熱門(mén)關(guān)鍵詞: 工業(yè)除塵設備控制系統 工業(yè)除塵設備管道工程 多段式高壓鍛造風(fēng)機 催化燃燒設備 布袋除塵器
有機廢氣的來(lái)源主要有固定源和移動(dòng)源兩種。移動(dòng)源主要有汽車(chē)、輪船和飛機等以石油產(chǎn)品為燃料的交通工具的排放氣;固定源的種類(lèi)極多,主要為石油化工工藝過(guò)程和儲存設備等的排出物及各種使用有機溶劑的場(chǎng)合,如噴漆、印刷、金屬除油和脫脂、粘合劑、制藥、塑料、涂料和橡膠加工等。
有機物對大氣的破壞和對人類(lèi)的危害
有機廢氣中的揮發(fā)性有機物稱(chēng)為VOCs(Volatileorganiccompounds),在涂裝、印刷、制鞋和化工生產(chǎn)的許多行業(yè)中,一些工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝過(guò)程都伴有大量的揮發(fā)性有機化合物(VOCs)廢氣的排出。
VOCs廢氣排入大氣環(huán)境中會(huì )產(chǎn)生以下幾個(gè)方面的影響:
①VOCs是光化學(xué)反應的前體,有陽(yáng)光照射時(shí),在合適的條件下VOCs與NOx及其它懸浮化學(xué)物質(zhì)發(fā)生一系列光化學(xué)反應,主要生成臭氧,形成光化學(xué)煙霧,從而發(fā)生光化學(xué)污染;
②光化學(xué)煙霧會(huì )刺激人的眼睛和呼吸系統,有些VOCs還具有強烈刺激氣味,空氣中達到一定濃度時(shí)則產(chǎn)生令人不適的感覺(jué),影響空氣質(zhì)量;
③有些有毒的VOCs(如芳香烴等)氣體在環(huán)境中存在會(huì )損害人們的健康,長(cháng)時(shí)間暴露在污染空氣中會(huì )引發(fā)癌變或引起其它嚴重疾病,如苯對骨髓的造血機能造成破壞,是一種致癌物;甲苯和二甲苯對中樞神經(jīng)具有強的麻醉作用;氯乙烯為致癌物。在制鞋業(yè),由于"三苯"中毒而導致工人致死事件已發(fā)生過(guò)多起,而涂料工業(yè)使用的溶劑中,主要是甲苯、二甲苯和其它毒性有機物。光化學(xué)煙霧也會(huì )危害人的健康和植物的生長(cháng),1965年日本各大城市頻繁發(fā)生的光化學(xué)煙霧,1966年美國洛杉磯的光化學(xué)煙霧均對人類(lèi)健康造成危害。
VOCs對環(huán)境的極大危害和對人體健康的嚴重威脅,引起了世界各國政府的高度重視。美國環(huán)保署(EnvironmentalProtectionAgency)定義的污染物中VOCs占了300多種,而美國1990年的《清潔空氣法》(CleanAirAct)要求減少90%排放量的189種毒性化學(xué)物中,70%屬于VOCs。我國早在1997年1月1日開(kāi)始實(shí)施的《中華人民共和國國家標準大氣污染物綜合排放標準》(GB16297-1996)也規定了苯、甲苯、二甲苯、氯乙烯等VOCs排放較為嚴格的標準,如表1.1所示。
VOCs | 最高允許排放濃度(mg/m3) |
苯 | 12 |
甲苯 | 40 |
二甲苯 | 70 |
氯乙烯 | 36 |
注:這是對新污染源的排放標準。
有機廢氣治理技術(shù)現狀及進(jìn)展
