活性炭吸附法凈化包裝印刷油墨廢氣

1、廣東工業(yè)大學環(huán)境工程畢業(yè)設(shè)計 活性炭吸附法凈化包裝印刷油墨廢氣活性炭吸附法凈化包裝印刷油墨廢氣1有機廢氣污染與控制現(xiàn)狀1.1苯的特性苯及其同系物-甲苯和二甲苯都為無色、有芳香氣味的，沸點為80.1。是揮發(fā)性有機物，都具有易揮發(fā)、易燃的特點。苯主要用作油、脂、橡膠、對脂、油漆、噴漆，和氯丁橡膠等溶劑及稀薄劑，制造多種化工產(chǎn)品。1.2苯對人體健康的危害苯被質(zhì)量衛(wèi)生組織（who）國際癌癥研究中心（iarc）確認為高毒致癌物質(zhì)。急性毒作用，主要對中樞神經(jīng)系統(tǒng)，慢性主要作用于造血組織及神經(jīng)系統(tǒng)，但若造血功能完全破壞，可發(fā)生致命的顆粒性白細胞消失癥，并引起白血病。對皮膚也有刺激作用。苯、甲苯和二甲苯是以蒸

2、氣狀態(tài)存在于空氣中，中毒作用一般是由于吸入蒸氣或皮膚吸收所致。由于苯屬芳香烴類，使人一時不易警覺其毒性。如果長期接觸-定濃度的甲苯、二甲苯會引起慢性中毒，可出現(xiàn)頭痛、失眠、精神萎靡、記憶力減退等神經(jīng)衰弱癥。甲苯、二甲苯對生殖功能亦有一定影響，并導致胎兒先天性缺陷(即畸形)。對皮膚和粘膜刺激性大，對神經(jīng)系統(tǒng)損害比苯強，長期接觸還有引起膀胱癌的可能。1.3印刷廠含苯有機廢氣污染現(xiàn)狀印刷過程需要使用有機溶劑型油墨，而有機溶劑型油墨采用甲苯、二甲苯、丙酮、丁醇、乙酸乙酯等低沸點揮發(fā)性有機物作為溶劑。由于現(xiàn)有的國產(chǎn)或進口的絕大部分印刷機械出廠時均未配備相應(yīng)的凈化裝置，因此在生產(chǎn)過程中大量含有甲苯、二甲苯

3、、丙酮、丁醇、乙酸乙酯等有機成分的廢氣沒有經(jīng)過凈化處理而直接排向大氣。2設(shè)計依據(jù)2.1設(shè)計目的本設(shè)計著眼對包裝印刷廠印刷過程中的有機溶劑型油墨揮發(fā)出來的有機廢氣的凈化，力求滿足實現(xiàn)技術(shù)上先進，經(jīng)濟上合理，設(shè)計出適合的脫除含苯有機廢氣的新工藝和新設(shè)備。2.2設(shè)計進氣指標風量為1500，溫度為常溫，排氣壓力為101.325 kpa，三苯有機廢氣濃度為400。2.3 設(shè)計出氣指標依據(jù)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(shù)據(jù)見表2-1: 表2-1.設(shè)計出氣指標 單位mg/m3指 標苯甲苯二甲苯出氣濃度1240702.4 設(shè)計目標（1）嚴格執(zhí)行國家有關(guān)環(huán)境保護

4、的各項規(guī)定，確保各項污染指標達到國家及地區(qū)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、操作管理簡便。（5）工藝設(shè)計與設(shè)備選型能夠在生產(chǎn)運行過程中具有較大的調(diào)節(jié)余地。3有機廢氣治理工藝技術(shù)方案3.1有機廢氣治理方法的比較有機廢氣是污染大氣的重要污染物之一。碳氫化合物（hc）及其衍生物對人體器官有刺激作用，其中不少對內(nèi)臟有毒害作用，甚至是致突變物與致癌物。碳氫化合物（hc）及其衍生物廢氣的凈化方法一般有燃燒法、催化燃燒法、吸附法、吸收法、冷凝法、生物法。除了這些方法以

