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间歇式活性炭吸附实验装置

发布时间:2023-08-22 04:12:06

A. 活性炭吸附箱,活性炭吸附原理是什么啊

活性炭吸附箱是一种干式废气处理设备。由箱体和装填在箱体内的吸附单元组成。根据吸附单元的数量和风量共分为多种规格,活性炭吸附箱选择不同填料可以处理多种不同废气,主要包括叁大类:
1,酸性废气和酸雾(例如:NO<sub>2</sub>、H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>、HCL、HF等)
2,碱性废气(例如:NH<sub>3</sub>等)
3,有机废气和臭味(例如:苯类、酚类、醇类、醚类、酊类)
活性炭吸附箱对于浓度低于1000mg/m<sup>3</sup>的废气净化后排放满足GB16297-1996《大气污染物综合排放标准》。
应用范围
活性炭吸附箱尤为适合低浓度大风量或高浓度间歇排放废气的作业环境。主要应用领域包括:电子元件生产、电池(电瓶)生产、酸洗作业车间、实验室排风、冶金、化工厂、医药生产厂、涂装车间、食品及酿造、家具生产
活性炭吸附箱可与喷漆室、烘干室和喷、烘两用室配套使用,用于处理所产生的有机废气。
吸附单元
吸附单元是活性炭吸附箱内安装的核心部件。每个吸附单元可装填约35kg吸附剂(颗粒活性炭、活性炭纤维毡等)。吸附单元在设备箱体内分层抽屉式安装,能够非常方便从两侧的检查门取出。并且检查门开启方便、密封严密。大型活性炭吸附箱的检查门分为上下两个,可以分别打开,单独取下。也可以采用整体式结构从上部装料,底部卸料的结构。
吸附原理
活性炭产品的性能指标可分为物理性能指标、化学性能指标、吸附性能指标,三种性能.活性炭的吸附可分为物理吸附和化学吸附。
物理吸附主要发生在活性炭去除液相和气相中杂质的过程中。活性炭的多孔结构提供了大量的表面积,从而使其非常容易达到吸收收集杂质的目的。就象磁力一样,所有的分子之间都具有相互引力。正因为如此,活性炭孔壁上的大量的分子可以产生强大的引力,从而达到将介质中的杂质吸引到孔径中的目的。必须指出的是,这些被吸附的杂质的分子直径必须是要小于活性炭的孔径,这样才可可能保证杂质被吸收到孔径中。这也就是为什么我们通过不断地改变原材料和活化条件来创造具有不同的孔径结构的活性炭,从而适用于各种杂质吸收的应用。
除了物理吸附之外,化学反应也经常发生在活性炭的表面。活性炭不仅含碳,而且在其表面含有少量的化学结合、功能团形式的氧和氢,例如羧基、羟基、酚类、内脂类、醌类、醚类等。这些表面上含有地氧化物或络合物可以与被吸附的物质发生化学反应,从而与被吸附物质结合聚集到活性炭的表面。
主要优点
吸附效率高
运行成本低
维护方便
能够同时处理多种混合废气
参考:丛裕机电科技

B. 求吸附器的工作原理

吸附器

吸附器是装有吸附剂实现气一固吸附和解吸的设备。

分类与结构 按吸附器操作时吸附剂的运动状态,吸附器分为固定床吸附器、流动床吸附器和沸腾床吸附器。工业废气净化多采用固定床吸附器。固定床吸附器有立式、卧式和环形三种,在外形大小相同条件下,环形吸附器的接触面积最大。

固定床吸附器基本结构见图1。

图1 立式吸附器

1—送蒸气空气混合物入吸附器的接管2—除去被吸蒸气后的空气排出管 3—加料孔4—活性炭及砾石排出孔 5—框架6—带有有孔侧壁的蒸气空气混合物分配器7—送直接蒸气人吸附器的鼓泡器8—圆筒形凝液排除器 9—凝液排出管10—进水管 11—温度计插套12—解吸时的蒸气排出管 13—排气管14—压力计连接管 15—安全阀连接管

