有机废气吸附设计与计算
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吸附设备的计算(一)进气总的风量为:Q=32000m3/h有机甲苯日峰值为:C=5t×0.84=4.2t每小时甲苯的量为:c=4.2t÷24h=0.175t/h每小时甲苯的浓度为:c’=0.175t/h÷32000 m3/h=830mg/ m3要求废气的排放满足《大气污染物综合排放标准》(GB16297—1996)二级标准,而《大气污染物综合排放标准》(GB16297—1996)二级最高允许排放速率为 3.6kg/h;则允许的尾气排放浓度为c’’=3600g÷32000 m3/h=112.5mg/ m3>60 mg/ m3(二级最高允许排放浓度),所以尾气排放控制在《大气污染物综合排放标准》(GB16297—1996)二级最高允许排放浓度60 mg/ m3;C尾气=60 mg/ m3每小时排放的甲苯的量为:C排放=32000m3/h×60 mg/ m3=1.92kg/h需要处理掉的甲苯的量为:C处理=175-1.92=173.08kg/h吸附按四个小时算,则吸附的甲苯的总量为:C’=173.08kg/h×4h=692.32kg每个吸附器吸附的甲苯的量为C’’=692.32kg÷2=346.16kg吸附质采用zj-30活性炭,由工程实践经验,吸附质的量按吸附剂量的20%算,则吸附剂的量为:C吸附剂=692.32kg÷20%=3461.6kg做三个吸附器,运行的时候两个吸附器吸附,一个吸附器脱附,则每个吸附器吸附质的量为:C吸附剂’=3461.6÷2=1730.8kg(二)吸附器的尺寸设计zj-30活性炭的堆积密度为460kg/ m3,则堆积的体积为:V=1730.8kg÷460kg/ m3≈3.76 m3为保护活性炭层不被破坏,气速采用0.4m/s,则活性炭堆积的截面积为:S=32000 m3/h÷0.4m/s÷3600s≈22.2 m3 由于运行的时候只有两个吸附器在工作,因此每个吸附器活性炭堆积的截面积为:S’=22.2 m3÷2=11.1 m3每个吸附器活性炭堆积厚度为:ζ=3.76 m3÷11.1 m3≈0.34 m ,取0.4m采用立式固定床吸附塔,则塔径为:D={(4×11.1 m3)÷3.14}^0.5=3.76m,塔径过大,不宜采用因此采用卧式固定床吸附器,则假设塔高为2m,则吸附器的长:L=11.1 m3÷2m=5.55m≈5.6m所以吸附器采用卧式固定床吸附器,高跟宽都为2m,长为5.6m。
有机废气设计方案有机废气是指在工业生产过程中产生的含有机物和其他有害物质的废气。
针对有机废气的处理,设计一套完善的方案十分重要,下面将介绍一种有机废气设计方案。
首先,需要进行有机废气的收集。
收集系统包括收集罩、收集管道和转运系统。
通过合理设计收集罩的位置和形状,使其能够有效地收集废气。
收集管道应具有足够的直径和阻力小的特点,以减少废气在管道中的阻力损失。
转运系统可以将收集到的废气输送到后续处理设备中。
接下来是废气的净化处理。
主要采用活性炭吸附和催化燃烧两种方式。
活性炭吸附主要是将废气中的有机物和其他有害物质吸附到活性炭表面,以达到净化的目的。
催化燃烧是利用催化剂将废气中的有机物氧化为无害的二氧化碳和水。
这两种处理方式可以结合使用,以提高废气的净化效果。
在设计废气处理设备时,需要考虑设备的稳定性和耐久性。
废气处理设备一般需要长时间运行,因此需要选择高质量的材料和合适的工艺,确保设备的稳定性和耐久性。
此外,还要考虑能源的利用和废气的排放标准。
废气处理过程中会产生大量的热能,可以进行热能回收,用于其他用途,提高能源利用效率。
同时,废气的排放应符合国家相关的排放标准,确保废气对环境的污染达到可控范围。