5、外，還可以采用濃縮燃燒、濃縮回收等方法對含碳氫化合物（hc）及其衍生物廢氣進行治理。具體凈化方法見表3.1。表3.1 碳氫化合物（hc）及其衍生物廢氣的凈化方法凈化方法方法要點適用范圍燃燒法將廢氣中的有機物作為燃料燒掉或?qū)⑵湓诟邷叵逻M行氧化分解；溫度范圍為6001100適用于中、高濃度范圍廢氣的凈化催化燃燒法在氧化催化劑作用下，將碳氫化合物氧化為二氧化碳和水；溫度范圍為200400適用于各種濃度的廢氣凈化，適用于連續(xù)排氣的場合吸附法用適當?shù)奈談U氣中的有機物組分進行物理吸附；常溫適用于低濃度廢氣的凈化吸收法用適當?shù)奈談U氣中的有機物組分進行物理吸附；常溫對廢氣的濃度限制較小，適用于含有

6、顆粒物的廢氣凈化冷凝法采用低溫，使有機物組分冷卻至露點以下，液化回收適用于高濃度廢氣的凈化生物法生物法是利用微生物的生物化學作用，使污染物分解，轉(zhuǎn)化為無害或少害的物質(zhì)。污染物去除的實質(zhì)是有機底物作為營養(yǎng)物質(zhì)被微生物吸收、代謝及利用適用于處理大體積、低濃度的廢氣，以替代設(shè)備費用昂貴、運行維護困難、有二次污染等缺陷的空氣污染控制技術(shù)。其可用于控制化工、制藥、電鍍、噴漆、印刷等行業(yè)產(chǎn)生的有害污染物(hazardous air pollutants，haps)以及廢水處理廠、堆肥廠、垃圾填埋廠產(chǎn)生的惡臭(odour)等3.1.1燃燒法所謂燃燒凈化，就是用燃燒的方法銷毀有害氣體、蒸氣或煙塵，使其轉(zhuǎn)變?yōu)闊o

7、害物質(zhì)的過程。在燃燒凈化時所發(fā)生的化學作用主要是燃燒氧化作用及高溫下的熱分解，故這種方法只能適用于凈化那些可燃的或在高溫情況下可以分解的有害氣體。用燃燒法凈化有機廢氣，其氧化的結(jié)果主要是生成二氧化碳和水，該法不能回收到有用的物質(zhì)，但由于燃燒時放出大量的熱，使排氣的溫度很高，故可以回收熱量。燃燒法具有去除效率高、工藝操作簡便、運行性能穩(wěn)定等優(yōu)點。但由于能量消耗大，運行成本也較高。目前，燃燒凈化方法包括直接燃燒和熱力燃燒。表3.2 直接燃燒法與熱力燃燒法直接燃燒法（又稱直接火焰燃燒法）方法要點將廢氣中可燃的有害組分當作燃料直接燒掉?？煞譃榧訜岷筒患訜醿煞N適用范圍一般適用于凈化可燃有害組分濃度較高的

8、廢氣，或者是用于凈化有害組分燃燒時熱值較高的廢氣適用理由因為只有燃燒時放出的熱量能夠補償散向環(huán)境中的熱量時，才能保持燃燒區(qū)的溫度，維持燃燒的持續(xù)備注對于多種可燃氣體或多種溶劑混合蒸氣，當它們存于廢氣中時，只要它們的濃度值合適，也可以采用直接燃燒的方法。若可燃組分的濃度高于燃燒上限，則可以混入空氣后燃燒；如可燃組分的濃度低于燃燒下限，則可以加入一定數(shù)量的輔助燃料如天然氣等，以此來維持燃燒熱力燃燒法適用范圍一般適用于可燃有機物質(zhì)含量較低的廢氣的凈化處理適用理由由于該類廢氣中可燃有機組分的含量很少，因此，廢氣本身不能燃燒，并且其中的可燃組分燃燒后放出的熱量很低，不能維持燃燒備注在熱力燃燒中，被凈化的

9、廢氣不是作為燃燒所用的燃料，而是在含氧量足夠時作為助燃氣體，不含氧時則作為燃燒的對象。在進行熱力燃燒時，一般燃燒其他的燃料，如煤氣、天然氣、油等，來提高廢氣的溫度，達到熱力燃燒所需的溫度，把其中的氣態(tài)污染物進行氧化，結(jié)果為二氧化碳、水、氮氣等3.1.2催化燃燒法催化燃燒凈化有機廢氣實際上為完全的催化氧化，就是在催化劑的作用下，將廢氣中的有害可燃組分完全氧化為二氧化碳和水。催化燃燒法一般用于金屬印刷、絕緣材料、漆包線、煉焦、化工等行業(yè)中的有機廢氣的凈化。在不需要回收熱量或回收熱量得不到很好利用的情況下，催化燃燒法比直接燃燒法經(jīng)濟。催化燃燒法的特點又如下幾點：催化燃燒為無火焰燃燒，因而其安全性好；