固定床吸附器的设计 以活性炭吸附有机溶剂为例。

1.确定废气处理量

处理风量应根据车间内有机溶剂的蒸发量(即吸附质)、有机气体的爆炸下限,配制车间的排气量进行计算,同时确定废气的初始浓度。

(1)有机溶剂蒸发量计算

可以按实际溶剂消耗量计算、相对挥发度的近似

计算或用马札克公式(式1)计算。

(1)

式中 G——有机蒸气蒸发量,g/h;

W——车间内风速,m/s;

p饱——有机溶剂在室温时饱和蒸气压,Pa;

F——有机溶剂敞露面积,m2;

M —有机溶剂分子量。

(2)确定有机溶剂的爆炸下限

从有关手册查出该有机溶剂的爆炸下限或用计算法求得(详见“爆炸极限”条目)。

(3)配气原则

一般将排气浓度控制在爆炸下限浓度的10%~25%左右。

(4)废气初始浓度

Go=G/V (2)

式中 Go——废气中吸附质的初始浓度,g/m3;

G——吸附质的蒸发量,g/h;

V——废气体积流量,m3/h。

2.确定吸附剂用量

(1)确定保护作用时间

常用希洛夫方程(式3)近似计算:

(3)

式中 τ——保护作用时间,s;

α——平衡静活性,%;

ρ——吸附剂松密度,kg/m3;

W——通过吸附剂层的气体流速,m/s;

Co——气流中吸附质初始浓度,kg/m3;

L——吸附剂床层厚度,m;

h——吸附剂“死层”厚度,m。

吸附剂床层厚度的选择决定了保护作用时间的长短,活性炭吸附有机溶剂的床层厚度一般选择0.5~1m。若厚度过高,炭层阻力加大,设备体积加大,解吸时蒸气耗量亦会增加,所以保护作用时间的确定是经济指标和技术指标的综合结果。

“死层”厚度的选择一般为吸附剂床层厚度的8%~15%。

吸附过程的每次间歇操作的持续时间(即保护作用时间),还可以根据实际吸附剂层的平均终活性与初活性,用物料衡算来确定。

(4)

式中 τ——保护作用时间,s;

G——吸附剂用量,kg;

a终——吸附剂终活性,即最终炭层中含有吸附质的重量百分数;

a初——吸附剂的初活性,即初始炭层中含有吸附质的重量百分数;

W——吸附剂层截面气流速度,m/s;

S——吸附剂层截面积,m2;

Co——气流吸附质初始浓度,kg/m3。

C残——吸附器出口气流吸附质的残留浓度,kg/m3。

(2)吸附剂床层面积

S=V/W (5)

式中 V——废气体积流量,m3/h;

W——通过吸附剂截面气流速度,m/s。

一般空塔流速在0.2~0.4m/sE右。

(3)吸附剂用量

G=LSρ(6)

式中符号同前。

3.吸附热造成的升温

用活性炭吸附物质时,所放出的吸附热使炭层及混合气升温,不利于吸附的进行。活性炭吸附有机物的吸附热可由手册中查出。根据吸附器中装炭总量及每次间歇吸附时被吸物质的总量,计算吸附放出的总热量。该热量消耗于加热混合气、炭、砾石、吸附器及绝热材料等。但大部分热量被混合气吸收,假定混合气比热等于空气比热,可求得混合气的升温。

4.解吸时水蒸气的消耗量

水蒸气消耗量的一般经验值:每回收1kg苯消耗3~5kg水蒸气。

5.吸附剂层阻力

(7)

式中 λ——外摩擦系数,是雷诺数(Re)的函数。

Re<20时, ;

Re在20~2 000时, ;

Re>2000时,λ=0.4j

L——吸附剂层厚度,m;

W隙——气体在吸附剂层的孔隙中的真实速度,m/s;

ρ——气体密度,kg/m3;

d当——当量直径,m;

式中 V隙——单位体积吸附剂层中颗粒空隙所占的百分比,又称床层孔隙度;

σ——单位体积床层中全部吸附剂颗粒的表面积,m2/m3;