有機廢氣的來(lái)源多種多樣,其產(chǎn)生方式及排放方式也不盡相同。因此,有機廢氣的治理技術(shù)也多種多樣,各種治理技術(shù)也存在自己不同的優(yōu)缺點(diǎn)。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中,根據不同的情況,選擇合適的方法是有機廢氣治理的關(guān)鍵。有機廢氣治理的方法主要有回收法和消除法兩類(lèi)。有機廢氣主要回收技術(shù)有:吸附法、吸收法、冷凝法、膜分離技術(shù)及變壓吸附技術(shù)等;有機廢氣消除技術(shù)可分為物理一化學(xué)法和生物法兩類(lèi)。物理一化學(xué)法包括熱破壞法、光分解法、電暈法、臭氧分解法等;生物法包括生物過(guò)濾器,生物滴濾器,生物沖刷塔,膜生物反應器,活性污泥法等?;钚蕴课椒▋艋士蛇_95%以上,若無(wú)再生裝置,則運行費用太高,若用蒸汽回收,則工藝流程過(guò)長(cháng),操作費用高,回收的溶劑和水的混合物利用價(jià)值也不高;再生時(shí)需要有穩定的蒸汽源,且活性炭經(jīng)反復吸附脫附后吸附能力會(huì )逐漸降低,一般使用二三年后就得更換。液體吸收法凈化率只有6O%-8O%,而且存在著(zhù)二次污染問(wèn)題。催化燃燒法凈化率可達95%,但適合于處理高濃度、小風(fēng)量且廢氣溫度較高的有機廢氣,而且要求氣體的溫度較高,為了提高廢氣溫度,要消耗大量的能源。目前應用最多的方法是吸附一催化燃燒法,它主要以顆粒炭或蜂窩炭為吸附劑,為了保證生產(chǎn)的連續性,一般設置兩個(gè)吸附床交替使用,由于切換的周期至少為1d,因此吸附床體積大,吸附劑用量多,設備笨重,投資大,操作麻煩;由于床層體積大,容易出現因吸附熱的積蓄引起的燃燒爆炸等現象。針對這些問(wèn)題,現有新型裝置的吸附器采用一種多單元分流組合結構,并以新型材料――活性炭纖維作為吸附劑,采用PLC電腦來(lái)實(shí)現整個(gè)系統的連續運行。
各種凈化方法的分析比較
解決有機廢氣的污染,最根本的方法是工藝改革。采用無(wú)害涂料、無(wú)害溶劑在現階段生產(chǎn)中是不能馬上實(shí)現的,苯類(lèi)溶劑使用量仍然很大。所以必須解決廢氣凈化問(wèn)題。
目前國內常采用的三種凈化方法分析比較見(jiàn)表1.2。
表1.2國內外有機廢氣常用處理方法的優(yōu)缺點(diǎn)比較
凈化類(lèi)別 | 優(yōu)點(diǎn) | 缺點(diǎn) |
活性炭吸附法 |
1、可處理大風(fēng)量、低濃度的有機廢氣。 2、可回收溶劑。 3、不需要加熱。 4、凈化效率高,運轉費用低。 |
1、廢氣凈化前要進(jìn)行預處理。 2、僅限于低濃度。 3、設備龐大,占地面積多。 |
催化燃燒法 |
1、設備簡(jiǎn)單、投資少、操作方便、占地面積小。 2、熱量可以循環(huán)利用。3、有利于凈化高濃度廢氣。 |
1、催化劑成本高。 2、要考慮催化劑中毒和表面異物附著(zhù),易失效。 |
液體吸收法 |
1、流程較簡(jiǎn)單,吸收劑價(jià)格便宜。 2、廢氣凈化不需預處理。 3、建造快、占地少。 |
1、后處理投資大,費用高。 2、對溶劑成份選擇性大。 |
設計任務(wù)
設計內容為20000m3/h活性炭吸附工業(yè)有機廢氣的工程設計,主要內容包括:廢氣治理工藝、主體設備選型和非標準設備設計,管道輸送系統設計及吸附劑再生系統設計等,應完成工作:
(1)紙質(zhì)設計說(shuō)明書(shū)及其電子版本;
(2)譯文及原文影印件。
(3)設計圖紙(平面布置圖、工藝流程圖、主要構筑物圖、管道布置圖等)
設計進(jìn)氣指標
