VOCs有機(jī)廢氣吸附計(jì)算

有才P廢氣吸附設(shè)計(jì)與計(jì)算一、基本原1、 吸附原當(dāng)兩相組成一個(gè)體系時(shí)，其組成在相界面與相內(nèi)部是同的，處在；兩相界面處的成分產(chǎn)生積蓄（濃縮），這種現(xiàn)象稱為吸附。吸附處度氣時(shí)，吸附的對(duì)象是氣態(tài)污染物，被吸附的氣體組分稱為吸附質(zhì)，吸附氣體組分的物質(zhì)稱為吸附劑。使已被吸附的組分從達(dá)到飽和的吸附劑析出，吸附劑得以再生的操作稱為脫附。即被吸附于界面的物質(zhì)在一定條件下，離開界面重新進(jìn)入體相的過程，也成解吸。而當(dāng)吸附進(jìn)一段時(shí)間后，由于表面吸附質(zhì)的濃集，使其吸附能明顯下而能滿足吸附凈化的要求， 此時(shí)需要采用一定的措施是吸附劑上已吸附的吸附質(zhì)脫附，恢復(fù)吸附劑的吸附能，這個(gè)過程成為吸附劑的再生。因此，在實(shí)際工作中，正式用吸附劑的吸附—再生—吸附的循環(huán)過程，達(dá)到除去度氣中污染物質(zhì)并回收廢氣中有用組分的目的。脫附過程是在吸附劑結(jié)構(gòu)變化或者變化極小的情況下，將吸附質(zhì)從吸附劑孔隙中除去，恢復(fù)它的吸附能。通過再生使用，可以低處成本，減少度渣排放，同時(shí)回收吸附質(zhì)。被吸附的組分重新釋放，釋放的氣體濃高于原混合氣的濃。促進(jìn)解吸的條件有：（1）提高溫（熱再生；（2）抽真空以低壓（變壓解吸附）；（3）低吸附劑周圍組分的濃（空氣吹掃） 。2、 吸附機(jī)吸附和脫附互為可逆過程。當(dāng)用新鮮的吸附劑吸附氣體中的吸附質(zhì)時(shí)，由于吸附劑表面沒有吸附質(zhì)，因此也就沒有吸附質(zhì)的脫附。但隨著吸附的進(jìn)，吸附劑表面上的吸附質(zhì)逐漸增多，也就出現(xiàn)吸附質(zhì)的脫附，且隨著時(shí)間的推移，脫附速斷增大。 但從宏觀上看，同一時(shí)間吸附質(zhì)的吸附仍大于脫附，所以過程的總趨勢認(rèn)為是吸附。當(dāng)同-時(shí)間吸附質(zhì)的吸附與脫附相等時(shí)，吸附和脫附達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，此時(shí)稱為達(dá)到吸附平衡。平衡時(shí)，吸附質(zhì)在體中的濃和在吸附劑表面上的濃再變化，從宏觀上看，吸附過程停止。平衡時(shí)的吸附質(zhì)在體中的濃稱為平衡濃，在吸附劑中的濃稱為平衡吸附。當(dāng)吸附質(zhì)與吸附劑長時(shí)間接觸后，終將達(dá)到吸附平衡。吸附平衡是吸附劑對(duì)吸附質(zhì)的極限吸附，亦稱靜吸附分?jǐn)?shù)或經(jīng)活性分?jǐn)?shù)，用X表表示，無綱。它是設(shè)計(jì)和生產(chǎn)中十分重要的參數(shù)。吸附平衡時(shí)，吸附質(zhì)在氣、固兩相中的濃關(guān)系，一般用吸附等溫線表示。吸附等溫線通常根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制，也常用各種經(jīng)驗(yàn)方程式來表示。3、吸附吸附是指在一定條件下單位質(zhì)的吸附劑上所吸附的吸附質(zhì)的，通常以kg吸附質(zhì)/kg吸附劑或質(zhì)分?jǐn)?shù)表示，它是吸附劑所具有吸附能的標(biāo)志。在工業(yè)上吸附稱為吸附劑的活性。吸附劑的活性有兩種表示方法：吸附劑的靜活性在-定條件下，達(dá)到平衡時(shí)吸附劑的平衡吸附即為其靜活性。對(duì)-定的吸附體系，靜活性只取決于吸附溫和吸附質(zhì)的濃或分壓。吸附劑的動(dòng)活性在一定的操作條件下，將氣體混合物通過吸附壓層，吸附質(zhì)被吸附，當(dāng)吸附-段時(shí)間后，從吸附劑層出的汽提開始發(fā)現(xiàn)吸附質(zhì)(或其濃達(dá)到依規(guī)定的允許值)時(shí)/人為床層失敗，此時(shí)吸附劑吸附的吸附質(zhì)的稱為吸附劑的動(dòng)活性。