△p的计算值应与实测值对照,才比较可靠。

吸附净化系统的安全技术 吸附净化系统的安全是极其重要的,应注意以下几个方面。

1.保证吸附器和管道的密闭

设备和管道应具有最少的可拆卸接合;排送含有有机溶剂的管道壁厚应大于5mm;含有机溶剂的设备和管道均应经过砾石阻火器与大气相通。

2.杜绝工作场所产生火花

马达应是防爆型的或放在专门隔离的场所;防静电、防雷击。

3.杜绝活性炭升温到接近其燃点(300℃)

严格控制炭层温度,测温点应能达到炭层中心及炭层的各部分;应避免炭层的急剧氧化而放出大量热;解吸时炭层温度控制在105~110℃之间,解吸用的过热蒸气不应高于120℃;解吸后应在100℃以下干燥炭层,然后用冷空气将活性炭冷却至40℃以下;若炭层冒烟或引燃时,应立即引水缓慢淹没炭层,不可鼓风;避免解吸冷凝液倒流人炭层而剧烈放热;吸附器停止操作时间超过24h,活性炭在解吸后应用水淹没炭层。

吸附流程 吸附净化流程分为非再生吸附净化流程和再生吸附净化流程。

1.非再生吸附净化流程

吸附器可以并联,也可以串联。例如用吸附氯气后的活性炭净化汞蒸气,待吸附器饱和后,重新更换吸附剂。

2.再生吸附净化流程

再生吸附净化流程主要用于净化含有机溶剂的废气,并回收有机溶剂。该流程包括:活性炭吸附有机蒸气(吸附)、从活性炭中解吸有机溶剂(解吸)、用热空气吹干或烘干活性炭(干燥)、用冷空气冷却活性炭(冷却)四个步骤。为了维持连续吸附,净化系统中应不少于二台吸附器交替进行吸附及解吸过程。典型流程见图2。

图2 有再生系统的活性炭吸附净化设备

1—过滤器 2—风机 3—空气冷却器 4—第Ⅰ号吸附器5—第Ⅱ号吸附器 6—冷凝器 7—分离器

——摘自《安全科学技术网络全书》(中国劳动社会保障出版社,2003年6月出版)

C. 活性炭吸附塔可以净化有机废气吗

活性炭吸附塔过滤系统概述:
活性炭吸附过滤系统是废气处理设备中更适用于大风量低浓度的废气治理,活性炭吸附塔具有吸附效率高、适用面广、维护方便、能同时处理多种混合废气等优点,活性炭有去除甲醛、苯、TVOC等有害气体和消毒除臭等作用,活性炭吸附塔现广泛用于电子原件生产、电池(电瓶)生产等废气产生场所。

活性炭吸附塔过滤系统原理:
有机废气气体由风机提供动力,正压或负压进入活性炭吸附器塔体,由于活性炭固体表面上存在着未平衡和未饱和的分子引力或化学健力,因此当此固体表面与气体接触时,就能吸引气体分子,使其浓聚并保持在固体表面,污染物质从而被吸附,废气经过滤器后,进入设备排尘系统,净化气体高空达标排放。

活性炭吸附塔的优点:
1.吸附效率高,吸附容量大,适用面广;
2.维护方便,无技术要求;
3.比表面积大,良好的选择性吸附,能同时处理多种混合废气。
4.活性炭具有来源广泛价格低廉等特点
5. 吸附效率高,能力强;
6. 操作简易、安全;

活性炭吸附塔适用范围:
主要适用于:电子原件生产、电池生产、酸洗作业、实验室排风、冶金、化工、医药、涂装、轻工、橡胶、船舶、汽车、石油、喷漆、酿造及家具生产等行业废气净化。

专家提醒
1、装置的废气进口温度应低于50℃,如高于50℃的废气需增加空气冷却装置,冷却后进入吸附罐。
2、用于喷漆作业等产生的含有较多颗粒粉尘废气净化,废气应先对颗粒物进行过滤净化。
3、当吸附的有机溶剂沸点较高(120℃以上)时,可采用蒸汽过滤器,提高解吸蒸汽温度
4、如没有蒸汽供应时,可随净化装置专门配备小型电热蒸汽发生器。

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