風(fēng)量為20000m3/h,溫度為35℃,排氣壓力為101.325kpa,苯濃度為100mg/m3。
甲苯濃度為80mg/m3,二甲苯濃度為100mg/m3。
設計出氣指標
依據廣東省地方標準《大氣污染物排放限值》(DB44/27-2001)一級排放標準,具體數據見(jiàn)表2-1:
表2-1.設計出氣指標單位mg/m3
指標 | 苯 | 甲苯 | 二甲苯 |
出氣濃度 | ≤12 | ≤40 | ≤70 |
設計目標
(1)嚴格執行國家有關(guān)環(huán)境保護的各項規定,確保各項污染指標達到國家及地區有關(guān)污染物排放標準。
(2)經(jīng)本處理工藝處理后的廢氣,將不會(huì )產(chǎn)生二次污染物。
(3)本處理工藝運行可靠,處理效果好,維護管理方便。
(4)采用低能耗、低運行費用、基建投資省、占地少、操作管理簡(jiǎn)便。
(5)工藝設計與設備選型能夠在生產(chǎn)運行過(guò)程中具有較大的調節余地。
工藝選擇
處理工藝的選擇,應根據氣量大小、凈化要求、回收的可能性、設備建造和運轉的經(jīng)濟性等條件全面考慮,實(shí)際工作中應特別注意與工藝密切配合,盡可能做到綜合利用。
目前,國內外對有機廢氣治理的常用方法有三種:液體吸收法、活性炭吸附法及催化燃燒法。液體吸收法凈化效率為60%~80%,適合處理低濃度,大風(fēng)量的有機廢氣,但存在著(zhù)二次污染;催化燃燒法凈化率為95%,適合處理高濃度,小風(fēng)量的有機廢氣,缺點(diǎn)是對處理對象要求苛刻,要求氣體的溫度較高,為了提高廢氣溫度,要消耗大量的燃料,所以運行費用很高;活性炭吸附法凈化效率為99.2%~99.3%,對于處理大風(fēng)量、低濃度的有機廢氣,國內外一致認為該法是最為成熟和可靠的技術(shù),但該工藝流程過(guò)長(cháng),操作費用高,另外需要穩定的蒸氣源也常常是比較困難的事情。針對這些問(wèn)題,結合本畢業(yè)設計特點(diǎn)和具體要求,采用利用活性炭固定床吸附系統對工業(yè)有機廢氣進(jìn)行凈化,選用蜂窩狀活性炭做為吸附劑。
工藝流程
注:1集氣罩;2除霧過(guò)濾器;3活性炭固定吸附床;4提供蒸汽的風(fēng)機;5離心風(fēng)機;6排氣罩.
圖2.3有機廢氣工藝流程圖
該處理工藝系統組合十分緊湊,集吸附-脫附于一體。在生產(chǎn)過(guò)程所產(chǎn)生的廢氣主要為苯、甲苯、二甲苯等,根據苯類(lèi)性質(zhì),本方案采用活性炭作為吸附劑對廢氣進(jìn)行吸收處理,吸附床一般配置2臺以上,輪換使用,當1臺吸附床吸附的有機物達到規定的吸附量時(shí),換到另1臺吸附床進(jìn)行吸附凈化操作,同時(shí)對前面1臺吸附床進(jìn)行脫附再生。脫附是在外加蒸汽的作用下通過(guò)加溫進(jìn)行的,由尾氣放出的熱氣流大部分用于吸附床吸附劑的脫附再生,達到余熱的利用。生產(chǎn)中揮發(fā)出來(lái)的廢氣,通過(guò)離心風(fēng)機將其送至吸附塔以活性炭作為吸附劑,在塔內的氣體從右到左,從下到上通過(guò)活性炭過(guò)濾層對氣體進(jìn)行處理,凈化后的氣體通過(guò)排氣管排入大氣。
吸附原理
在用多孔性固體物質(zhì)處理流體混合物時(shí),流體中的某一些組分或某些組分可被吸引到固體表面并濃集其上,此現象稱(chēng)為吸附。吸附處理廢氣時(shí),吸附的對象是氣態(tài)污染物,被吸附的氣體組分稱(chēng)為吸附質(zhì),多孔性物質(zhì)稱(chēng)為吸附劑。