最后,需要对废气处理系统进行监测和维护。
通过使用监测仪器对废气进行连续监测,及时掌握废气处理过程中的情况,保证废气处理系统的正常运行。
同时,定期对废气处理设备进行清洗和维护,延长设备的使用寿命。
综上所述,有机废气的设计方案包括收集系统、净化处理、设备稳定性和耐久性、能源利用和排放标准、监测和维护等方面的考虑。
通过合理的设计和管理,可以有效地减少有机废气对环境的污染。
吸附法处理废气方案1. 引言废气的处理和排放一直是环境保护和工业生产中面临的重要问题之一。
废气中含有大量的有害物质,如二氧化硫、氯化氢、氮氧化物等,对人体健康和环境造成严重影响。
因此,开发高效、经济的废气处理方案对减少环境污染具有重要意义。
本文将介绍一种常用的废气处理方法——吸附法,并探讨其原理和应用。
2. 吸附法的原理吸附法是一种利用吸附剂吸附废气中的有害物质的技术。
吸附剂是一种具有较大的比表面积和高吸附能力的物质。
基于物质在固体表面与气体之间的相互作用力,吸附剂能够吸附和集中废气中的污染物质。
吸附过程分为物理吸附和化学吸附两种形式。
物理吸附是指在吸附剂表面的吸附作用力是静电作用力或范德华力,吸附速度相对较快,吸附剂可以重复使用。
而化学吸附是指在吸附剂表面的吸附作用力是化学键作用,吸附速度较慢,吸附剂需要定期更换。
根据废气的具体成分和废气处理目标的不同,可以选择物理吸附或化学吸附来处理废气。
3. 吸附法的应用3.1 废气净化吸附法广泛应用于工业废气的净化过程中。
工业生产过程中产生的废气中含有大量有害物质,如挥发性有机物(VOCs)、硫化物、氮氧化物等。
使用合适的吸附剂可以有效地去除这些有害物质,降低废气的环境污染程度。
3.2 环境保护吸附法也可以用于环境保护领域,处理城市废气和汽车尾气中的有害物质。
城市化进程中,汽车尾气排放已经成为空气污染的重要原因之一。
使用吸附法可以去除尾气中的颗粒物、硫化物、有机物等污染物质,改善空气质量。
3.3 能源利用部分废气中含有可燃气体(如甲烷、乙烯等),使用吸附法可以将这些可燃气体捕获并重新利用。
通过将吸附剂进行升温,在适当的温度下释放出吸附的可燃气体,并进行能源回收和利用。
4. 吸附法的优势和劣势4.1 优势•吸附法具有较高的去除效率,能够有效降低废气中有害物质的排放浓度。
•吸附法操作简单,设备结构相对简单,运行维护成本较低。
•吸附剂可以循环使用,降低了处理过程中的额外废物产生。
有机废气吸附设计与计算一、基本原理1、吸附原理当两相组成一个体系时,其组成在相界面与相内部是不同的,处在;两相界面处的成分产生了积蓄(浓缩),这种现象称为吸附。
吸附处理废气时,吸附的对象是气态污染物,被吸附的气体组分称为吸附质,吸附气体组分的物质称为吸附剂。
使已被吸附的组分从达到饱和的吸附剂析出,吸附剂得以再生的操作称为脱附。
即被吸附于界面的物质在一定条件下,离开界面重新进入体相的过程,也成解吸。
而当吸附进行一段时间后,由于表面吸附质的浓集,使其吸附能力明显下降而不能满足吸附净化的要求,此时需要采用一定的措施是吸附剂上已吸附的吸附质脱附,恢复吸附剂的吸附能力,这个过程成为吸附剂的再生。
因此,在实际工作中,正式利用吸附剂的吸附—再生—吸附的循环过程,达到除去废气中污染物质并回收废气中有用组分的目的。
脱附过程是在吸附剂结构不变化或者变化极小的情况下,将吸附质从吸附剂孔隙中除去,恢复它的吸附能力。
通过再生使用,可以降低处理成本,减少废渣排放量,同时回收吸附质。
被吸附的组分重新释放,释放的气体浓度高于原混合气的浓度。
促进解吸的条件有:(1)提高温度(热再生;(2)抽真空以降低压力(变压解吸附);(3)降低吸附剂周围组分的浓度(空气吹扫)。
2、吸附机理吸附和脱附互为可逆过程。
