間進(jìn)行后處理的計(jì)算?;钚蕴康淖饔脮r(shí)間由下式算出[24]:(4-50)式中:V——活性炭的裝填量,C——進(jìn)口氣污染物的濃度,Q——?dú)饬髁?,T——活性炭的使用時(shí)間,hD——活性炭的堆密度W——活性炭原粒度的中重量穿透炭容,%(4-51)算出苯和甲苯每小時(shí)的排放量:“二苯”的濃度:(4-52)假設(shè)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:(4-53)(4-54)則在吸附作用時(shí)間內(nèi)的吸附量:(4-55)根據(jù)X=aSLρb得:(4-56)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,(4-57)吸附劑用量的計(jì)算吸附劑的用量M:(4-58)吸附劑本身占據(jù)體積:(4-59)吸附劑床層體積:(4-60)設(shè)計(jì)吸附床層尺寸為,則每塊塔板的截面積,取板上固定床高度,則吸附器中塔板數(shù):塊(4-61)考慮安裝的實(shí)際情況,得到固定床吸附裝置的實(shí)際尺寸取為:流體通過(guò)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,則可以直接用實(shí)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[25]:(4-62)根據(jù)活性炭的性能:(4-63)(4-64)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)到飽和時(shí),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。此外,還有一些其他的吸附劑脫附再生方法,如點(diǎn)解氧化再生法、微生物再生法和藥物再生法等[26]。本設(shè)計(jì)采用升溫吸附,即在等壓下升高吸附床層溫度,進(jìn)行吸附,然后降溫冷卻,重新吸附。吸附床的操作溫度為T1,原料中吸附質(zhì)的分壓為P1,當(dāng)吸附床達(dá)到飽和后,吸附劑吸附容量為x1,。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x2。升溫吸附可將吸附劑從T1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:(4-65)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(wú)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H2O/干空氣W——干燥時(shí)驅(qū)走的水分,kg由《化工原理》查表得,35℃時(shí)飽和水蒸氣蒸汽密度為0.03960,則(4-66)(2)加熱空氣所消耗的空氣熱含量:Q=l(I2-I1)W(4-67)式中:I2——由加熱器進(jìn)入吸附器的空氣熱含量,I1——進(jìn)入加熱器的空氣熱含量,設(shè)利用120℃的熱風(fēng)進(jìn)行吸附,查得35℃時(shí)干空氣的熱含量為1.005,120℃時(shí)為1.009,則:(4-68)4.4管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算只有通過(guò)各種管道把各種凈化裝置連接在一起才能組合成完整的凈化系統(tǒng),因此,管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)凈化系統(tǒng)設(shè)計(jì)中不可缺少的組成部分,合理地設(shè)計(jì)、施工和使用管道系統(tǒng),不僅能充分發(fā)揮凈化裝置的能效,而且直接關(guān)系到設(shè)計(jì)和運(yùn)轉(zhuǎn)的經(jīng)濟(jì)合理性。管道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)通常是在凈化系統(tǒng)中的各種裝置選定之后進(jìn)行的,主要包括管道系統(tǒng)的配置和管道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算等兩個(gè)方面的內(nèi)容。應(yīng)對(duì)所有管線通盤考慮,統(tǒng)一布置,盡量少占空間,力求簡(jiǎn)單、緊湊、平整、美觀,而且安裝、操作和檢修方便。