10、催化燃燒的溫度要求低，大部分的烴類和一氧化碳在300400之間就能完成反應(yīng)，所以它的輔助燃料消耗少；對可燃組分的濃度和熱值限制少；為了延長催化劑的使用壽命，不允許廢氣中含有塵粒和霧滴；由于燃燒開始時氣體的溫度較低，故需要補充熱量啟動裝置，因而在頻繁間歇、短期排放有機廢氣的情況下不適合。與其他的燃燒法相比，不足之處在于催化燃燒的產(chǎn)物為二氧化碳和水，不能回收廢氣中原有的有機組分，因此，在操作過程中，熱量能否平衡或補充熱量的多少將決定催化燃燒的應(yīng)用價值。而且，催化劑在正常工作條件下會逐漸失去活性（即催化劑老化和中毒），從而影響脫臭效率。3.1.3吸附法在處理含碳氫化合物（hc）及其衍生物的廢氣時，一

11、般采用吸附的方法。由于吸附劑對被吸附組分吸附容量的限制，吸附法一般用于處理低濃度廢氣，而對于濃度較高的廢氣，則不采用吸附法治理。吸附法具有以下幾個特點：可進行深度凈化，即可以相當徹底地凈化廢氣，尤其是對于低濃度廢氣的凈化，與其他方法相比顯出了較大的優(yōu)勢；在不使用深冷、高壓等手段下，它可以有效地回收有價值的有機物組分。合乎工業(yè)要求的吸附劑，必須具備以下條件：要具有巨大的內(nèi)表面，而其外表面往往僅占總表面的極小部分，故可看作是一種極其疏松的固態(tài)泡沫體。對不同的氣體具有選擇性吸附作用。較高的機械強度、化學與熱穩(wěn)定性。吸附容量大。來源廣泛，造價低廉。良好的再生性能。工業(yè)上廣泛應(yīng)用的吸附劑主要有5種：活性

12、炭、活性氧化鋁、硅膠、白土和沸石分子篩。表3.3給出了常用工業(yè)吸附劑的一般特性。表3.3 常用工業(yè)吸附劑的特性：吸附劑類型活性炭活性氧化鋁硅膠沸石分子篩4a5a13x堆積密度/kg.m-32006007501000800800800800熱容/kj.kg-1.k-10.8361.2540.8361.0450.920.7940.794操作溫度上限/k423773673873873873平均孔徑/15251848224513再生溫度/k373413473523393423473573473573473573比表面積/ m2.g-16001600210360600白土：白土分為漂白土和酸性白土。漂白

13、土是一種天然的粘土，其主要成分是硅鋁酸鹽。這種粘土經(jīng)加熱和干燥后，可形成多孔結(jié)構(gòu)的物質(zhì)。將其碾碎和篩分，取其一定細度的顆粒即可作為吸附劑。漂白土吸附劑對各種油類脫色很有效，并可以除去油中的臭味，使用后的漂白土，經(jīng)洗滌及灼燒除去吸附在表面和孔隙內(nèi)的有機物后，可重復使用。sio2與al2o3這種比值比較低的白土，經(jīng)過硫酸或鹽酸的酸化處理后才會有吸附能力，酸處理后的白土經(jīng)洗滌、干燥、碾碎即可獲得酸性白土，酸性白土的脫色效率比天然漂白土高?；钚匝趸X：活性氧化鋁是將含水氧化鋁，在嚴格控制升溫條件下，加熱到737k，使之脫水而制得。它為多孔結(jié)構(gòu)物質(zhì)并具有良好的機械強度?；钚匝趸X的比表面積大約為2103

