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文档简介

催化燃烧工艺计算,,,,,,,

序号,,名称符号,,单位,公式,算值,备注

,项目,,符号意义,,,,

5,原始参数,VOC气体原始数据,VOC处理风量Q,m³/h,,5000.00,25℃

6,,,VOC处理标况风量NQ,Nm³/h,Q*273/(273+T),4580.54,

7,,,VOC气体的浓度C0,mg/m³,,10000.00,暂定

8,,,每小时吸附量C,kg/h,Q*C0/1000000,50.00,

9,,,VOC气体的温度T,℃,,25.00,取值

10,,,VOC气体的压力P,Pa,纯物质化学性质查询,103125.00,

11,,,VOC气体的密度ρ0,kg/m³,纯物质化学性质查询,1.13,

12,,,VOC气体的黏度μ,Pa.S,纯物质化学性质查询,0.00,

13,,,VOC气体的比热容Cp,kJ/(kg.C),纯物质化学性质查询,1.00,

,,,,,,,,

15,可行性分析,VOC爆炸极限所需的风量计算,VOC废气成分1,二氯甲烷,CH2Cl2,,

16,,,分子量,g/mol,纯物质化学性质查询,85.00,

17,,,沸点,℃,纯物质化学性质查询,39.75,

18,,,密度ρ01,kg/m³,分子量/[22.4*(T1+273)/273],3.48,

19,,,VOC体积V11,m³/h,M1/ρ02,14.38,

20,,,与空气混合的爆炸下限,%,查附表《有机废气的净化技术》,12.00,

21,,,爆炸下限所需空气量,m³/h,取的爆炸下限,369.63,

22,,,燃烧热,kJ//mol,,604.90,

23,,,VOCsmol量,mol,,588.24,

24,,,二氯甲烷燃烧产生的热量,KJ,,355823.53,

25,,,,,,,

26,,,VOC废气成分2,正庚烷,C7H16,,

27,,,分子量,g/mol,纯物质化学性质查询,100.00,

28,,,沸点,℃,纯物质化学性质查询,98.50,

29,,,密度ρ03,kg/m³,分子量/[22.4*(T1+273)/273],4.09,

30,,,VOC体积V13,m³/h,M1/ρ03,12.23,

31,,,与空气混合的爆炸下限,%,查附表《有机废气的净化技术》,1.10,

32,,,爆炸下限所需空气量,m³/h,取的爆炸下限,4032.29,

33,,,燃烧热,kJ//mol,,4806.60,

34,,,VOCsmol量,mol,,500.00,

35,,,正庚烷燃烧产生的热量,KJ,,2403300.00,

36,,,,,,,

37,,,VOC废气成分3,乙醇,C2H5OH,,

38,,,分子量,g/mol,纯物质化学性质查询,1.00,

39,,,沸点,℃,纯物质化学性质查询,1.00,

40,,,密度ρ03,kg/m³,分子量/[22.4*(T1+273)/273],0.04,

41,,,VOC体积V13,m³/h,M1/ρ03,1222.56,

42,,,与空气混合的爆炸下限,%,查附表《有机废气的净化技术》,1.00,

43,,,爆炸下限所需空气量,m³/h,取的爆炸下限,1.00,

44,,,燃烧热,kJ//mol,,1.00,

45,,,VOCsmol量,mol,,50000.00,

46,,,乙醇燃烧产生的热量,KJ,,50000.00,

47,,,,,,,

48,,,VOC废气成分4,二甲胺,C2H7N,,

49,,,分子量,g/mol,纯物质化学性质查询,1.00,

50,,,沸点,℃,纯物质化学性质查询,1.00,

51,,,密度ρ03,kg/m³,分子量/[22.4*(T1+273)/273],0.04,

52,,,VOC体积V13,m³/h,M1/ρ03,1222.56,

53,,,与空气混合的爆炸下限,%,查附表《有机废气的净化技术》,1.00,

54,,,爆炸下限所需空气量,mg/m³,取的爆炸下限,3.63,

55,,,燃烧热,kJ//mol,,1.00,

56,,,VOCsmol量,mol,,50000.00,

57,,,二甲胺燃烧产生的热量,KJ,,50000.00,

58,,,,,,,

59,,,VOC废气成分5,二甲基甲酰胺,C3H7ON,,

60,,,分子量,g/mol,纯物质化学性质查询,1.00,

61,,,沸点,℃,纯物质化学性质查询,1.00,

62,,,密度ρ03,kg/m³,分子量/[22.4*(T1+273)/273],0.04,

63,,,VOC体积V13,m³/h,M1/ρ03,1222.56,

64,,,与空气混合的爆炸下限,%,查附表《有机废气的净化技术》,1.00,

65,,,爆炸下限所需空气量,m³/h,取的爆炸下限,4435.51,

66,,,燃烧热,kJ//mol,,1.00,

67,,,VOCsmol量,mol,,50000.00,

68,,,二甲基甲酰胺燃烧产生的热量,KJ,,50000.00,