固體表面吸附了吸附質(zhì)后,一部分被吸附的吸附質(zhì)可從吸附劑表面脫離,此現象稱(chēng)為脫附。而當吸附進(jìn)行一段時(shí)間后,由于表面吸附質(zhì)的濃集,使其吸附能力明顯下降而不能滿(mǎn)足吸附凈化的要求,此時(shí)需要采用一定的措施使吸附劑上已吸附的吸附質(zhì)脫附,已恢復吸附劑的吸附能力,這個(gè)過(guò)程稱(chēng)為吸附劑的再生。因此,在實(shí)際工作中,正是利用吸附劑的吸附-再生-吸附的循環(huán)過(guò)程,達到除去廢氣中污染物質(zhì)并回收廢氣中有用組分的目的。
由于多孔性固體吸附劑表面存在著(zhù)剩余吸引力,固表面具有吸附力。根據吸附劑表面與被吸附物質(zhì)之間作用力的不同,吸附可分為物理吸附和化學(xué)吸附,但同一污染物可在較低溫度下發(fā)生物理吸附,而在較高溫度下發(fā)生化學(xué)吸附,或者兩種吸附同時(shí)發(fā)生,兩者之間沒(méi)有嚴格的界限。兩者的主要區別見(jiàn)表4-1
表4-1物理吸附與化學(xué)吸附的區別
性質(zhì) | 物理吸附 | 化學(xué)吸附 |
吸附力 | 范德華力 | 化學(xué)鍵力 |
吸附層數 | 單層活多層 | 單層 |
吸附熱 | ?。ń谝夯療幔? | 大(近于反應熱) |
選擇性 | 無(wú)或很差 | 較強 |
可逆性 | 可逆 | 不可逆 |
吸附平衡 | 易達到 | 不易達到 |
吸附劑與吸附質(zhì)間的吸附力不強,當氣體中吸附質(zhì)分壓降低或溫度升高時(shí),容易發(fā)生脫附。工業(yè)上的吸附操作正是利用這種可逆進(jìn)行吸附劑的再生及吸附質(zhì)的回收利用的。
吸附機理
吸附和脫附互為可逆過(guò)程。當用新鮮的吸附劑吸附氣體中的吸附質(zhì)時(shí),由于吸附劑表面沒(méi)有吸附質(zhì),因此也就沒(méi)有吸附質(zhì)的脫附。但隨著(zhù)吸附的進(jìn)行,吸附劑表面上的吸附質(zhì)量逐漸增多,也就出現了吸附質(zhì)的脫附,且隨時(shí)間的推移,脫附速度不斷增大。但從宏觀(guān)上看,同一時(shí)間內吸附質(zhì)的吸附量仍大于脫附量,所以過(guò)程的總趨勢認為吸附。當同一時(shí)間內吸附質(zhì)的吸附量與脫附量相等時(shí),吸附和脫附達到動(dòng)態(tài)平衡,此時(shí)稱(chēng)為達到吸附平衡。平衡時(shí),吸附質(zhì)再在流體中的濃度和在吸附劑表面上的濃度不再變化,從宏觀(guān)上看,吸附過(guò)程停止。平衡時(shí)的吸附質(zhì)在流體中的濃度稱(chēng)為平衡濃度,在吸附劑中的濃度稱(chēng)為平衡吸附量。
當吸附質(zhì)與吸附劑長(cháng)時(shí)間接觸后,終將達到吸附平衡。吸附平衡量是吸附劑對吸附質(zhì)的極限吸附量,亦稱(chēng)靜吸附量分數或靜活性分數,用Xt表示,無(wú)量綱。它是設計和生產(chǎn)中十分重要的參數。吸附平衡時(shí),吸附質(zhì)在氣、固兩相中的濃度關(guān)系,一般用吸附等溫線(xiàn)表示。吸附等溫線(xiàn)通常根據實(shí)驗數據繪制,也常用各種經(jīng)驗方程式來(lái)表示。
吸附等溫線(xiàn)與吸附等溫方程式
平衡吸附量表示的是吸附劑對吸附質(zhì)吸附數量的極限,其數值對吸附造作,設計和過(guò)程控制有著(zhù)重要的意義。達到吸附平衡時(shí),平衡吸附量與吸附質(zhì)在流體中的濃度與吸附溫度間存在著(zhù)一定的函數關(guān)系,此關(guān)系即為吸附平衡關(guān)系,其一般都是根據實(shí)驗測得的,也可以用經(jīng)驗方程式表示。