当用新鲜的吸附剂吸附气体中的吸附质时,由于吸附剂表面没有吸附质,因此也就没有吸附质的脱附。
但随着吸附的进行,吸附剂表面上的吸附质逐渐增多,也就出现了吸附质的脱附,且随着时间的推移,脱附速度不断增大。
但从宏观上看,同一时间吸附质的吸附量仍大于脱附量,所以过程的总趋势认为是吸附。
当同一时间吸附质的吸附量与脱附量相等时,吸附和脱附达到动态平衡,此时称为达到吸附平衡。
平衡时,吸附质在流体中的浓度和在吸附剂表面上的浓度不再变化,从宏观上看,吸附过程停止。
平衡时的吸附质在流体中的浓度称为平衡浓度,在吸附剂中的浓度称为平衡吸附量。
当吸附质与吸附剂长时间接触后,终将达到吸附平衡。
有机废气就是气态污染物的一部分,来自各个行业所排放的化工废气、含氟废气、气态碳氢化合物、恶臭气体等。
有机废气的治理方法有三种:第一种是催化燃烧法,它利用某种催化剂来分解或使有机废气燃烧后变成无害气体,不能回收;第二种是吸收法,以特定的某种化学液体来吸收有机废气,然后再进行分离,运行成本较高,回收效果不好,局限性比较大;第三种就是吸附法,它以活性炭物理吸附为主,应用范围最广,具有运行成本低及可回收物料的特点。
吸附法的关键是吸附剂和吸附工艺设备配置。
该方法是将有机气体吸附到吸附剂上,然后再将其从吸附剂上脱离下来成为液体,收集并处理后即可重新回用于生产或出售。
长期以来,人们一直以活性碳颗粒作为吸附剂来吸附这些化学有机物废气,但是由于活性碳颗粒的表面积较小,所以为了增大活性碳接触面积,就须大量填充,使得吸附装置体积庞大,而且时间一长,碳颗粒会变成粉末,影响吸附量,更有甚者,它需要经常更换,在更换时黑尘四起,严重污染工作场所。
黑尘还会进入操作者呼吸道,危害人类健康。
活性碳纤维(以下简称ACF)的诞生在整个环保产业是一场革命。
ACF是以粘胶基纤维为原料,经高温碳化、活化后制成的纤维状新型吸附材料,与社会上公认的比较好的吸附材料—颗粒状活性炭相比,ACF具有以下显著的的特点:1、比表面积大,有效吸附量高。
由于同样重量的纤维的表面积是颗粒的近百倍,所以需要填充的活性碳纤维的重量非常小,然而吸附效率却非常高,根据所处理废气的有机气体含量和其它物理特性的不同,吸附效率在85%至98%之间,多级吸附工艺可以达到99.99%,远远高于活性碳颗粒吸附法的最高吸附率88%,而且体积及总重量也都很小。
2、吸附﹑脱附行程短,速度快;脱附﹑再生耗能低。
ACF对有机气体吸附量比颗粒状活性炭(GAC)大几倍至几十倍,对无机气体也有很好的吸附能力,并能保持较高的吸附脱附速度和较长的使用寿命。
如用水蒸气加热6-10分钟,即可完全脱附,耐热性能好,在惰性气体中耐高温1000℃以上,在空气中着火点达500℃以上。
吸附法工业有机废气治理工程技术规范方案吸附法是一种常见的工业有机废气治理技术,在处理有机废气中具有广泛的应用前景和市场需求。
为了提高吸附法工业有机废气治理工程的效率和安全性,制定一套技术规范方案是至关重要的。
以下是一个关于吸附法工业有机废气治理的技术规范方案。
一、工程准备1.废气特性分析:对待处理的废气进行详细的分析,包括废气组分、温度、压力、流量等参数,以便选择适合的吸附材料和工艺。
2.设计方案:根据废气的特性,确定吸附材料、吸附器的结构和尺寸、废气处理量和处理流程等,进行工程设计。
二、吸附材料选择1.吸附材料性能测试:对多种吸附材料进行实验室测试,评估其对目标有机物的吸附性能、再生性能和稳定性等。
2.吸附材料优选:根据实验结果,选择吸附性能最佳的吸附材料,并进行实际应用效果评估,确保满足工程要求。
三、设备选型与设计1.吸附器选型:根据废气处理量、吸附材料特性和工程要求等,选择合适的吸附器类型,如活性炭吸附器、分子筛吸附器等。