動(dòng)活性除與吸附劑和吸附質(zhì)的特性有關(guān)外，還與溫、濃及操作條件有關(guān)。吸附劑的動(dòng)活性值是吸附系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要依據(jù)。二、吸咐器選擇的設(shè)計(jì)計(jì)算1、吸骨器的確定對(duì)吸附器的基本要求：具有足夠的過氣段面和停時(shí)間(2)好的氣分布預(yù)先除去入口氣體中污染吸附劑的雜質(zhì)能夠有效地控制和調(diào)節(jié)吸附操作溫于換吸附劑吸附工藝送用固定床吸附器?；具\(yùn)參數(shù)如下：處風(fēng)： 40000m3/h有機(jī)七度氣組分：甲苯800mg/m3，丙酮134mg/m3，乙酸乙酯395mg/m3材：鋼板3=4壓：常壓數(shù)：兩臺(tái)并聯(lián)，脫附吸附交替運(yùn)2、吸時(shí)劑的選擇如何送拌、使用和評(píng)價(jià)吸附劑，是吸附操作中必須解決的首要問題。一固體物質(zhì)的表面，對(duì)于體的表面具有物吸附的作用， 但合乎工業(yè)要求的吸附劑則應(yīng)具備以下一些要求：(1)具有大的比表面積具有好的選擇性吸附作用吸附容大具有好的機(jī)械強(qiáng)和均勻的顆尺寸有足夠的熱穩(wěn)定性及化學(xué)穩(wěn)定性有好的再生性能吸附劑的來源廣泛、造價(jià)低本設(shè)計(jì)采用活性炭纖維做吸附劑，活性炭纖維是常用吸附劑的一種。活性炭纖維對(duì)吸附質(zhì)的吸附主要取決于表面的物結(jié)構(gòu)和化學(xué)結(jié)構(gòu)，活性炭纖維以其表面大的飴和碳構(gòu)筑或獨(dú)特的吸附結(jié)構(gòu)，它是一種典型的微孔碳，其含有的許多規(guī)則結(jié)構(gòu)(雜環(huán)結(jié)構(gòu))或含有表面官能團(tuán)的結(jié)構(gòu)，具有極大的表面積，也就造成微孔相對(duì)孔璧分子共同作用形成強(qiáng)大的分子場，提供一個(gè)吸附總分子物和化學(xué)變化的高壓體系?；钚蕴坷w維含有大孔，其微孔占大多數(shù)，當(dāng)微孔與分子尺寸大小相當(dāng)時(shí)，在范德華作用下相距很近的吸附場發(fā)生疊加，引起微孔內(nèi)吸附勢的增加，而活性炭纖維表面的孔口多，容吸附和脫附，而且吸脫程短。因此，活性炭纖維是-種優(yōu)的吸附劑。(計(jì)算過程以活性炭顆為 )3、空塔氣速和橫截面積的確定生塔氣速為氣體通過吸附器整個(gè)橫截面積的速，生塔氣速的選擇，僅直接決定吸附器的尺寸和壓的大小， 而且還會(huì)影響吸附效。氣速很小，則吸附器尺寸很大，經(jīng)濟(jì)；氣速過大，則壓會(huì)增大，使吸附效受到影響。通過實(shí)驗(yàn)確定最佳氣速吸附設(shè)計(jì)中能追求過高的吸附效， 把生塔氣速取值小,那樣會(huì)使吸附壓體積、吸附劑用和設(shè)備造價(jià)大為增高；反之也宜取過大的空塔氣速，那樣設(shè)備費(fèi)用雖低，但吸附效下很多，且體系壓會(huì)隨生塔氣速的增大上升很快，造成動(dòng)消耗過大，因此應(yīng)選取合適的生塔氣速，最適宜的生塔

氣速為0.8?1.2m/s，依此經(jīng)驗(yàn)結(jié)論，本設(shè)計(jì)確定空塔氣速：U=1.0m/s原始條件：處風(fēng)：Q=40000m3/h，設(shè)計(jì)溫為常溫，壓為常壓日于廢氣中，空氣所占的比遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于污染物所占比，因此，廢氣性質(zhì)可以近似看作為干空氣的熱物性質(zhì)，查《化工原》附錄得以下數(shù)據(jù)：空氣混合物性質(zhì):體密p=1.185kg/m3,黏H=1.835x1。-5Pa-s，f f比熱容Cp=1.005kJ/(kg?