吸附器设计.doc

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，gh； W车间内风速，ms； 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=GV (2)式中 Go废气中吸附质的初始浓度，gm3； G吸附质的蒸发量，gh； 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 保护作用时间，s； 平衡静活性，； 吸附剂松密度，kgm3； W通过吸附剂层的气体流速，ms； Co气流中吸附质初始浓度，kgm3； 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051m。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815。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 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，ms； S吸附剂层截面积，m2； Co气流吸附质初始浓度，kgm3。 C残吸附器出口气流吸附质的残留浓度，kgm3。(2)吸附剂床层面积S=VW (5)式中 V废气体积流量，m3h； W通过吸附剂截面气流速度，ms。一般空塔流速在0204msE右。(3)吸附剂用量G=LS(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35kg水蒸气。5吸附剂层阻力 (7)式中 外摩擦系数，是雷诺数(Re)的函数。Re20时，；Re在202 000时，；Re2000时，=04jL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，ms；气体密度，kgm3；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； 单位体积床层中全部吸附剂颗粒的表面积，m2m3；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105110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第号吸附器5第号吸附器 6冷凝器 7分离器吸附器的尺寸是根据什么因素确定的? 答：吸附器的尺寸主要是指简体的内径与吸附剂层高度(或筒体的高度)。 筒体的内径尺寸取决于流体的流量及所选定的流速。流量与空分装置的大小及工艺流程有关，而确定流速的原则主要是考虑对吸附容量的影响。流速越高，吸附效果就越差，所以流速不宜太高，当然也不能太低。如果流速太高，当气流从下往上流动时，将会造成分子筛跳动；当气流从上往下流动时，会造成底部分子筛破损，并且均会造成阻力增大。但是流速太低，压降小于0.23kPa/m时，就会使床层的气流分布不均匀，影响吸附效果。 经验证明：对于干燥器，推荐空筒流速(即不装硅胶时内筒截面上的流速)为0.21L/(mincm2)；对于二氧化碳吸附器，空筒流速推荐为0.51L/(mincm2)；对乙炔吸附器空筒流速推荐为5060cm3/(mincm2)。中压分子筛纯化器，流速取0.040.05m/s；全低压分子筛纯化器取0.150.20m/s。有了流量和流速，就可算出简体内径。一般是先