69,,,,,,,

70,,结论,工况下爆炸所需空气量Q1,m³/h,必须≥,4435.51,双极限全浓度

71,,,工况下处理VOC的体积VV,m³/h,,1222.56,

72,,,爆炸极限Vmin,%,,1.00,

73,,,工况最小密度Vmin,kg/m³,,0.04,

74,,,工况下实际空气量Q,m³/h,,3777.44,

75,,,工况下VOCs与工况实际空气体积比,%,,0.323649,

76,,,实际工况空气量结果,,,不满足,重新圆整,须同时满足

77,,,实际工况爆炸极限结果,,,满足要求,

,,,,,,,,

79,沸石原始数据,沸石数据,蜂窝状沸石堆积密度ρs,kg/m³,纯物质化学性质查询,500.00,

80,,,蜂窝状沸石静态活性XT,%,kg吸附质/kg吸附剂(厂家提供),0.35,

81,,,蜂窝状沸石动态活性XT1,%,kg吸附质/kg吸附剂(实验获得)(0.16~0.25),0.10,取值

82,,,蜂窝状沸石孔隙率ε,,纯物质化学性质查询,0.50,

83,,,蜂窝状沸石比表面积a,m2/g,(厂家提供),700.00,

84,,,蜂窝状沸石使用温度TS,℃,≤,400.00,

85,,,蜂窝状沸石抗压强度,Mpa,≤,0.80,

86,,,蜂窝状沸石外形规格,mm,,100x100x100,根据要求

,,,,,,,,

88,沸石使用量及脱附时间,沸石固定床吸附器数据及计算,吸附空速h1-,h1-,,10000.00,取值

89,,,按风量计算吸附剂装填量V,m³/台,Q/h1-,0.50,

90,,,单台设备吸附有机物量m,kg/台,V*XT1*ρs*η,20.00,

91,,,单台所需吸附剂质量重量M1,kg/箱,V*ρs,250.00,

92,,,最终选取吸附剂计算量VT,m³/箱,,0.50,炭量结果

93,,,吸附器吸附效率η,%,,0.80,取值

94,,,吸附器空塔截面风速u,m/s,,0.80,取值

95,,,箱体数量n总,个,,4.00,设计

96,,,吸附数量n吸,个,,1.00,设计

97,,,脱附数量n脱,个,交叉脱附,1.00,设计

98,,,冷却数量n冷,个,,1.00,设计

99,,,单箱体吸附器的截面有效面积A,m2,Q/3600/u,1.74,

100,,,正方形计催化床尺寸a,m,√A,1.32,

101,,,圆整为L,m,由高度和体积,反证该尺寸,1.9,取值

102,,,沸石层有效高度h,m,V/L2,0.14,0.5m~0.9m

103,,,圆整为H,m,,0.6,取值

104,,,单吸附器沸石层的实际容积Vs,m³/箱,L2*H,2.17,蓝太克

105,,,结果,,Vs>V,满足要求,

106,,结论,沸石的实际总容积V,m³,n总*Vs,8.66,

107,,,沸石需脱附总容积V/,m³,n脱*Vs,2.17,

108,,,单吸附床吸附剂重量,kg/箱,,1083.00,

109,,,在吸附作用时间内的吸附量X,kg,C0*Q/1000000*η*t,86.64,吸附容量

110,,,单吸附器沸石作用时间t,h,(Vs*ρs*XT1*η)/(C0/1000000*Q),1.73,使用时间

111,,,需脱附VOCs的总量M,kg,V/*ρs*XT1*η,86.64,总脱附量

112,,,吸附床长L,m,,1.90,

113,,,吸附床宽W,m,,1.90,

114,,,吸附床高H,m,,0.60,

,,,,,,,,

116,脱附风量计算,脱附计算,需脱附VOCs的总量M,kg/h,V/*ρs*XT1*η,86.64,

117,,,脱附有效时间t有效,h,,10.00,脱附时间

118,,,VOC每小时脱附量M1,kg/h,M/t有效,8.66,

119,,,脱附后VOC废气温度T1,℃,,75,设定

120,,,加热时间t加,h,,0.50,取值

121,,,冷却时间t冷,h,,0.50,取值

122,,,空速1-,h1-,根据催化剂取值,8000.00,

123,,,线速度m,m/s,,0.60,取值

124,,,工况下脱附废气爆炸下限空气量m,kg/h,M1*100*4/%,3465.60,

125,,,工况下脱附废气爆炸下限空气量V,m³/h,m*(273+T1)/(273+T2)/ρ,3590.17,

126,,,工况下脱附废气体积V,m³/h,M*(273+T1)/(273+T2)/ρ,2473.91,

127,,,脱附后进入催化炉总风量Q,m³/h,,6064.078358,

128,,,脱附温度t1,℃,,97.00,

129,,,脱附风量Q,℃,Q*(273+t1)/(273+t2),6447.44,

130,,,脱附线速度v,m/s,Q/s,0.50,

131,,,圆整脱附风量Q工脱,m³/h,,2300.00,元整

132,,,空气密度ρ,kg/m³,1.293*(273+0)=ρ*(273+t),0.95,

133,,,全质量m,kg/h,空气质量+废气质量,3433.78,