吸附等溫線(xiàn)
在氣體吸附中,其平衡關(guān)系可表示為:
A=f(p,T)
式中A——平衡吸附量;
p——吸附平衡時(shí)吸附質(zhì)在氣相中的分壓力;
T——吸附溫度
根據需要,對一定的吸附體系可測得如下關(guān)系:
①當保持T不變,可測得A與P的變化關(guān)系
②當保持P不變,可測得A與T的變化關(guān)系
③當保持A不變,可測得P與T的變化關(guān)系
依據上述變化關(guān)系,可分別繪出相應的關(guān)系曲線(xiàn),分別為吸附等溫線(xiàn),吸附等壓線(xiàn)和吸附等量線(xiàn)。由于吸附過(guò)程中,吸附溫度一般變化不大,因此吸附等溫線(xiàn)最為常用。
吸附等溫線(xiàn)描述的是在吸附溫度不變的情況下,平衡時(shí),吸附劑的吸附量隨氣相中組分壓力的不同而變化的情況。根據對大量的不同氣體與蒸氣的吸附測定,吸附等溫線(xiàn)形式可歸納為六種基本類(lèi)型。
吸附等溫方程式
根據大量的吸附等溫線(xiàn)整理出描述吸附平衡狀態(tài)的經(jīng)驗方程式,即為吸附等溫方程式,其中有的完全依據實(shí)驗數據所表現的規律整理而得,一定條件范圍內具有應用意義,但不具有理論指導意義,如弗羅因德利希(Freundlich)吸附等溫方程式;有些是以一定的理論假設為前提得出的方程式,如朗格謬爾(Langmuir)吸附等溫方程式和B·E·T方程,后者應用較多。
吸附量
吸附量是指在一定條件下單位質(zhì)量地吸附劑上所吸附的吸附質(zhì)的量,通常以㎏吸附質(zhì)/㎏吸附劑或質(zhì)量百分數表示,它是吸附劑所具有吸附能力的標志。在工業(yè)上將吸附量稱(chēng)為吸附劑的活性。
吸附劑的活性有兩種表示方法:
(1)吸附劑的靜活性
在一定條件下,達到平衡時(shí)吸附劑的平衡吸附量即為其靜活性。對一定的吸附體系,靜活性只取決于吸附溫度和吸附質(zhì)的濃度或分壓。
(2)吸附劑的動(dòng)活性
在一定的操作條件下,將氣體混合物通過(guò)吸附床層,吸附質(zhì)被吸附,當吸附一段時(shí)間后,從吸附劑層流出的的氣體中開(kāi)始發(fā)現吸附質(zhì)(或其濃度達到一規定的允許值)時(shí),認為床層失效,此時(shí)吸附劑吸附的吸附質(zhì)的量稱(chēng)為吸附劑的動(dòng)活性。動(dòng)活性除與吸附劑和吸附質(zhì)的特性有關(guān)外,還與溫度、濃度及操作條件有關(guān)。吸附劑的動(dòng)活性值是吸附系統設計的主要依據。
吸附速率
吸附過(guò)程常需要較長(cháng)時(shí)間才能達到平衡,而在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中,兩項接觸時(shí)間是有限的。因此,吸附量取決與吸附速率,而吸附速率與吸附過(guò)程有關(guān),吸附過(guò)程可分為以下幾步:
(1)外擴散,吸附質(zhì)從氣流主體穿過(guò)顆粒物周?chē)鷼饽U散至吸附劑的外表面
(2)內擴散,吸附質(zhì)由外表面經(jīng)微孔擴散至吸附劑微孔表面
(3)吸附,到達吸附劑微孔表面的吸附質(zhì)被吸附
(4)脫附的吸附質(zhì)再經(jīng)內外擴散至氣相主體