2.设备设计:根据吸附器类型和工程要求,设计吸附器的结构、尺寸、进出口管道和控制系统等。
四、工程施工与安装1.设备采购:根据设计方案,采购吸附器、管道、泵类等设备,并检测设备是否符合技术规范要求。
2.工程施工:按照设计方案进行设备安装、管道连接和系统调试,确保工程施工符合技术规范要求。
五、工程运行与维护1.运行参数监测:监测废气处理量、吸附剂使用量、废气中有机物浓度等关键参数,并建立相应的监测系统。
2.设备维护:定期进行吸附剂更换、设备清洗和维护,确保设备正常运行和吸附效果稳定。
3.废物处理:对吸附剂再生后的废物进行安全处理,防止对环境造成污染。
六、环境监测与管理1.排放标准:根据国家和地方的废气排放标准,确保废气治理工程运行符合相关法规要求。
2.环境监测:定期进行废气排放监测,检测废气中有机物浓度和其他污染物的排放情况,确保达到排放标准。
3.管理体系:建立完善的废气治理工程管理体系,包括工艺控制、质量管理、安全管理等措施,确保工程的正常运行和管理。
吸附法工业有机废气治理工程技术规范吸附法工业有机废气治理工程技术规范(HJ 2026—2013)前言为了贯彻《中华人民共和国环境保护法》和《中华人民共和国大气污染防治法》,规范工业有机废气治理工程,防治工业有机废气的污染,改善环境质量,本标准被制定。
本标准规定了工业有机废气吸附法治理工程的设计、施工、验收和运行的技术要求。
该标准为指导性文件,由环境保护部科技标准司组织制订,主要起草单位包括XXX、XXX等。
本标准自2013年7月1日起实施,由环境保护部解释。
1适用范围本标准规定了工业有机废气吸附法治理工程的设计、施工、验收和运行的技术要求。
适用于工业有机废气的常压吸附治理工程,可作为环境影响评价、工程咨询、设计、施工、验收及建成与管理的技术依据。
2规范性引用文件本标准引用了多个文件中的条款,如GB 3836.4爆炸性气体环境用电气设备第4部分、GB/T 3923.1纺织品织物拉伸性能第1部分等。
凡是不注日期的引用文件,其有效版本适用于本标准。
其中,GB/T 7701.2和GB/T 7701.5规定了回收溶剂用煤质颗粒活性炭和净化空气用煤质颗粒活性炭的相关标准;GB/T 和HJ/T 1规定了固定污染源排气中颗粒物测定和气态污染物采样方法以及气体参数测量和采样的固定位装置;GB/T规定了活性炭丁烷工作容量测试方法;GB 、GB 、GB 、GB 、GB 、GB 、GB 、GB 和GBJ 87等规定了建筑设计防火规范、采暖通风与空气调节设计规范、排气筒设计规范、建筑物防雷设计规范、爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范、建筑灭火器配置设计规范、石油化工企业设计防火规范、工业企业总平面设计规范和工业企业噪声控制设计规范;HGJ 229规定了工业设备、管道防腐蚀工程施工及验收规范。
4.1 除了溶剂和油气储运销装置的有机废气吸附回收,进入吸附装置的有机废气中有机物的浓度应低于其爆炸极限的25%。
如果废气中有机物的浓度高于其爆炸极限下限的25%,则必须将其降低到其爆炸极限下限的25%以下才能进行处理。
活性炭吸附VOCs计算公式
有机废气吸附通常采用活性炭吸附剂进行处理。
活性炭用量的计算涉及到多个因素,包括废气流量、废气中污染物的浓度和性质、活性炭的吸附性能等。
下面提供一个简单的计算方法,但需要注意这只是一种粗略的估算方法,实际应用中需要根据具体情况进行调整和验证。
1)确定废气流量Q,单位为m3/h。
2)确定废气中目标有机污染物的浓度C,单位为mg/n?。
3)确定活性炭的吸附容量(即单位质量活性炭对目标污染物的吸附量),单位为mg∕g o
4)计算活性炭用量V,单位为kg,公式为:
