有机废气处理--活性炭吸附详细计算

为了保证生产的连续性，一般设置两个吸附床交替使用，由于切换的周期至少为 1d，因此
吸附床体积大，吸附剂用量多，设备笨重，投资大，操作麻烦；由于床层体积大，容易出现
因吸附热的积蓄引起的燃烧爆炸等现象。针对这些问题，现有新型装置的吸附器采用一
种多单元分流组合结构， 并以新型材料――活性炭纤维作为吸附剂， 采用 PLC电
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6.2 建议 ........................................................
30
致 谢 ............................................................
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II
1.绪论
1.1 概述 1.1.1 有机废气的来源
有机废气中的挥发性有机物称为 VOCs(Volatileorganiccompounds), 在涂 装、印刷、制鞋和化工生产的许多行业中 , 一些工业产品的生产工艺过程都伴有 大量的挥发性有机化合物 (VOCs)废气的排出。
VOCs废气排入大气环境中会产生以下几个方面的影响 : ①VOCs是光化学反应的前体 , 有阳光照射时 , 在合适的条件下 VOCs与 NOx及 其它悬浮化学物质发生一系列光化学反应 , 主要生成臭氧 , 形成光化学烟雾 , 从而 发生光化学污染； ②光化学烟雾会刺激人的眼睛和呼吸系统 , 有些 VOCs还具有强烈刺激气味 , 空气中达到一定浓度时则产生令人不适的感觉 , 影响空气质量； ③有些有毒的 VOCs如( 芳香烃等 ) 气体在环境中存在会损害人们的健康 , 长时 间暴露在污染空气中会引发癌变或引起其它严重疾病 , 如苯对骨髓的造血机能造 成破坏 , 是一种致癌物；甲苯和二甲苯对中枢神经具有强的麻醉作用；氯乙烯为 致癌物。 在制鞋业 , 由于“三苯” 中毒而导致工人致死事件已发生过多起 , 而涂料 工业使用的溶剂中 , 主要是甲苯、二甲苯和其它毒性有机物。光化学烟雾也会危 害人的健康和植物的生长， 1965 年日本各大城市频繁发生的光化学烟雾 ,1966 年 美国洛杉矶的光化学烟雾均对人类健康造成危害。 VOCs对环境的极大危害和对人体健康的严重威胁，引起了世界各国政府的 高度重视。美国环保署 （EPAEnvironmentalProtectionAgency ）定义的污染物中 VOCs 占了 300 多种，而美国 1990 年的《清洁空气法》（ CleanAirAct）要求减少 90% 排放量的 189 种毒性化学物中， 70%属于 VOCs]1[。我国在 1997 年 1 月 1 日开始 实施的《中华人民共和国国家标准大气污染物综合排放标准》 (GB16297-1996)
治理技术也多种多样， 各种治理技术也存在自己不同的优缺点。 在实际生产过程
中，根据不同的情况， 选择合适的方法是有机废气治理的关键。 有机废气治理的
方法主要有回收法和消除法两类。有机废气主要回收技术有：吸附法、吸收法、
冷凝法、膜分离技术及变压 吸附技术等；有机废气消除技术可分为物理一化学法和生物
法两类。物理一化学法包括热破坏法、光分解法、电晕法、臭氧分解法等 ; 生物法
2
1.2.1 各种净化方法的分析比较 .................................
2
2 设 计 任 务 说 明 . .................................................
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2.1 设计任务 . ...................................................
活性炭吸附脱附及附属设备选型详细计算书
目录
1. 绪论 ............................................................
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1.1 概述 ........................................................
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4 设 计 与 计 算 ....................................................
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4.1 基本原理 . ...................................................
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4.1.1 吸附原理 ...............................................
1
也规定了苯、甲苯、二甲苯、氯乙烯等 VOCs排放较为严格的标准，如表 1.1 所
示。
表 1.1 几种 VOCs排放的国家标准
VOCs
最高允许排放浓度(mg/m3)
苯
12
甲苯
40
二甲苯
70
氯乙烯
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注：这是对新污染源的排放标准。
1.2 有机废气治理技术现状及进展
有机废气的来源多种多样，其产生方式及排放方式也不尽相同。因此，有机废气的
净化类别 优点
缺点
活性炭吸 1、可处理大风量、低浓度的有机废气。 1、废气净化前要进行预处理。
附法
2、可回收溶剂。
2、仅限于低浓度。
3、不需要加热。
3、设备庞大 , 占地面积多。
4、净化效率高 , 运转费用低。
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5.1 工 程 造 价 ..................................................
