吸附设备的计算

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。

填料采用zj-30活性炭，该活性炭颗粒直径为3mm，长度为3~6mm，机械强度>93%，含水率<3%，比表面积950m2/g，总孔容积0.8cm2/g, 真密度0.8g/cm3, 堆积密度460kg/m3, 灰分10%，PH值为9

卧式固定床吸附器的材料采用Q235普通碳钢，密度ρ=7.85g/cm3,比热容c=0.5kJ/kg*℃

（三）脱附是水蒸气、空气及热量的消耗计算①

（1）脱附时水蒸气的消耗量

采用水蒸气进行脱附时，水蒸气的耗量D应包括三个部分，即加热蒸气消耗量D1、动力蒸气消耗量D2及补偿炭的负湿润热的消耗量D3。即：

D=D1+D2+D3

1.加热蒸汽消耗量D1的计算

所谓加热蒸汽就是用来加热整个系统（包括吸附质、吸附剂、吸附器、绝热材料、水分等）到解吸温度的蒸汽，补偿散失到周围的介质正热量的耗气及解吸吸附质的蒸汽这三部分，统称为加热蒸汽。一般认为，加热蒸汽应全部在吸附器中凝缩。即:

D1=(q1＋q2＋q3＋q4＋q5)/( λ-q’)

式中q1——加热吸附剂、吸附质所需热量。kJ/h；

q2——加热吸附器所需热量，kJ/h；

q3——加热绝热材料所需的热量，kJ/h；

q4——散失于周围介质中的热量，kJ/h，通常去其他加热蒸汽量的4%；

q5——解吸吸附质的耗热量，等于解吸出吸附质的重量W乘以吸附热q

即：q5=W·q，kJ/h；

λ——蒸汽带入的热量，kJ/kg

q’——水蒸气冷凝液的热晗，kJ/kg。

上面q1、q2、q3的计算式可采用下式：

q=G·C p（t终－t初）

式中G——被加热物体的质量，kg；

C p——被加热物体的比热容，kJ/kg；

t初——被加热物体的初始温度，K；

t终——被加热物体的最终温度，K。

废气进口温度为30℃，出吸附器的温度为90℃，

q1’=1730.8kg×（90℃-30℃）×0.942 kJ/kg*℃=97779.6kJ

q1’’=346.16kg×（90℃-30℃）×1.7kJ/kg*℃=35308.32kJ

q2=2×5.6×0.006×0.5 kJ/kg*℃×（90℃-30℃）=10456.2kJ

q3=0

q4=0.04×10456.2 kJ=418.24 kJ

q5=628 kJ /kg×346.16kg=217388.48 kJ

则D1=(q1＋q2＋q3＋q4＋q5)/( λ-q’)

=（97779.6kJ+35308.32kJ+10456.2kJ+418.24 kJ+217388.48 kJ）/（63+155）

=1657.6kg

(2)动力蒸汽耗量D2的计算

假定吹脱每公斤吸附质平均耗用2.5kg动力蒸汽。

则D2=2.5kg×346.16kg=865.4kg

(3)用以补偿活性炭被湿润时的负湿润的蒸汽耗量D3的计算

q润=q吸-q凝

由于该值很小，相比D1和D2可以忽略。因此D3=0