14、60m2/g?；钚匝趸X對水分有很強的吸附能力，主要用于氣體和液體的干燥、石油氣的濃縮和脫硫，近年來又將它用于含氟廢氣的治理。硅膠：硅膠是一種堅硬多孔的固體顆粒，一般作成粒狀或球狀體，其分子為sio2nh2o。硅膠的制備方法是將水玻璃（硅酸鈉）溶液用酸處理，然后再將得到的硅凝膠經(jīng)老化、水洗，在368403k溫度下，經(jīng)干燥脫水制得。硅膠吸水容量較大，它從氣體中吸附的水分量最高可達硅膠自身重量的50。吸水后的飽和硅膠，可通過加熱的方法（573k）將其吸附的水分脫附，得到再生。在工業(yè)上硅膠多用于氣體的干燥和從廢氣中回收極為有用的烴類氣體。活性炭：活性炭是由各種含炭物質(zhì)干餾碳化，并經(jīng)活化處理而得到的。

15、碳化溫度一般低于873k，活化溫度為11231173k?；罨瘎┩ǔ樗魵饣驘峥諝?。近年來，氯化鋅、氯化鎂、氯化鈣及硫酸等也用作活化劑?；钚蕴渴强籽ㄊ重S富的吸附劑，比表面積為6001600 m2/g，由表3-3可知活性炭的比表面積最大，故其具有優(yōu)異的吸附能力?；钚蕴靠捎糜谌軇┱羝幕厥?、烴類氣體提取分離、動植物油的精制、空氣或者其他氣體的脫臭、水和其他溶劑的脫色等。待處理氣體中的水分對活性炭層的吸附性能影響很大。在氣體相對濕度超過50時，活性炭對有機物的吸附能力將大大下降。對于含酮類有機氣體不宜采用活性炭吸附。因為酮類物質(zhì)中的?；吭诨钚蕴勘砻鏁l(fā)生放熱聚合。連續(xù)暴露于酮類氣體的活性炭會因為

16、放熱而引起活性炭層著火?；钚蕴课较到y(tǒng)的改進主要體現(xiàn)在新型吸附劑和吸附工藝及再生解吸方面。近年來，活性炭吸附劑在處理工業(yè)廢水及治理某些氣態(tài)污染物等環(huán)境保護方面也得到廣泛的應(yīng)用。沸石分子篩：沸石分子篩主要是指人工合成的泡沸石，它屬于多孔性的硅酸鋁骨架結(jié)構(gòu)。每一種分子篩都具有均勻一致的孔穴尺寸。其孔徑的大小相當于分子（或離子）的大小，能選擇性地吸收一定大小的氣體分子。不同的型號的沸石分子篩有不同的有效孔徑。由于工藝的進步，目前已能生產(chǎn)出疏水性的沸石分子篩。這使得沸石分子篩能進一步選擇吸收不同極性的有機分子。疏水性的沸石分子篩對水溶性差的甲苯、二甲苯、苯等吸附性能很好，而對水溶性很好的乙醇的吸附較差

17、。另外，氣體濕度對沸石分子篩吸附性能的影響要遠低于對活性炭的影響，使得沸石分子篩能用于一些高濕度場合的吸附。新型吸附劑：聚合吸附劑的開發(fā)目的是為了克服傳統(tǒng)炭吸附的濕度和吸附容量的限制。這些吸附劑是基于苯乙烯/二乙烯苯的聚合物而開發(fā)的。這類吸附劑的特點是再生性能好，容量大，可以根據(jù)應(yīng)用場合的特點、要求生產(chǎn)出適合的吸附劑。如有的吸附劑可用于吸附高沸點、低極性物質(zhì)，有的則適合于吸附低沸點、高極性物質(zhì)。纖維活性炭由于其微孔直接面向氣流，表現(xiàn)出良好的吸附、脫附性能，因而可采用較短的吸附、脫附周期。另外，由于炭纖維較普通活性炭的金屬含量低（約少5090），對鹵代氫的催化作用小，不會造成會引起腐蝕作用的水解

18、作用，也不會出現(xiàn)普通活性炭床吸附酮類物質(zhì)時可能出現(xiàn)的炭床悶燒現(xiàn)象。吸附工藝和再生方面的改進包括組合式的熱氣體再生系統(tǒng)、流化床吸附系統(tǒng)、冷凍再生法、溶劑再生、濃縮輪及微波再生等。3.1.4吸收法吸收法系利用液體(吸收液)之溶解作用，以去除排氣中可溶解之成分。在污染控制上系利用吸收操作選擇性，去除某些具污染性的氣體成分，以達到減少污染排放的目的。在吸收過程中，溶解在液體中的物質(zhì)稱為溶質(zhì)(adsorbate)，而使用的液體則稱為吸收劑(absorbent)。吸收單元的主體為吸收塔，伴隨溶質(zhì)之廢氣從吸收塔塔底進入，而吸收劑從塔頂進入進行吸收接觸。自塔頂流出的氣體為經(jīng)處理過的干凈氣體，可徑行排放或?qū)肫?/p>