V=Q×C×t∕(1000×S]
式中:
t为废气处理时间,单位为h;
S为活性炭的吸附容量,单位为mg/g。
5)确定活性炭的压缩密度,单位为g∕cπ?,然后将V转换为体积Vi,单位为n?,公式为:
V1=V∕(压缩密度)
6)根据实际情况,选取合适的活性炭颗粒直径和层数,计算需要的活性炭吸附塔的体积。
7)需要注意的是,上述计算中的参数都需要根据实际情况进行调整和验证, 包括废气中的污染物种类和浓度、废气流量和处理时间、活性炭的吸附性能等。
此外,还需要考虑活性炭的再生和更换周期等因素,以确保废气处理效果和经济效益。
有机废气(VOCs)处理吸附法更新时间:2009-08-20 09:18来源:作者: 阅读:1207网友评论0条吸附净化技术是一种成熟的化工单元过程,早已用于各种有机溶剂的回收,尤其是活性炭吸附法已经在印刷、电子、喷漆、胶粘剂等行业,用于对苯、二甲苯、四氯化碳等有机溶剂的回收。
近几年来,由于环保要求的更加严格,吸附技术也得到了迅速的发展,出现了新的吸附工艺和设备,吸附剂的改进,如活性炭纤维和沸石的使用,也扩大了吸附技术的应用范围,使吸附成为有机废气(溶剂)处理技术的首选方法。
原理活性碳多是粉末状或颗粒状,大部分情况下不能直接用于各种净化设备中,必须使活性炭具有一定形状和支撑强度,才能使用,活性炭经过特殊的工艺处理后,能产生丰富的微孔结构,这些人眼看不到的微孔能够依靠分子力,吸附各种有害的气体和液体分子,从而达到净化的目的。
活性炭吸附过程包括吸附净化和热脱再生。
吸附净化过程是将有机废气由排气风机送入吸附床,有机废气在吸附床被吸附剂吸附而使气体得到净化,净化后的气体排向大气即完成净化过程;热脱再生过程是当吸附床内吸附剂所吸附的有机物达到允许的吸附量时,该吸附床已经不能再进行吸附操作,而转入脱附再生。
脱附再生即用来自催化的热空气吹扫吸附剂,使吸附的有机物脱附出来达到使吸附剂的吸附能力再生的目的。
活性碳吸附法适用于大风量、低浓度、温度不高的有机废气治理。
此法工艺成熟,效果可靠,易于回收有机溶剂,因此被广泛地应用于化工、喷漆、印刷、轻工等行业的有机废气治理,尤其是苯类、酮类的处理。
在工业吸附过程中,活性炭是使用得最为广泛的一种吸附剂。
但它也存在不耐高温、在湿润的条件下不能保持很好的吸附能力、易燃的缺点。
沸石作为一种很好的替代吸附剂,已被逐步开发应用。
1吸附-水蒸汽再生-溶剂回收净化工艺吸附-水蒸汽再生-溶剂回收工艺是目前最为广泛使用的回收技术,其原理是利用粒状活性炭、活性炭纤维或沸石等吸附剂的多孔结构,将废气中的有机物捕获;当废气通过吸附床时,其中的有机物被吸附剂吸附在床层中,废气得到净化;由于吸附剂的价格较高,需要对其进行脱附再生,循环使用。
有机废气吸附设计与计算一、基本原理1、吸附原理当两相组成一个体系时,其组成在相界面与相内部是不同的,处在;两相界面处的成分产生了积蓄(浓缩),这种现象称为吸附。
吸附处理废气时,吸附的对象是气态污染物,被吸附的气体组分称为吸附质,吸附气体组分的物质称为吸附剂。
使已被吸附的组分从达到饱和的吸附剂析出,吸附剂得以再生的操作称为脱附。
即被吸附于界面的物质在一定条件下,离开界面重新进入体相的过程,也成解吸。
而当吸附进行一段时间后,由于表面吸附质的浓集,使其吸附能力明显下降而不能满足吸附净化的要求,此时需要采用一定的措施是吸附剂上已吸附的吸附质脱附,恢复吸附剂的吸附能力,这个过程成为吸附剂的再生。
因此,在实际工作中,正式利用吸附剂的吸附—再生—吸附的循环过程,达到除去废气中污染物质并回收废气中有用组分的目的。
脱附过程是在吸附剂结构不变化或者变化极小的情况下,将吸附质从吸附剂孔隙中除去,恢复它的吸附能力。
通过再生使用,可以降低处理成本,减少废渣排放量,同时回收吸附质。