134,,,判断(0.15~0.4),,,满足要求,

135,,结论,脱附线速度下限,m/s,,0.15,

136,,,脱附线速度上限,m/s,,0.40,

137,,,脱附风量下限,m³/h,,1949.40,

138,,,脱附风量上限,m³/h,,5198.40,

,,,,,,,,

140,脱附风压计算,经验公式压降计算,沸石层有效高度Z,m,,0.60,

141,,,沸石床压降△P,Pa,经验公式:945.1*u1.055×Z,448.11,

142,,当量直径压降计算,沸石细管内的流速u1,m/s,u/ε,1.60,

143,,,细管的当量直径de,m,(4*ε)/[a*(1-ε)],0.01,

144,,,,m,6/a,0.01,

145,,,A,,(1-ε)2/ε3,2.00,

146,,,B,,μ*u/dp2,0.21,

147,,,C,,(1-ε)/ε2,2.00,

148,,,D,,ρ0*u2/dp,84.17,

149,,,雷诺数Re,,dp*ρ0*u/μ,403.40,

150,,,当Re/(1-ε)≤2500时按下式计算,,,806.80,≤2500

151,,,沸石床压降△P,Pa,△P=(150*A*B+1.75*C*D)*Z,214.31,

152,,,压降值,Pa,,448.1144514,取最大值

,,,,,,,,

154,催化剂用量计算,催化剂计算,线速度v,m/s,,0.53,

155,,,空速h1-,h1-,,8000.00,

156,,,催化剂计算装填量V,m³,Q工脱/h1-,0.29,

157,,,催化剂截面积A,m2,Q工脱/3600/V,1.21,

158,,,正方形计催化床尺寸a,m,√A,1.10,

159,,,催化床长宽圆整为L,m,,1.1,取值

160,,,催化床高h,m,V/L/L,0.24,

161,,,催化床高度圆整为H,m,,0.25,取值

162,,,催化剂实际装填量V总,m³,L*L*H,0.30,

163,,,判断,,,满足要求,

164,,结论,催化剂总容积Vs,m³,,0.30,

165,,,催化床长L,m,,1.1,

166,,,催化床宽W,m,,1.1,

167,,,催化床高H,m,,0.25,

168,,,驻留时间t,s,,2.112029385,0.15-0.25s

,,,,,,,,

170,风机功耗核算,风机计算,吸附风机风量Q,m³/h,,5500.00,

171,,,吸附风机全风压P,kPa,,2.00,

172,,,吸附风机风机功率,kw,Q/3600*P/0.8*1.15,4.39,

173,,,脱附风机风量Q脱,m³/h,,2300.00,

174,,,脱附风机全风压P脱,kPa,,5.00,

175,,,脱附风机风机功率,kw,Q脱/3600*P脱/0.8*1.15,4.59,

176,,,补冷风机风量Q补,m³/h,,766.67,

177,,,补冷风机全风压P补,kPa,,5.00,

178,,,补冷风机风机功率,kw,Q补/3600*P补/0.8*1.15,1.53,

,,,,,,,,

180,VOCs燃烧加热温度,产生热量,二氯甲烷燃烧产生的热量,kJ,,61657.10,

181,,,正庚烷燃烧产生的热量,kJ,,416443.82,

182,,,乙醇燃烧产生的热量,kJ,,8664.00,

183,,,二甲胺燃烧产生的热量,kJ,,8664.00,

184,,,二甲基甲酰胺燃烧产生的热量,kJ,,8664.00,

185,,,取产生热量最少的参与设计Q,kJ,,8664.00,最小值

186,,,物质摩尔,mol,,86.64,

187,,,产生热量功率为P,kw,Q*1000/3600000,2.41,乙酰丙酮

188,,,可将空气加热温度t,℃,Q/m/Cp,2.52,

,,,,,,,,

190,换热器面积计算,板式换热器,热流进口t1,℃,燃烧后温度,267.52,

191,,,热流出口t2,℃,,250.00,取值

192,,,热流功率P,kw,,17.54,

193,,,冷流进口t3,℃,原废气温度,75.00,取值

194,,,冷流出口t4,℃,外排温度,110.00,取值

195,,,对数平均温差T1,℃,(G182-G186)/(G183-G185)﹥1.7时,166.11,逆流

196,,,对数平均温差T2,℃,(G182-G186)/(G183-G185)≤1.7时,166.26,

197,,,对数平均温差T,℃,,取T2值,

198,,,传热系数s,w/m2.k,,16.20,不锈钢304

199,,,换热面积A,m2,P*1000/T/s,13.03,

,,,,,,,,

201,带走热量计算,系统散热计算,吸附床给热系数S1,W/m2,,61.00,取值

202,,,吸附床面积A1,m2,,3.61,

203,,,加吸附床热功率P1,kw,S1

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