為了便于管理和運(yùn)行調(diào)節(jié),管網(wǎng)系統(tǒng)不宜過(guò)大。同一系統(tǒng)的吸氣(塵)點(diǎn)不宜過(guò)多。同一系統(tǒng)有多個(gè)分支管時(shí),應(yīng)將這些分支管分組控制。在進(jìn)行管網(wǎng)配置時(shí),主要考慮的一個(gè)重要問(wèn)題就是要實(shí)現(xiàn)各分支管間的壓力平衡,以保證各吸氣點(diǎn)達(dá)到設(shè)計(jì)風(fēng)量,實(shí)現(xiàn)控制污染物擴(kuò)散的目的,為保證多分支管網(wǎng)中各分支管間的壓力平衡,常用的管網(wǎng)配置方式有以下三種:干管配管方式、個(gè)別配管方式和環(huán)狀配管方式。防止管道因溫度升高引起熱伸長(zhǎng)產(chǎn)生的應(yīng)力而遭到破壞所采取的措施。主要是利用管道彎曲管段的彈性變形或在管道上設(shè)置補(bǔ)償器。利用管道的彎曲管段(如L形或Z形,以及兩者的組合)的彈性變形來(lái)補(bǔ)償管道的熱伸長(zhǎng),稱自然補(bǔ)償,所能補(bǔ)償?shù)墓芏屋^短。方形補(bǔ)償器常用鋼管煨彎或焊接制成,制造方便,不用經(jīng)常維修,但供熱介質(zhì)流動(dòng)阻力較大,外形尺寸也較大。其實(shí)也屬于一種自然補(bǔ)償器,相當(dāng)于L形或Z形的組合。補(bǔ)償器有多種形式。套管補(bǔ)償器的補(bǔ)償能力大,外形緊湊,供熱介質(zhì)流動(dòng)阻力小,但由于內(nèi)裝填料,需要經(jīng)常檢修,不能承受橫向位移,且使支座承受較大的軸向推力,故多用于管徑大于200毫米的直管段上(在給水工程中稱伸縮管)。波紋管補(bǔ)償器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,補(bǔ)償能力較小,成對(duì)配置時(shí)可補(bǔ)償彎曲管段的熱伸長(zhǎng)。球形補(bǔ)償器本身可沿軸線旋轉(zhuǎn)任意角度,通常以兩個(gè)為一組來(lái)補(bǔ)償管道的熱伸長(zhǎng)補(bǔ)償能力較大,易適應(yīng)空間變動(dòng),供熱介質(zhì)的流動(dòng)阻力也小,只是制造要求嚴(yán)格。在已知流量和確定流速后,管道直徑可按下式計(jì)算:表4-6蜂窩狀活性炭的性能表[27]粉塵性質(zhì)垂直風(fēng)管水平風(fēng)管粉塵性質(zhì)垂直風(fēng)管水平風(fēng)管粉狀粘土和砂1113鐵和剛1923水泥粉塵1218鋼鐵粉塵1315重礦物粉塵1416灰土、砂塵1618焦炭粉塵1418輕礦物粉塵1214煤塵1113炭黑1012染料粉塵1517棉絮810石棉粉塵1218短纖維粉塵812鋼板制圓形風(fēng)管,取風(fēng)速12m/s風(fēng)管直徑:取整為600mm(4-69)規(guī)格為600mm×1.0mm風(fēng)管橫截面積:(4-70)則實(shí)際風(fēng)管氣速:(4-71)(1)摩擦阻力的計(jì)算對(duì)于直徑為d的圓形風(fēng)管,摩擦力計(jì)算公式為:(4-72)λ——摩擦阻力系數(shù)v——風(fēng)管內(nèi)氣體的平均流速,m/sρ——?dú)怏w的密度,kg/m3l——風(fēng)管的長(zhǎng)度,m管徑:d=0.6m,摩擦系數(shù):λ=1.593,管長(zhǎng):l=5m風(fēng)管內(nèi)氣體的平均流速:v=10.0m/s則(4-73)(2)局部阻力的計(jì)算Pa(4-74)則管路總壓力損失為:Pa(4-75)流程總壓力損失為:=350+77.27+904=1331.3Pa(4-76)第五章風(fēng)機(jī)和電機(jī)的選擇5.1風(fēng)量計(jì)算在確定管網(wǎng)風(fēng)量的基礎(chǔ)上,考慮到風(fēng)管、設(shè)備的漏風(fēng),選用風(fēng)機(jī)的風(fēng)量應(yīng)大于管網(wǎng)計(jì)算測(cè)定的風(fēng)量,計(jì)算公式如下:式中:Q0——選擇風(fēng)機(jī)的計(jì)算風(fēng)量,m3/hKQ——風(fēng)量附加安全系數(shù),一般管道系數(shù)取1.01.1[7],吸收系統(tǒng)去1.11.5,且吸收器漏風(fēng)另加5%10%,本設(shè)計(jì)取KQ=1.1(4-77)5.2風(fēng)壓計(jì)算考慮到風(fēng)機(jī)性能波動(dòng)、管網(wǎng)阻力計(jì)算的不精確,選用的風(fēng)機(jī)的壓力應(yīng)大于管網(wǎng)計(jì)算所確定的風(fēng)壓計(jì)算公式如下:(4-78)式中:P0—選擇風(fēng)機(jī)的計(jì)算風(fēng)量,PaKP—風(fēng)壓附加安全系數(shù),一般管道系統(tǒng)取1.01.5[6],除塵系統(tǒng)取1.151.20,本設(shè)計(jì)取KP=1.20。