被吸附的组分重新释放,释放的气体浓度高于原混合气的浓度。
促进解吸的条件有:(1)提高温度(热再生;(2)抽真空以降低压力(变压解吸附);(3)降低吸附剂周围组分的浓度(空气吹扫)。
2、吸附机理吸附和脱附互为可逆过程。
当用新鲜的吸附剂吸附气体中的吸附质时,由于吸附剂表面没有吸附质,因此也就没有吸附质的脱附。
但随着吸附的进行,吸附剂表面上的吸附质逐渐增多,也就出现了吸附质的脱附,且随着时间的推移,脱附速度不断增大。
但从宏观上看,同一时间吸附质的吸附量仍大于脱附量,所以过程的总趋势认为是吸附。
当同一时间吸附质的吸附量与脱附量相等时,吸附和脱附达到动态平衡,此时称为达到吸附平衡。
平衡时,吸附质在流体中的浓度和在吸附剂表面上的浓度不再变化,从宏观上看,吸附过程停止。
平衡时的吸附质在流体中的浓度称为平衡浓度,在吸附剂中的浓度称为平衡吸附量。
当吸附质与吸附剂长时间接触后,终将达到吸附平衡。
有机废气吸附设计与计算一、基本原理1、吸附原理当两相组成一个体系时,其组成在相界面与相内部是不同的,处在;两相界面处的成分产生了积蓄(浓缩),这种现象称为吸附。
吸附处理废气时,吸附的对象是气态污染物,被吸附的气体组分称为吸附质,吸附气体组分的物质称为吸附剂。
使已被吸附的组分从达到饱和的吸附剂析出,吸附剂得以再生的操作称为脱附。
即被吸附于界面的物质在一定条件下,离开界面重新进入体相的过程,也成解吸。
而当吸附进行一段时间后,由于表面吸附质的浓集,使其吸附能力明显下降而不能满足吸附净化的要求,此时需要采用一定的措施是吸附剂上已吸附的吸附质脱附,恢复吸附剂的吸附能力,这个过程成为吸附剂的再生。
因此,在实际工作中,正式利用吸附剂的吸附—再生—吸附的循环过程,达到除去废气中污染物质并回收废气中有用组分的目的。
脱附过程是在吸附剂结构不变化或者变化极小的情况下,将吸附质从吸附剂孔隙中除去,恢复它的吸附能力。
通过再生使用,可以降低处理成本,减少废渣排放量,同时回收吸附质。
被吸附的组分重新释放,释放的气体浓度高于原混合气的浓度。
促进解吸的条件有:(1)提高温度(热再生;(2)抽真空以降低压力(变压解吸附);(3)降低吸附剂周围组分的浓度(空气吹扫)。
2、吸附机理吸附和脱附互为可逆过程。
当用新鲜的吸附剂吸附气体中的吸附质时,由于吸附剂表面没有吸附质,因此也就没有吸附质的脱附。
但随着吸附的进行,吸附剂表面上的吸附质逐渐增多,也就出现了吸附质的脱附,且随着时间的推移,脱附速度不断增大。
但从宏观上看,同一时间吸附质的吸附量仍大于脱附量,所以过程的总趋势认为是吸附。
当同一时间吸附质的吸附量与脱附量相等时,吸附和脱附达到动态平衡,此时称为达到吸附平衡。
平衡时,吸附质在流体中的浓度和在吸附剂表面上的浓度不再变化,从宏观上看,吸附过程停止。
平衡时的吸附质在流体中的浓度称为平衡浓度,在吸附剂中的浓度称为平衡吸附量。
当吸附质与吸附剂长时间接触后,终将达到吸附平衡。
吸附平衡量是吸附剂对吸附质的极限吸附量,亦称静吸附量分数或经活性分数,用X t表示,无量纲。
它是设计和生产中十分重要的参数。
吸附平衡时,吸附质在气、固两相中的浓度关系,一般用吸附等温线表示。
吸附等温线通常根据实验数据绘制,也常用各种经验方程式来表示。
3、吸附量吸附量是指在一定条件下单位质量的吸附剂上所吸附的吸附质的量,通常以kg吸附质/kg吸附剂或质量分数表示,它是吸附剂所具有吸附能力的标志。
在工业上吸附量称为吸附剂的活性。
吸附剂的活性有两种表示方法:(1)吸附剂的静活性在一定条件下,达到平衡时吸附剂的平衡吸附量即为其静活性。
对一定的吸附体系,静活性只取决于吸附温度和吸附质的浓度或分压。