19、它單元處理，而從塔底流出的液體則送入再生單元再生使用。 吸收塔種類吸收塔依據(jù)所產(chǎn)生的氣液交界面的型態(tài)可區(qū)分為三類，即薄膜式吸收塔(filmabsorber)、噴射式吸收塔(jetabsorber)、泡沫和液滴式吸收塔(bubble anddropabsorber)。至于工業(yè)上常用之吸收設(shè)備有噴霧塔、文式洗滌塔、填充塔、板狀塔等數(shù)種。一般處理含毒化物之廢氣使用填充塔或板狀塔。其中填充塔通常被用于處理含腐蝕性物質(zhì)或有起泡/阻塞傾向之液體，或使用板狀塔時會產(chǎn)生過壓降者。板狀塔常用于需要內(nèi)部冷卻(internalcooling)或因吸收劑流量較低以致無法完全潤濕填充物之情況下，因此通常會用在大規(guī)模吸收

20、操作。廢氣進入吸收塔后，吸收劑由上往下與廢氣接觸，將廢氣中可溶于吸收劑之成份吸收出來，而處理過后的干凈氣體則由塔頂流出。由塔底流出之吸收劑可由汽提回收voc成份后，重復進入填充塔使用或進入處理廠中處理。 吸收法的特點吸收法具有設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、投資低、操作簡便、處理成本低、維護容易等優(yōu)點。但廢氣排放要求有機污染物濃度很低，化學吸收一般很難滿足這一要求。此外，有廢水排出，形成二次污染。因此，與燃燒法、催化燃燒法、吸附法相比，用吸收法對碳氫化合物（hc）及其衍生物進行凈化的應(yīng)用范圍不如它們廣泛。尤其是在對使用有機溶劑的各種行業(yè)如噴漆、絕緣材料、漆包線等生產(chǎn)過程中所排放出的廢氣，由于沒有合適的吸收劑的選

21、擇，因此不能完全達到工業(yè)的應(yīng)用水平。現(xiàn)在吸收法一般應(yīng)用于石油煉制及石油化工的生產(chǎn)及貯運中對烴類氣體的回收利用。3.1.5冷凝法在氣液兩相共存的體系中，存在著組分的蒸氣態(tài)物質(zhì)由于凝結(jié)變成為液態(tài)物質(zhì)的過程，同時也存在著該組分液態(tài)物質(zhì)由于蒸發(fā)變成為蒸氣態(tài)物質(zhì)的過程。當凝結(jié)與蒸發(fā)的量相等時稱達到了相平衡，在相平衡時液面上的蒸氣壓即為該溫度下與該組分相對應(yīng)的飽和蒸氣壓。若氣相中的組分的蒸氣壓力小于其飽和蒸氣壓時，則液相組分將揮發(fā)至氣相；若氣相中的組分的蒸氣壓力大于其飽和蒸氣壓時，則蒸氣就將凝結(jié)為液體。由于同一物質(zhì)的飽和蒸氣壓的大小與溫度有關(guān)，當溫度越低時，則飽和蒸氣壓值就越低。而對于含有一定濃度的有機蒸

22、氣的廢氣，在將其降溫時，廢氣中的有機物蒸氣濃度不變，但與其相應(yīng)的飽和蒸氣壓值卻隨著溫度的降低而降低。當廢氣降低到某一溫度，與其相應(yīng)的飽和蒸氣壓值已低于廢氣組分分壓時，該組分就要凝結(jié)為液體，廢氣中組分分壓值即可降低，也可實現(xiàn)氣體分離的目的。在一定的壓力下，一定組分的蒸氣被冷卻，開始出現(xiàn)液滴的溫度稱為露點溫度。對含易凝縮的有害氣體或蒸氣態(tài)物質(zhì)進行冷卻，當溫度降到露點溫度以下時，才能將蒸氣部分冷凝下來，冷凝下來的液體量即是有害氣體組分被凈化的量。將氣體中的蒸氣冷凝為液體，可采用冷卻的方法，也可以采用壓縮的方法，或者兩者結(jié)合使用。冷凝法的特點有如下幾點：冷凝凈化法適用于處理高濃度廢氣，尤其是含有有害組