物理吸附過(guò)程一般為內外擴散控制,化學(xué)吸附既有表面動(dòng)力學(xué)控制,又有內外擴散控制。由于吸附過(guò)程復雜,影響因素多,從理論上推導速率很難,因此一般是憑經(jīng)驗或根據模式實(shí)驗來(lái)確定。
吸附器選擇的設計計算
吸附器的設計計算應包括確定吸附器的形式,吸附劑的種類(lèi),吸附劑的需要量,吸附床高度,吸附周期等,這些參數的選擇應從吸附平衡,吸附傳質(zhì)速率及壓降來(lái)考慮。
吸附器的確定
對吸附器的基本要求:
(1)具有足夠的過(guò)氣斷面和停留時(shí)間;
(2)良好的氣流分布;
(3)預先除去入口氣體中污染吸附劑的雜質(zhì);
(4)能夠有效地控制和調節吸附操作溫度
(5)易于更換吸附劑。
吸附工藝根據吸附劑在吸附器上的工作狀態(tài),可將吸附器分為固定床、移動(dòng)床和流化床過(guò)程,相應的三種吸附器的主要特點(diǎn)比較見(jiàn)表4-2
表4-2三種吸附器主要特點(diǎn)比較
類(lèi)型 | 主要特點(diǎn)比較 |
固定床吸附器 |
1.結構簡(jiǎn)單、制造容易、價(jià)格低廉 2.適用于小型、分散、間歇性的污染源治理 3.吸附和脫附交替進(jìn)行、間歇操作 4.應用廣泛 |
移動(dòng)床吸附器 |
1.處理氣體量大,吸附劑可循環(huán)使用,適用于穩定、連續、量大的氣體凈化 2.吸附和脫附連續完成 3.動(dòng)力和熱力消耗較大,吸附劑磨損較為嚴重 |
流化床吸附器 |
1.結構復雜,造價(jià)昂貴 2.氣體和固體接觸相當充分 3.生產(chǎn)能力大,適合治理連續性、大氣量的污染源 4.吸附劑和容器的磨損嚴重 |
結合工藝特點(diǎn)和經(jīng)濟技術(shù)可行性分析,本設計吸附器采用臥式圓錐形固定床吸附器,殼體為圓形,封頭為橢圓形,其優(yōu)點(diǎn)是流體阻力小,可以減少氣體流經(jīng)吸附床層的動(dòng)力消耗,易產(chǎn)生氣流分配不均運現象,故吸附質(zhì)以整砌形式放在抽屜式的凈化單元中,抽屜間設有防治氣體短路的擋板,在氣體入口的吸附劑之間裝有氣體整流裝置,力求氣體均勻。抽屜式的裝卸吸附劑方式非常方便,利于操作
基本運行參數如下:
處理風(fēng)量:20000m3/h
吸附器外觀(guān)尺寸:L×B×H=7000×3300×3000mm
材料:鋼板δ=4
壓降:£1000Pa
數量:兩臺并聯(lián),脫附吸附交替運行
4.2.2吸附劑的選擇
如何選擇、使用和評價(jià)吸附劑,是吸附操作中必須解決的首要問(wèn)題。一切固體物質(zhì)的表面,對于流體的表面都具有物理吸附的作用,但合乎工業(yè)要求的吸附劑則應具備以下一些要求:
(1)具有大的比表面積
(2)具有良好的選擇性吸附作用
(3)吸附容量大
(4)具有良好的的機械強度和均勻的顆粒尺寸。
(5)有足夠的熱穩定性及化學(xué)穩定性
(6)有良好的再生性能
(7)吸附劑的來(lái)源廣泛、造價(jià)低廉
實(shí)際中,很難找到一種吸附劑能同時(shí)滿(mǎn)足上述要求,因而在選擇吸附劑時(shí)要權衡多方面的因素。同時(shí),目前對吸附過(guò)程的實(shí)質(zhì)還了解得不十分清楚,因而鑒別吸附劑吸附性能,還只能依靠實(shí)驗測定和從生產(chǎn)中考察,尚不能從理論上推出。
常用的吸附劑主要有:活性炭、硅膠、分子篩沸石、活性氧化鋁與氧化鋁。其中活性炭是應用最早、用途較廣的一種優(yōu)良吸附劑。它是一種具有非極性表面,為疏水性和親有機物的吸附劑,故活性炭常常被用來(lái)吸附回收空氣中的有機溶劑和惡臭物質(zhì),在環(huán)境保護方面用來(lái)處理工業(yè)廢水和治理某些氣態(tài)污染物。
