涂層廢氣處理設(shè)計(jì)方案

1、1. 概述2. 設(shè)計(jì)依據(jù)2.1 廢氣中所含污染物種類(lèi)、濃度及溫度2.2 設(shè)計(jì)規(guī)模33000表1 GB16297-1996中甲苯的二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)序號(hào)污染物最高允許排放濃度，mg/m3最高允許排放速率，kg/h排氣筒高度，m二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)1甲苯40153.1205.230183. 工藝設(shè)計(jì)3.1 設(shè)計(jì)原則3.2 廢氣處理方法選擇3.3系統(tǒng)工藝流程4. 工藝系統(tǒng)說(shuō)明主要工藝設(shè)備功能簡(jiǎn)述 除塵器主要作用：主要是為了除去有機(jī)廢氣中的漆霧粒子，避免漆霧粒子粘在吸附床內(nèi)的活性碳纖維材料上，影響有害氣體吸附效果。其次是為了防止生產(chǎn)設(shè)備出現(xiàn)著火事故時(shí)影響凈化設(shè)備。2. 冷凝器3. 活性炭吸附裝置活性炭吸附裝置是凈化裝置

2、重要組成部分，利用吸附法5. 主要設(shè)備設(shè)計(jì)5.1 主要設(shè)計(jì)參數(shù)表5-1主要設(shè)計(jì)參數(shù)及要求處理效果生產(chǎn)工藝風(fēng)量（m3/h）甲苯入口濃度(mg/m3)處理后濃度(mg/m3)回收（kg/h）回收效率(%)列管式冷凝器330008182904244.990.7活性炭吸附器9044024.095.65.2 主要設(shè)備XCX型旋風(fēng)除塵器，規(guī)格為1300mm四管。XCX型旋風(fēng)除塵器除了有長(zhǎng)錐體結(jié)構(gòu)外在排氣管內(nèi)還設(shè)有弧形減阻器以降低除塵器的阻力系數(shù)。具體參數(shù)如下：進(jìn)口風(fēng)速：24m/s；風(fēng)量：33700m3/h；壓力損失：1039Pa； 除塵效率：可除去5µm以上的粉塵，效率9599。SJ型高精密度金

3、屬微孔過(guò)濾器十一臺(tái)（十臺(tái)使用，一臺(tái)清洗備用）。此空氣過(guò)濾器采用由金屬及合金粉末燒結(jié)制成的微空金屬材質(zhì)，具有耐高溫、耐腐蝕、孔徑分布均勻、透氣性好、機(jī)械強(qiáng)度高、可清洗再生、可焊接及機(jī)械加工等優(yōu)良特性。SJ型高精密度金屬微孔過(guò)濾器的具體參數(shù)如下：DN250mm；進(jìn)口風(fēng)速：20 m/s；風(fēng)量：3530m3/h；殼體材料：SUS304L；濾芯材料：金屬粉末燒結(jié)管；過(guò)濾精度：0.5120m； 工作壓力：0.61.6Mpa。選用ZHQ型管道防爆波N阻火器十臺(tái)，其具體參數(shù)為：DN250mm；進(jìn)口風(fēng)速：20m/s；殼體材質(zhì)：碳鋼；芯件材質(zhì)：不銹鋼波N帶。固定板式換熱器對(duì)廢氣進(jìn)行冷凝以回收部分甲苯。為了便于排出

4、冷凝液，且考慮到經(jīng)除塵后廢氣相對(duì)清潔，流動(dòng)路徑按廢氣走管間（即殼程）、冷卻水走管內(nèi)考慮。另外，為了達(dá)到一定的回收效率，且兼顧冷卻水成本，確定冷卻水進(jìn)口溫度為常溫20，出口溫度為23。烘干廢氣進(jìn)口溫度為80。具體計(jì)算如下：（1） （1）已知條件：烘干廢氣 kg/h甲苯回收率計(jì)算甲苯的Antoine常數(shù)為A=16.0137, B=3096.52, C=53.67。由Antoine方程 （p為溫度T時(shí)的飽和蒸汽壓，mmHg）80時(shí)p291.21mmHg；24時(shí)p27.00mmHg因此，80降溫至24的回收率為90.7所以，至24時(shí)甲苯冷凝量為270×90.7%=244.90kg/h，剩余流