23、分單純的廢氣；冷凝凈化法可作為燃燒與吸附凈化的預處理，尤其是有害物含量較高時，可通過冷凝回收的方法減輕后續(xù)凈化裝置的操作負擔；冷凝凈化法可處理含有大量水蒸氣的高溫廢氣。冷凝凈化法所需的設(shè)備和操作條件比較簡單，回收物質(zhì)純度高。冷凝凈化法對廢氣的凈化程度受到冷凝溫度的限制，要求凈化程度高或處理低濃度廢氣時，需要將廢氣冷卻到很低的溫度，經(jīng)濟上不合算。3.1.6生物法有機廢氣生物處理技術(shù)是近年來發(fā)展起來的一項新興的有效控制揮發(fā)性有機物（vocs）等污染物的技術(shù)，該技術(shù)已在德國、荷蘭得到規(guī)?；膽?yīng)用，有機物的去除率大都在90以上。尤其在處理低濃度、生物降解性好的氣態(tài)污染物時更顯其經(jīng)濟性。因而，生物法成為

24、近十年來應(yīng)用研究的重點。同傳統(tǒng)的物化處理方法相比，生物法具有許多其他方法無可比擬的優(yōu)點。生物法可避免或減少二次污染。一般將硫系、碳系、氮系等各種惡臭成分，以及苯酚、氰等有毒成分氧化和分解成co2、h2o、h2so4等物質(zhì)。生物處理的產(chǎn)物是微生物，很容易處理，而化學氧化法會產(chǎn)生氯和含氯產(chǎn)物，加熱法會產(chǎn)生氮氧化物等污染物，還需進一步處理。生物法投資少，能耗低，運行費用低。生物處理法是以有機成分作為生物體內(nèi)的能源，只要使微生物與有機成分相接觸，就可以完成氧化和分解過程。在常溫常壓下進行，處理的能量來自生物利用揮發(fā)性有機物（vocs）成分本身產(chǎn)生的能量，一般不需要加熱；不需投加額外的化學品；消耗的動力

25、只是污染氣體進入處理系統(tǒng)時所耗的能量(正壓送風或負壓引風)。與物理化學法相比，不僅可以省能源和資源，而且處理成本也比較低廉。生物法的去除效率高。只要控制適當?shù)呢摵蓷l件與氣液接觸條件，就能達到極高的去除效率，對于一般的空氣污染物去除效率超過90。生物法裝置較為簡單，只需設(shè)置諸如生物過濾器、曝氣槽、捕集器等裝置。生物法生成的剩余污泥少。這是因為活性污泥法去除有機廢氣屬于自行消化，其剩余污泥較少。生物法操作方便、維修維護容易。但生物處理法占地面積過大，運行時性能不穩(wěn)定。3.2有機廢氣治理方案的選擇3.2.1方案選定在選擇技術(shù)方法時，應(yīng)全面考慮如下因素：應(yīng)選擇去除效率極高的技術(shù)方法；工藝必須成熟可靠，

26、運行穩(wěn)定，運行成本低；操作靈活方便；占地面積較??；使用壽命比較長；總投資盡可能??；盡量無二次污染產(chǎn)生。各種處理方法的技術(shù)性能與經(jīng)濟指標的比較具體見表3.4。包裝印刷廠印刷過程需要使用有機溶劑型油墨，而有機溶劑型油墨采用甲苯、二甲苯、丙酮、丁醇、乙酸乙酯等低沸點揮發(fā)性有機物作為溶劑，該生產(chǎn)過程產(chǎn)生廢氣的濃度相對較低。由表3.4的各種處理方法的技術(shù)性能與經(jīng)濟指標的比較，綜合選擇技術(shù)方法時應(yīng)全面考慮的因素，對該生產(chǎn)過程產(chǎn)生的含苯有機氣體的進行凈化，可以考慮使用燃燒法、吸附法、吸收法、生物法。吸收法的工程投資較小，運行成本也較低，但由于凈化效率不高、合適的吸收溶劑難以選擇、吸收時需考慮氣體壓力等問題、