又風(fēng)機(jī)樣本上的性能參數(shù)是在標(biāo)準(zhǔn)狀況(大氣壓力為1.013×105Pa,溫度20℃)下得出的,在實(shí)際使用情況下不是標(biāo)準(zhǔn)態(tài),風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓會(huì)變化,風(fēng)量不變,因此選擇風(fēng)機(jī)時(shí)對(duì)參數(shù)進(jìn)行換算:(4-79)式中?P?——風(fēng)機(jī)在實(shí)際工作狀況下的風(fēng)壓?P——風(fēng)機(jī)樣本上的風(fēng)壓ρ0.T0.P0——風(fēng)機(jī)在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的密度、溫度和壓力5.3風(fēng)機(jī)型號(hào)在選擇風(fēng)機(jī)時(shí)應(yīng)注意以下幾個(gè)問(wèn)題:(1)根據(jù)輸送氣體的性質(zhì),確定風(fēng)機(jī)的類型;(2)根據(jù)所需風(fēng)量、風(fēng)壓和選定的風(fēng)機(jī)類型,確定風(fēng)機(jī)的型號(hào);(3)在滿足風(fēng)量的風(fēng)壓的條件下,盡可能選用噪聲低、工作效率高的型號(hào);(4)通風(fēng)機(jī)和風(fēng)管系統(tǒng)的不合理連接可能使風(fēng)機(jī)性能急劇變壞,因此在連續(xù)時(shí),要使氣體在進(jìn)出風(fēng)機(jī)時(shí)盡可能的均勻一致,不能有方向和速度的突然變化。5.4電機(jī)型號(hào)查[28]排風(fēng)機(jī)選擇為:C4-73NO.45具體性能參數(shù)如下:風(fēng)量:580010500m3/h全壓:24501421Pa電動(dòng)機(jī)型號(hào):Y160M2-2功率:15kw第六章煙囪的設(shè)計(jì)6.1設(shè)計(jì)參數(shù)煙囪出口速度為,煙囪的高度為:。6.2煙囪出口面積(4-80)6.3煙囪的內(nèi)徑(4-81)第七章工程造價(jià)7.1工程造價(jià)序號(hào)材料名稱規(guī)格單位數(shù)量單價(jià)(元)總價(jià)(元)備注(一)、設(shè)備、材料部分1填料塔h=5.5mD=1.3m臺(tái)150000500002活性炭吸附器臺(tái)2800001600003排風(fēng)機(jī)C4-73NO.45功率:15kw臺(tái)1800080004柔性接頭個(gè)14004005風(fēng)管d=600mmm102002000風(fēng)管d=250mmm2015030006三通600×300個(gè)22505007彎頭600×300個(gè)42008008設(shè)備及風(fēng)管支架套1250025009電器裝置金雜件性炭φ3.0,碘值850mg/gT340001200012氫氧化鈉試劑5%kg50050013(1-12)小計(jì)(T1)24670014(一)、費(fèi)用部分15安裝費(fèi)2467016不可預(yù)見(jiàn)、運(yùn)雜費(fèi)814117稅金1637918總計(jì):工程總造價(jià)2958907.2運(yùn)行費(fèi)用核算(1)地價(jià):準(zhǔn)建面積:4.2-6.0萬(wàn)元/畝(包辦國(guó)土使用證);不準(zhǔn)建面積:1.85萬(wàn)元/畝。(2)基礎(chǔ)設(shè)施費(fèi):按工程總造價(jià)收3-5%;按建筑面積130元/平方米計(jì)算。(3)平整費(fèi)用:土方:10元/平方米;沙:15元/平方米。(4)構(gòu)筑物:鐵皮:165元/平方米;鋼構(gòu):300元/平方米;混凝土:元/平方米。(5)電價(jià):按工業(yè)用電綜合電價(jià)1.0元/(kw.h)。(1)電費(fèi):運(yùn)行功率為15km/h,以1.0元/度計(jì),電費(fèi)為元/小時(shí)。(2)活性炭費(fèi)用:活性炭損耗費(fèi):活性炭每半年換一次,活性炭用量約噸,按活性炭