(2)吸附剂的动活性在一定的操作条件下,将气体混合物通过吸附床层,吸附质被吸附,当吸附一段时间后,从吸附剂层流出的汽提开始发现吸附质(或其浓度达到依规定的允许值)时,认为床层失败,此时吸附剂吸附的吸附质的量称为吸附剂的动活性。
动活性除与吸附剂和吸附质的特性有关外,还与温度、浓度及操作条件有关。
吸附剂的动活性值是吸附系统设计的主要依据。
二、吸附器选择的设计计算1、吸附器的确定对吸附器的基本要求:(1)具有足够的过气段面和停留时间(2)良好的气流分布(3)预先除去入口气体中污染吸附剂的杂质(4)能够有效地控制和调节吸附操作温度(5)易于更换吸附剂吸附工艺选用固定床吸附器。
基本运行参数如下:处理风量:40000m³/h有机废气组分:甲苯800 mg/ m ³,丙酮134 mg/ m ³,乙酸乙酯395 mg/ m ³材料:钢板δ=4压降:常压数量:两台并联,脱附吸附交替运行2、吸附剂的选择如何选择、使用和评价吸附剂,是吸附操作中必须解决的首要问题。
一切固体物质的表面,对于流体的表面都具有物理吸附的作用,但合乎工业要求的吸附剂则应具备以下一些要求:(1)具有大的比表面积(2)具有良好的选择性吸附作用(3)吸附容量大(4)具有良好的机械强度和均匀的颗粒尺寸(5)有足够的热稳定性及化学稳定性(6)有良好的再生性能(7)吸附剂的来源广泛、造价低廉本设计采用活性炭纤维做吸附剂,活性炭纤维是常用吸附剂的一种。
活性炭纤维对吸附质的吸附主要取决于表面的物理结构和化学结构,活性炭纤维以其表面大量的不饱和碳构筑成了独特的吸附结构,它是一种典型的微孔碳,其含有的许多不规则结构(杂环结构)或含有表面官能团的结构,具有极大的表面积,也就造成了微孔相对孔壁分子共同作用形成强大的分子场,提供一个吸附总分子物理和化学变化的高压体系。
活性炭纤维不含有大孔,其微孔占大多数,当微孔与分子尺寸大小相当时,在范德华力作用下相距很近的吸附场发生叠加,引起微孔内吸附势的增加,而活性炭纤维表面的孔口多,容易吸附和脱附,而且吸脱行程短。
因此,活性炭纤维是一种优良的吸附剂。
(计算过程以活性炭颗粒为例)3、空塔气速和横截面积的确定空塔气速为气体通过吸附器整个横截面积的速度,空塔气速的选择,不仅直接决定了吸附器的尺寸和压降的大小,而且还会影响吸附效率。
气速很小,则吸附器尺寸很大,不经济;气速过大,则压降会增大,使吸附效率受到影响。
通过实验确定最佳气速,吸附设计中不能追求过高的吸附效率,把空塔气速取值降小,那样会使吸附床体积、吸附剂用量和设备造价大为增高;反之也不宜取过大的空塔气速,那样设备费用虽低,但吸附效率下降很多,且体系压降会随空塔气速的增大上升很快,造成动力消耗过大,因此应选取合适的空塔气速,最适宜的空塔气速为0.8~1.2m/s ,依此经验结论,本设计确定空塔气速:U=1.0m/s原始条件:处理风量:Q=40000 m ³/h ,设计温度为常温,压力为常压由于废气中,空气所占的比例远远大于污染物所占比例,因此,废气性质可以近似看作为干空气的热物理性质,查《化工原理》附录得以下数据: 空气混合物性质:流体密度ρf =1.185kg/m ³,黏度μf=1.835×105-Pa ·s , 比热容C p =1.005kJ/(kg ·℃),吸附的粒状活性炭颗粒性质:平均直径d p =0.003m ,表观密度ρs =670 kg/m ³,堆积密度ρB=470 kg/m ³, 固定床孔隙率εf =0.5横截面积: 1.110.1360040000=⨯==U Q S m ² m U V D 76.336000.114.34000044=⨯⨯⨯==π 4、固定床吸附层高度的计算采用透过曲线计算方法,通过实验将含有一定浓度污染物的气流连续通过固定床吸附器,在不同的时间内,确定吸附床不同截面处气流中污染物的浓度分布,当吸附床使用一段时间后,出口气体污染物浓度达到某一允许最大浓度时,认为吸附床失效。