°C)，吸附的狀活性炭顆性質(zhì)：平均直徑d=0.003m，表觀密p=670kg/m3,堆積密p=470kg/m3,固定壓孔隙\=°.5橫截面積:400003600橫截面積:400003600x1.0=11.1mD亞4X40000 =3.76m兀U\'3.14x1.0x36004、固杼吸時(shí)層高的計(jì)算采用透過曲線計(jì)章方法，通過實(shí)驗(yàn)將含有一定濃污染物的氣連續(xù)通過目定床吸附器，在同的時(shí)間內(nèi)，確定吸附床同截面處氣中污染物的濃分布，當(dāng)吸附床使用一段時(shí)間后，出口氣體污染物濃達(dá)到某一允許最大濃時(shí)，認(rèn)為吸附壓失效。從氣開始通入至吸附床失效這段時(shí)間稱為穿透時(shí)間，或保護(hù)作用時(shí)間。表示吸附床處氣體與由氣口污染物濃之間的關(guān)系的曲線稱為穿透曲線。穿透曲線的形狀和穿透時(shí)間取決于固定床的操作方法。操作過程的實(shí)際速和機(jī)、吸附平衡性質(zhì)、氣速、污染物入口濃，以及床層厚等影響穿透曲線的形狀，此過程比較復(fù)雜，目前仍是只是近似過程的計(jì)章。

假定吸附床到達(dá)穿透時(shí)間全部處于飽和狀態(tài)，即達(dá)到它的平衡吸附a，也稱a為靜活，同時(shí)根據(jù)格繆爾等溫線，假定靜活再與氣相濃有關(guān)。 在吸附作用時(shí)間Z內(nèi)，所吸附污染物的為X=aSLPb式中：X——在時(shí)間z內(nèi)的吸附；a 靜活，重， %；S——吸附層的截面積，m2；L——吸附層高，m;P——吸附劑的堆積密，設(shè)計(jì)為470kg/m3b固定床雖然結(jié)構(gòu)簡單，但由于污染物在床層內(nèi)濃分布是隨時(shí)間變化，計(jì)算比較復(fù)雜，因此目前工程上是采用近似計(jì)算，通過計(jì)算活性炭的作用時(shí)間進(jìn)后處的計(jì)算?；钚蕴康淖饔脮r(shí)間由下式算出:V=國X10-9Wd式中，v 活性炭的裝填，m3C 進(jìn)口氣體污染物的濃，mg/m3Q 氣，m3/ht——活性炭的使用時(shí)間，hW——活性炭原的重穿透炭容， %d 活性炭的堆密0.8t/m340000010004000001000=40m3/hsp算出廢棄的排放：

p=(800+134+395)x40000x1。-6=53.16kg/h假設(shè)吸附器的吸附效為 85%，則達(dá)標(biāo)排放是需要吸附總的污染物的為：53.16x85%=45.19kg/hVWd 40x10%x0.8t= x109= x109=286hCQ 280x40000則在吸附作用時(shí)間內(nèi)的吸附：X=4.76x286=1361.6kg根#X=aSLp得：bL=二aSPb根據(jù)活性炭的吸附能，設(shè)靜活為16kg根據(jù)活性炭的吸附能，設(shè)靜活為16kg甲苯/100kg活性炭,X1361.6所以，L= = aSP0.16,X1361.6所以，L= = aSP0.16x11.1x470b=1.63m5、吸時(shí)劑(潔性炭)晉的計(jì)算吸附劑的用M:M=LSp=1.63x11.1x470=8530.7kgb吸附劑本身占體積V=LS=1.63x11.1=18.09m2吸附壓層體積：V=巖=18.°9乂67。=25.79m'P470b6、潔性炭再生的計(jì)算本設(shè)計(jì)采用升溫脫附，即在等壓下升高吸附壓層溫，進(jìn)脫附，然后溫卻，重新吸附。吸附床的操作溫為T.卻，重新吸附。吸附床的操作溫為T.，原中吸附質(zhì)的分壓為床達(dá)飽和后，吸附劑吸附容為x，假定吸附階段終時(shí)，允許吸附后氣體中的吸附容低于x。升溫脫附可將吸附劑從T升溫到T，這時(shí)吸附劑容可低于x2。(1)干燥吸附劑時(shí)空氣消耗1L=Wl= — xW(x—x)式中：L——干燥吸附劑是空氣的消耗，kgl——空氣的單位消耗，如干空氣/H2O，無綱x、x——分別為離開、進(jìn)入吸附劑層時(shí)空氣的含濕即H2O/干空氣1 2W——干燥時(shí)驅(qū)走的水分，kg由《化工原》查表的，常溫時(shí)飽和水蒸汽密為 0.02304kg/m3,^L=81%x(0.02304X40000)=1084.24kg(2