5、量為270244.925.1kg/h。24時(shí)總廢氣體積約為，冷凝處理后廢氣中殘留甲苯濃度為（3）計(jì)算換熱器的面積A80時(shí)甲苯質(zhì)量流量為270kg/h，則每小時(shí)排出的甲苯體積V為 又廢氣總體積流量為33000 m3/h，廢氣平均分子量約為28。80時(shí)廢氣質(zhì)量流量kg/h廢氣中空氣的質(zhì)量流量為3190827031638kg/h。 廢氣從80(T1)降至24(T2)，冷水從20(t1)升高至23(t2)。熱負(fù)荷Q1甲苯降溫傳熱量空氣降溫傳熱量270 ×1.7 ×(80 - 24) + 31638 ×1.005 ×(80 - 24)1.8×106 kJ

6、/h冷卻水用量W143t/h先按單殼程考慮：對(duì)數(shù)平均溫差19.95K 根據(jù)R、P的值查溫度校正系數(shù)圖可得，溫差修正系數(shù)0.89>0.8，可見(jiàn)用單殼程合適，因此有效溫差17.8K假定換熱器總傳熱系數(shù)為，則所需傳熱面積為: 216m2（4）主要工藝及結(jié)構(gòu)基本參數(shù)的計(jì)算選用25×2.5mm鋼管，材質(zhì)20號(hào)鋼。 取管內(nèi)冷卻水的流速為0.5 m/s，則管數(shù) 253根管長(zhǎng)l10.9m因此，取管程數(shù)為2，管長(zhǎng)為6m，總管數(shù)為253×2506根。殼體的公稱(chēng)直徑DN800mm，公稱(chēng)壓力為10kgf/cm2。采用正三角形排列換熱管，管子與管板采用焊接法連接。選用6m長(zhǎng)的25×2

7、.5mm鋼管（材質(zhì)20號(hào)鋼）共506根；800mm；換熱面積216m2；冷卻水用量為143t/h；廢氣由80降至24，冷卻水由20升至23。固定板式換熱器對(duì)甲苯和水蒸氣進(jìn)行冷凝以回收脫附所得甲苯。為了便于排出冷凝液，流動(dòng)路徑按甲苯和水蒸氣走管間（即殼程）、冷卻水走管內(nèi)考慮。另外，為達(dá)到一定的回收效率，且兼顧冷卻水成本，確定冷卻水進(jìn)口溫度為20，出口溫度為25，蒸汽進(jìn)口溫度為120。具體計(jì)算如下：（1）確定所需蒸汽量脫附時(shí)甲苯回收率95.6需吹脫甲苯量為25.1×95.624.0 kg/h。一般取蒸汽量：吹脫溶劑量（410）：1，確定蒸汽量為150 kg/h（2）冷凝甲苯回收率計(jì)算甲苯

8、的Antoine常數(shù)為A=16.0137, B=3096.52, C=53.67。由Antoine方程 （p為溫度T時(shí)的飽和蒸汽壓，mmHg）120時(shí)p984.7mmHg；30時(shí)p36.67mmHg因此，80降溫至30的回收率為97.3，即甲苯基本上全部冷凝下來(lái)。（3）計(jì)算換熱器的面積A120時(shí)甲苯質(zhì)量流量為24kg/h，水蒸氣質(zhì)量流量為150 kg/h。 蒸汽從120降低至30，冷卻水從20升高至25。熱負(fù)荷Q1甲苯降溫傳熱量蒸汽傳熱量蒸汽冷凝潛熱24 ×1.7 ×(120 - 30) + 150 ×4.2 ×(120 - 30)150 ×2