活性炭的研究、生產(chǎn)和應用發(fā)展很快,目前應用較多的主要是粉末狀、顆粒狀的活性炭和活性炭纖維。除此之外,新型的活性炭也在積極開(kāi)發(fā)之中,蜂窩狀活性炭便是其中的一種。
蜂窩狀活性炭為一種新型環(huán)保吸附材料,通過(guò)將優(yōu)質(zhì)活性炭和輔助材料制成蜂窩狀方孔的過(guò)濾柱,達到產(chǎn)品體積密度小、比表面積大的目的,目前已經(jīng)大量應用在低濃度、大風(fēng)量的各類(lèi)有機廢氣凈化系統中。被處理廢氣在通過(guò)蜂窩活性炭方孔時(shí)能充分與活性碳接觸,吸附效率高,風(fēng)阻系數小,具有優(yōu)良的吸附、脫附性能和氣體動(dòng)力學(xué)性能,可廣泛用于凈化處理含有甲苯、二甲苯、苯、等苯類(lèi)、酚類(lèi)、酯類(lèi)、醇類(lèi)、醛類(lèi)等有機氣體、惡臭味氣體和含有微量重金屬的各類(lèi)氣體。采用蜂窩狀活性炭的環(huán)保設備廢氣處理凈化效率高,吸附床體積小,設備能耗低,能夠降低造價(jià)和運行成本,凈化后的氣體完全滿(mǎn)足環(huán)保排放要求。
綜合衡量各方面因素,如果企業(yè)經(jīng)濟允許的話(huà),建議吸附劑選用蜂窩狀活性炭纖維能較好的滿(mǎn)足技術(shù)經(jīng)濟要求,其物理性能參數見(jiàn)表4-3:
表4-3蜂窩狀活性炭的物理性能
項目 | 性能指標 |
外形尺寸/㎜ | 50×50×100 |
孔數/㎝-2 | 16 |
孔壁厚/㎜ | 0.5 |
壓碎強度/Mpa | 正面:7.07 |
側面:0.3 | |
體積密度/g.㎝-3 | 0.4~0.5 |
幾何外表面積/㎡.g-1 | 0.32 |
比表面積/㎡.g-1 | 700 |
著(zhù)火點(diǎn)/℃ | 550 |
苯吸附率/% | 0.2 |
其吸附性能主要取決于它的幾個(gè)主要材料參數和過(guò)程參數。材料參數包括炭的吸附孔隙率、蜂窩結構的壁厚和炭的含量;過(guò)程參數包括流體流速、吸附質(zhì)的濃度、吸附能(吸附能取決于碳結構和吸附質(zhì)的特征如分子量)。穿透曲線(xiàn)是表征材料吸附性能的主要性能之一,是吸附前后吸附質(zhì)濃度比值隨時(shí)間變化的一個(gè)函數。此比值達到0.95時(shí),所吸附的吸附質(zhì)的總量就稱(chēng)為穿透容量。穿透容量取決于流體流速、吸附質(zhì)濃度和蜂窩炭組分含量等因素。對蜂窩狀活性炭來(lái)說(shuō),壁厚是一個(gè)非常重要的參數,可以通過(guò)改變壁厚來(lái)提高它的吸附效率。在孔隙率相同的情況下,壁厚增加,則單位體積蜂窩的炭含量也隨之增加,從而可以提高吸附容量。這是因為壁厚增加,蜂窩中流體通道的截面積減少,這樣真實(shí)的表面或體積流速也會(huì )增大。同時(shí),吸附質(zhì)與炭之間的接觸效率也會(huì )提高,這兩者之間存在一個(gè)平衡關(guān)系。在給定的條件下,這個(gè)平衡關(guān)系將決定吸附增加還是減少。如果吸附質(zhì)以較高的擴散速度擴散到蜂窩壁的內部,由此空出來(lái)的吸附位又可連續吸附,因此厚壁蜂窩應該具有更好的吸附效率和吸附容量。
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