从气流开始通入至吸附床失效这段时间称为穿透时间,或保护作用时间。
表示吸附床处理气体量与出气口污染物浓度之间的关系的曲线称为穿透曲线。
穿透曲线的形状和穿透时间取决于固定床的操作方法。
操作过程的实际速率和机理、吸附平衡性质、气流速度、污染物入口浓度,以及床层厚度等影响穿透曲线的形状,此过程比较复杂,目前仍是只是近似过程的计算。
假定吸附床到达穿透时间全部处于饱和状态,即达到它的平衡吸附量a ,也称a 为静活度,同时根据朗格缪尔等温线,假定静活度不再与气相浓度有关。
在吸附作用时间ζ内,所吸附污染物的量为X=aSL ρb式中:X ——在时间ζ内的吸附量;a ——静活度,重量,%;S ——吸附层的截面积,m ²;L ——吸附层高度,m;ρb ——吸附剂的堆积密度,设计为470 kg/m ³固定床虽然结构简单,但由于污染物在床层内浓度分布是随时间变化,计算比较复杂,因此目前工程上都是采用近似计算,通过计算活性炭的作用时间进行后处理的计算。
活性炭的作用时间由下式算出:109-⨯=WdCQt V 式中,V ——活性炭的装填量,m ³C ——进口气体污染物的浓度,mg/ m ³Q ——气流量,m ³/ht ——活性炭的使用时间,hW ——活性炭原粒度的重量穿透炭容,%d ——活性炭的堆密度0.8t/ m ³401000400000===v sp QV m ³/h 算出废弃的排放量:ρ0=(800+134+395)×40000×106-=53.16kg/h 假设吸附器的吸附效率为85%,则达标排放是需要吸附总的污染物的量为: 53.16×85%=45.19 kg/hh CQ VWd t 286400002808.0%1040101099=⨯⨯⨯⨯=⨯= 则在吸附作用时间内的吸附量:X=4.76×286=1361.6kg根据X=aSL ρb得:ρb aS XL =根据活性炭的吸附能力,设静活度为16kg 甲苯/100kg 活性炭 所以,m aS XL b 63.14701.1116.06.1361=⨯⨯==ρ 5、吸附剂(活性炭)用量的计算吸附剂的用量M :M=LS ρb=1.63×11.1×470=8530.7kg 吸附剂本身占体积V=LS=1.63×11.1=18.09 m ²吸附床层体积:79.2547067009.18'=⨯==ρρb s V V m ³ 6、活性炭再生的计算本设计采用升温脱附,即在等压下升高吸附床层温度,进行脱附,然后降温冷却,重新吸附。
吸附床的操作温度为T 1,原料中吸附质的分压为P 1,当吸附床达饱和后,吸附剂吸附容量为x 1,假定吸附阶段终了时,允许吸附后气体中的吸附容量低于x 2。
升温脱附可将吸附剂从T 1升温到T 2,这时吸附剂容量可低于x 2。
(1)干燥吸附剂时空气消耗量W Wl L x x ⨯-==)(112 式中:L ——干燥吸附剂是空气的消耗量,kgl ——空气的单位消耗量,即干空气/H2O ,无量纲x 1、x 2——分别为离开、进入吸附剂层时空气的含湿量即H2O/干空气 W ——干燥时驱走的水分,kg由《化工原理》查表的,常温时饱和水蒸汽密度为0.02304kg/ m ³,则24.1084)4000002304.0(%851=⨯⨯=L kg (2)加热空气所消耗的空气热焓量W l Q I I )(12-=式中:I 2——由加热器进入吸附器的空气热焓量,J/kgI 1——进入加热器的空气热焓量,J/kg设利用120℃的热风进行脱附,查得常温时干空气的热焓量为1.005 kJ/(kg ·℃),120℃时为1.009 kJ/(kg ·℃),则:kJ Q 01.412)4000002304.0()25120()005.1009.1(%851=⨯⨯-⨯-⨯=。