9、2320.395×106 kJ/h冷卻水用量W18.8t/h先按單殼程考慮：對(duì)數(shù)平均溫差37.76K18 根據(jù)R、P的值查溫度校正系數(shù)圖可得，溫差修正系數(shù)0.93>0.8，可見(jiàn)用單殼程合適，因此有效溫差35K假定換熱器總傳熱系數(shù)為，則所需傳熱面積為: 9m2（4）主要工藝及結(jié)構(gòu)基本參數(shù)的計(jì)算選用25×2.5mm鋼管，材質(zhì)20號(hào)鋼。 取管內(nèi)冷卻水的流速為0. 5 m/s，則管數(shù)34根管長(zhǎng)l3.4m因此，換熱器管程數(shù)為2，管長(zhǎng)為2m，總管數(shù)34×268根。殼體的公稱(chēng)直徑DN400mm，公稱(chēng)壓力為16kgf/cm2。采用正三角形排列換熱管，管子與管板采用焊接法連接

10、。選用2m長(zhǎng)的25×2.5mm鋼管（材質(zhì)20號(hào)鋼）共68根；換熱面積9m2；殼體直徑400mm；冷卻水用量為18.8t/h；蒸汽由120降至30，冷卻水由20升至25。（1）根據(jù)廢氣性質(zhì)和氣量，本項(xiàng)目采用低壓蒸汽再生的固定床活性炭吸附系統(tǒng)進(jìn)一步回收廢氣中的甲苯。廢氣氣量為33000m3/h，溫度24，廢氣中含有904mg/m3的甲苯，要求出口甲苯濃度為40 mg/m3，即凈化率達(dá)到95.6。（2）活性炭對(duì)甲苯的飽和吸附量計(jì)算選用某種活性炭的參數(shù)如下：堆積密度450kg/m3，5mm，空隙率0.40。甲苯在該活性炭上的吸附等溫線方程為 式中：a氣相濃度為時(shí)的平衡吸附量，kg/kgAC；

11、氣相中甲苯的濃度，g/m3。由廢氣中甲苯濃度為0.904 g/m3可得，活性炭吸附甲苯的靜態(tài)飽和吸附容量a0.330kg/kgAC。（3）固定床吸附器主要參數(shù)計(jì)算選定吸附器中的氣速為0.4m/s，此時(shí)吸附帶長(zhǎng)度為0.3m，吸附帶中活性炭的動(dòng)態(tài)吸附容量按靜態(tài)飽和吸附容量的35計(jì)，則 吸附帶中活性炭所吸附的甲苯為0.116 kg/kg。吸附帶外已經(jīng)動(dòng)態(tài)飽和的活性炭吸附容量按靜態(tài)飽和吸附容量的90計(jì)，則吸附飽和后活性炭所吸附的甲苯為0.297 kg/kg。吸附器直徑為 吸附帶內(nèi)的活性炭量為 吸附帶內(nèi)的活性炭可吸附的甲苯量為 吸附工作周期按2天（16h）計(jì)，則每一周期的吸附量為 吸附帶外所需的活性炭用

12、量為 吸附器總高為 活性炭總用量為 氣流穿過(guò)固定床層的壓降估算式為： 式中：壓降，Pa； 空隙率，m3空隙/m3吸附床； 吸附劑顆粒直徑，m； 氣體密度，kg/m3； G氣體表現(xiàn)質(zhì)量通量，； D床深，m； 氣體黏度，。30下氣體密度為，黏度為， 而，因此經(jīng)計(jì)算可得壓降為 理論功率消耗，風(fēng)機(jī)效率以0.70計(jì)，則實(shí)際功率消耗 綜上，選用固定床活性炭吸附器兩臺(tái)，交替使用，其主要參數(shù)為：活性炭堆積密度450kg/m3，5mm，空隙率0.40；活性炭總用量為7.77m3；吸附器總高0.339m，直徑5.4m；吸附工作周期為2天（16小時(shí)）；凈化效率>95.6；實(shí)際消耗功率3.876kW。（4）引風(fēng)機(jī)選用一臺(tái)50SGB10-8型防爆管道泵將甲苯從溶劑水分離器中分離出來(lái)，其主要參數(shù)為口徑為50mm，額定流量10兩臺(tái)4B15A型離心水泵將冷凝水從溶劑水分離器中分離出來(lái)，其主要參數(shù)為額定流量865.3 其他5.4 主要設(shè)備表1300mm四管ZHQ型單殼程雙管程殼體8單殼程雙管程殼體46. 勞動(dòng)