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5.2 运行费用核算 ..............................................
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5.2.1 价格标准 ..............................................
4
2.2 设计进气指标 ...............................................
4
2.3 设计出气指标 ...............................................
4
2.4 设计目标 . ...................................................
7Байду номын сангаас
4.1.2 吸附机理 ...............................................
7
4.1.3 吸附等温线与吸附等温方程式 .............................
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4.1.4 吸附量 ................................................
1
1.1.1 有机废气的来源 .........................................
1
1.1.2 有机物对大气的破坏和对人类的危害 .......................
1
1.2 有机废气治理技术现状及进展 ................................
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4.2.5 吸附剂（活性炭）用量的计算 ............................
17
4.2.6 床层压降的计算 ]15[ ....................................
17
I
4.2.7 活性炭再生的计算 ]16[ ..................................
20
4.3.3 集气罩的选型 ..........................................
20
4.4 吸附前的预处理 ............................................
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4.5 管道系统设计计算 ..........................................
脑来实现整个系统的连续运行。
1.2.1 各种净化方法的分析比较
2
解决有机废气的污染 , 最根本的方法是工艺改革。采用无害涂料、无害溶剂
在现阶段生产中是不能马上实现的 , 苯类溶剂使用量仍然很大。所以必须解决废
气净化问题。
目前国内常采用的三种净化方法分析比较见表 1.2 。
表 1.2 国内外有机废气常用处理方法的优缺点比较 ]2[
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4.5.1 管道系统的配置 ........................................
23
4.5.2 管道内流体流速的选择 ..................................
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4.5.3 管道直径的确定 ........................................
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4.3 集气罩的设计计算 ..........................................
19
4.3.1 集气罩气流的流动特性 ..................................
19
4.3.2 集气罩的分类及设计原则 ................................
包括生物过滤器，生物滴滤 器，生物冲刷塔，膜生物反应器，活性污泥法等。活性炭吸
附法净化率可达 95%以上，若无再生装置，则运行费用太高，若用蒸汽回收，则工
艺流程过长，操作费用高， 回收的溶剂和水的混合物利用价值也不高； 再生时需
要有稳定的蒸汽源， 且活性炭经反复吸附脱附后吸附能力会逐渐降低， 一般使用
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4.1.5 吸附速率 ..............................................
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4.2 吸附器选择的设计计算 . .....................................
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4.2.1 吸附器的确定 ..........................................
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4.2.2 吸附剂的选择 ..........................................
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4.2.3 空塔气速和横截面积的确定 ..............................
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4.2.4 固定床吸附层高度的计算 ................................
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3 工 艺 流 程 说 明 ..................................................
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3.1 工艺选择 . ...................................................
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3.2 工艺流程 . ...................................................
二三年后就得更换。液体吸收法净化率只有 6O%－ 8O%，而且存在着二次污染问
题。催化燃烧法净化率可达 95%，但适合于处理高浓度、小风量且废气温度较高
的有机废气， 而且要求气体的温度较高， 为了提高废气温度， 要消耗大量的能源。
目前应用最多的方法是吸附一催化燃烧法，它主要以颗粒炭或蜂窝炭为吸附 剂，
有机废气的来源主要有固定源和移动源两种。移动源主要有汽车、轮船和飞机等以 石 油 产 品 为 燃 料 的 交 通 工 具 的 排 放 气 ；固 定 源 的 种 类 极 多 , 主 要 为 石 油 化 工 工 艺 过 程 和储存设备等的排出物及各种使用有机溶剂的场合 , 如喷漆、 印刷、金属除油和脱脂、粘合剂、制药、塑料、涂料和橡胶加工等。 1.1.2 有机物对大气的破坏和对人类的危害
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4.5.4 管道内流体的压力损失 ..................................
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4.5.5 风机和电机的选择 ......................................
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5 工 程 核 算 .....................................................
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5.2.2 运行费用 ..............................................
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6 结 论 与 建 议 ...................................................
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6.1 结论 ........................................................