VOCs有机废气吸附计算

有才P废气吸附设计与计算一、基本原1、 吸附原当两相组成一个体系时，其组成在相界面与相内部是同的，处在；两相界面处的成分产生积蓄（浓缩），这种现象称为吸附。吸附处度气时，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。而当吸附进一段时间后，由于表面吸附质的浓集，使其吸附能明显下而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，这个过程成为吸附剂的再生。因此，在实际工作中，正式用吸附剂的吸附—再生—吸附的循环过程，达到除去度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。通过再生使用，可以低处成本，减少度渣排放，同时回收吸附质。被吸附的组分重新释放，释放的气体浓高于原混合气的浓。促进解吸的条件有：（1）提高温（热再生；（2）抽真空以低压（变压解吸附）；（3）低吸附剂周围组分的浓（空气吹扫） 。2、 吸附机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，吸附剂表面上的吸附质逐渐增多，也就出现吸附质的脱附，且随着时间的推移，脱附速断增大。 但从宏观上看，同一时间吸附质的吸附仍大于脱附，所以过程的总趋势认为是吸附。当同-时间吸附质的吸附与脱附相等时，吸附和脱附达到动态平衡，此时称为达到吸附平衡。平衡时，吸附质在体中的浓和在吸附剂表面上的浓再变化，从宏观上看，吸附过程停止。平衡时的吸附质在体中的浓称为平衡浓，在吸附剂中的浓称为平衡吸附。当吸附质与吸附剂长时间接触后，终将达到吸附平衡。吸附平衡是吸附剂对吸附质的极限吸附，亦称静吸附分数或经活性分数，用X表表示，无纲。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、吸附吸附是指在一定条件下单位质的吸附剂上所吸附的吸附质的，通常以kg吸附质/kg吸附剂或质分数表示，它是吸附剂所具有吸附能的标志。在工业上吸附称为吸附剂的活性。吸附剂的活性有两种表示方法：吸附剂的静活性在-定条件下，达到平衡时吸附剂的平衡吸附即为其静活性。对-定的吸附体系，静活性只取决于吸附温和吸附质的浓或分压。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压层，吸附质被吸附，当吸附-段时间后，从吸附剂层出的汽提开始发现吸附质(或其浓达到依规定的允许值)时/人为床层失败，此时吸附剂吸附的吸附质的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、浓及操作条件有关。吸附剂的动活性值是吸附系统设计的主要依据。二、吸咐器选择的设计计算1、吸骨器的确定对吸附器的基本要求：具有足够的过气段面和停时间(2)好的气分布预先除去入口气体中污染吸附剂的杂质能够有效地控制和调节吸附操作温于换吸附剂吸附工艺送用固定床吸附器。基本运参数如下：处风： 40000m3/h有机七度气组分：甲苯800mg/m3，丙酮134mg/m3，乙酸乙酯395mg/m3材：钢板3=4压：常压数：两台并联，脱附吸附交替运2、吸时剂的选择如何送拌、使用和评价吸附剂，是吸附操作中必须解决的首要问题。一固体物质的表面，对于体的表面具有物吸附的作用， 但合乎工业要求的吸附剂则应具备以下一些要求：(1)具有大的比表面积具有好的选择性吸附作用吸附容大具有好的机械强和均匀的颗尺寸有足够的热稳定性及化学稳定性有好的再生性能吸附剂的来源广泛、造价低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结构和化学结构，活性炭纤维以其表面大的饴和碳构筑或独特的吸附结构，它是一种典型的微孔碳，其含有的许多规则结构(杂环结构)或含有表面官能团的结构，具有极大的表面积，也就造成微孔相对孔璧分子共同作用形成强大的分子场，提供一个吸附总分子物和化学变化的高压体系。活性炭纤维含有大孔，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，容吸附和脱附，而且吸脱程短。因此，活性炭纤维是-种优的吸附剂。(计算过程以活性炭颗为 )3、空塔气速和横截面积的确定生塔气速为气体通过吸附器整个横截面积的速，生塔气速的选择，仅直接决定吸附器的尺寸和压的大小， 而且还会影响吸附效。气速很小，则吸附器尺寸很大，经济；气速过大，则压会增大，使吸附效受到影响。通过实验确定最佳气速吸附设计中能追求过高的吸附效， 把生塔气速取值小,那样会使吸附压体积、吸附剂用和设备造价大为增高；反之也宜取过大的空塔气速，那样设备费用虽低，但吸附效下很多，且体系压会随生塔气速的增大上升很快，造成动消耗过大，因此应选取合适的生塔气速，最适宜的生塔