溫馨提示
- 1. 本站所有資源如無(wú)特殊說(shuō)明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請(qǐng)下載最新的WinRAR軟件解壓。
- 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請(qǐng)聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
- 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁(yè)內(nèi)容里面會(huì)有圖紙預(yù)覽,若沒(méi)有圖紙預(yù)覽就沒(méi)有圖紙。
- 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
- 5. 人人文庫(kù)網(wǎng)僅提供信息存儲(chǔ)空間,僅對(duì)用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護(hù)處理,對(duì)用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對(duì)任何下載內(nèi)容負(fù)責(zé)。
- 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請(qǐng)與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
- 7. 本站不保證下載資源的準(zhǔn)確性、安全性和完整性, 同時(shí)也不承擔(dān)用戶因使用這些下載資源對(duì)自己和他人造成任何形式的傷害或損失。
最新文檔
- 2019-2025年軍隊(duì)文職人員招聘之軍隊(duì)文職法學(xué)模擬考試試卷B卷含答案
- 2025年消防設(shè)施操作員之消防設(shè)備中級(jí)技能通關(guān)題庫(kù)(附答案)
- 農(nóng)藝師相關(guān)知識(shí)培訓(xùn)課件
- 鄉(xiāng)鎮(zhèn)安全知識(shí)培訓(xùn)課件
- 天然氣管道運(yùn)輸投資合同
- 《數(shù)學(xué)數(shù)列與數(shù)列極限概念教學(xué)教案》
- 歷史文化遺產(chǎn)保護(hù)政策法規(guī)考試內(nèi)容
- 互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)用戶體驗(yàn)優(yōu)化實(shí)踐
- 河南省鄭州市鞏義市2024-2025學(xué)年八年級(jí)上學(xué)期期末生物學(xué)試題(含答案)
- 中小學(xué)美術(shù)課本的創(chuàng)作故事征文
- 小學(xué)二年級(jí)下冊(cè)《勞動(dòng)》教案
- 2025年湖南生物機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院?jiǎn)握新殬I(yè)技能測(cè)試題庫(kù)及參考答案
- 2025年深圳市高三一模英語(yǔ)試卷答案詳解講評(píng)課件
- 2025年黑龍江旅游職業(yè)技術(shù)學(xué)院?jiǎn)握新殬I(yè)適應(yīng)性測(cè)試題庫(kù)一套
- 山東省聊城市冠縣2024-2025學(xué)年八年級(jí)上學(xué)期期末地理試卷(含答案)
- 2025年江西青年職業(yè)學(xué)院高職單招職業(yè)技能測(cè)試近5年??及鎱⒖碱}庫(kù)含答案解析
- 初中物理校本教材《物理之窗》內(nèi)容
- 清華大學(xué)考生自述
- 武發(fā)[2004]13關(guān)于積極推進(jìn)“ 城中村”綜合改造工作的意見(jiàn)
- 體溫單(三測(cè)單)
- 市政燃?xì)夤艿拦こ淌┕ぶ斜O(jiān)理的重點(diǎn)和難度探究
評(píng)論
0/150
提交評(píng)論