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：处风：Q=40000m3/h，设计温为常温，压为常压日于废气中，空气所占的比远远大于污染物所占比，因此，废气性质可以近似看作为干空气的热物性质，查《化工原》附录得以下数据：空气混合物性质:体密p=1.185kg/m3,黏H=1.835x1。-5Pa-s，f f比热容Cp=1.005kJ/(kg・°C)，吸附的状活性炭颗性质：平均直径d=0.003m，表观密p=670kg/m3,堆积密p=470kg/m3,固定压孔隙\=°.5横截面积:400003600横截面积:400003600x1.0=11.1mD亚4X40000 =3.76m兀U\'3.14x1.0x36004、固杼吸时层高的计算采用透过曲线计章方法，通过实验将含有一定浓污染物的气连续通过目定床吸附器，在同的时间内，确定吸附床同截面处气中污染物的浓分布，当吸附床使用一段时间后，出口气体污染物浓达到某一允许最大浓时，认为吸附压失效。从气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。表示吸附床处气体与由气口污染物浓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。操作过程的实际速和机、吸附平衡性质、气速、污染物入口浓，以及床层厚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章。

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a，也称a为静活，同时根据格缪尔等温线，假定静活再与气相浓有关。 在吸附作用时间Z内，所吸附污染物的为X=aSLPb式中：X——在时间z内的吸附；a 静活，重， %；S——吸附层的截面积，m2；L——吸附层高，m;P——吸附剂的堆积密，设计为470kg/m3b固定床虽然结构简单，但由于污染物在床层内浓分布是随时间变化，计算比较复杂，因此目前工程上是采用近似计算，通过计算活性炭的作用时间进后处的计算。活性炭的作用时间由下式算出:V=国X10-9Wd式中，v 活性炭的装填，m3C 进口气体污染物的浓，mg/m3Q 气，m3/ht——活性炭的使用时间，hW——活性炭原的重穿透炭容， %d 活性炭的堆密0.8t/m340000010004000001000=40m3/hsp算出废弃的排放：

p=(800+134+395)x40000x1。-6=53.16kg/h假设吸附器的吸附效为 85%，则达标排放是需要吸附总的污染物的为：53.16x85%=45.19kg/hVWd 40x10%x0.8t= x109= x109=286hCQ 280x40000则在吸附作用时间内的吸附：X=4.76x286=1361.6kg根#X=aSLp得：bL=二aSPb根据活性炭的吸附能，设静活为16kg根据活性炭的吸附能，设静活为16kg甲苯/100kg活性炭,X1361.6所以，L= = aSP0.16,X1361.6所以，L= = aSP0.16x11.1x470b=1.63m5、吸时剂(洁性炭)晋的计算吸附剂的用M:M=LSp=1.63x11.1x470=8530.7kgb吸附剂本身占体积V=LS=1.63x11.1=18.09m2吸附压层体积：V=岩=18.°9乂67。=25.79m'P470b6、洁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压层温，进脱附，然后温却，重新吸附。吸附床的操作温为T.却，重新吸附。吸附床的操作温为T.，原中吸附质的分压为床达饱和后，吸附剂吸附容为x，假定吸附阶段终时，允许吸附后气体中的吸附容低于x。升温脱附可将吸附剂从T升温到T，这时吸附剂容可低于x2。(1)干燥吸附剂时空气消耗1L=Wl= — xW(x—x)式中：L——干燥吸附剂是空气的消耗，kgl——空气的单位消耗，如干空气/H2O，无纲x、x——分别为离开、进入吸附剂层时空气的含湿即H2O/干空气1 2W——干燥时驱走的水分，kg由《化工原》查表的，常温时饱和水蒸汽密为 0.02304kg/m3,^L=81%x(0.02304X40000)=1084.24kg(2