27、吸收過程也可能很不穩(wěn)定。因而不予采用。從凈化效率、工藝操作、運行成本、是否造成二次污染以及適用的廢氣濃度范圍考慮，吸附法與生物法都是不錯的凈化方法，都是值得采用的方法。但從印刷廠的實際生產(chǎn)運行情況及凈化方法不影響正常生產(chǎn)方面考慮，生物處理法占地面積過大，運行時性能不穩(wěn)定，與印刷廠的實際運作情況有所不適。相反，吸附法設(shè)備簡單、安全、可靠，也不影響印刷廠的正常生產(chǎn)操作，因而本方案采取活性炭吸附法進行有機氣體的凈化。表3.4 各種方法的技術(shù)性能與經(jīng)濟指標凈化方法凈化效率工藝操作運行成本二次污染適用廢氣濃度范圍備注燃燒法高簡便高無中、高濃度廢氣運行性能穩(wěn)定，能量消耗大催化燃燒法高簡便較高無各種濃度廢氣

28、廢催化劑會產(chǎn)生二次污染吸附法高簡便高無低濃度廢氣吸附劑無再生時，會產(chǎn)生二次污染吸收法不高簡便低有廢氣的濃度限制較小工程投資小冷凝法高簡便高無高濃度廢氣凈化程度受冷凝溫度限制，可回收物質(zhì)生物法較高方便低無低濃度廢氣工程投資小，但占地面積過大，性能不穩(wěn)定3.2.2吸附劑的選擇考慮活性炭吸附是目前應(yīng)用最廣泛的回收技術(shù)，且在國內(nèi)外都有眾多工藝設(shè)計方案可供參考，因此，選擇活性炭作為吸附劑對生產(chǎn)過程產(chǎn)生的有機氣體進行凈化作用。活性炭吸附法原理是利用含vocs的氣態(tài)混合物與吸附劑(粒狀活性炭和活性炭纖維) 的多孔固體結(jié)構(gòu)接觸時，固體表面存在的未平衡的分子吸引力或化學鍵力，把混合氣體中的vocs組分吸附留在固

29、體的表面，含vocs的有機廢氣通過活性炭床, 其中的vocs被吸附劑吸附,廢氣因而得到凈化, 達標后即排入大氣。當活性炭吸附達到飽和后, 對飽和的活性炭床進行脫附再生; 通入水蒸氣加熱活性炭層, vocs被吹脫放出,并與水蒸汽形成蒸汽混合物, 一起離開活性炭吸附床。用冷凝器冷卻蒸汽混合物, 使蒸汽冷凝為液體。若vocs為水溶性的, 則用精餾將液體混合物提純；若為水不溶性, 則用沉析器直接回收vocs。因所用黏合劑聚乙烯醇縮丁酸（pvb）、二丁酯（dbp）與水互不相溶, 故可以直接回收。表3.5 活性炭吸附可除去的污染物質(zhì)吸附劑吸 附 質(zhì)活性炭苯、甲苯、二甲苯、丙酮、乙醇、乙醚、甲醇、汽油、煤油

30、、光氣、乙酸乙酯、苯乙烯、惡臭物質(zhì)、h2s、cl2、co、co2、so2、nox、cs2、ccl4、hccl3、h2ccl2浸漬活性炭烯氫、胺、酸霧、硫醇、so2、cl2、h2s、hf、hcl、nh3、hg、hcho、co2、co表3.6工業(yè)用活性炭的物理性質(zhì)吸附劑真密度/（g/cm3）顆粒密度/（g/cm3）填充密度/（g/cm3）空隙率/細孔容積/cm3 /g）比表面積/（m2/g）平均孔徑/顆?；钚蕴?.02.200.61.00.350.600.330.450.501.170015001240粉末活性炭1.902.200.150.600.450.750.501.4070016001540

31、活性炭吸附技術(shù)主要用于廢氣中組分比較簡單、有機物回收利用價值較高的情況, 其廢氣處理設(shè)備的尺寸和費用正比于氣體中vocs的數(shù)量, 卻相對獨立于廢氣流量; 因此, 活性炭吸附床更傾向于稀的大氣量物流, 一般用于溫度不高, 濕度不大, 排氣量較大的場合。氣體流量和濃度的波動對活性炭吸附器無大的影響?；钚蕴课较到y(tǒng)常用來處理氣量200100000m3/h，濃度范圍在205000ppm的氣體。設(shè)備的尺寸取決于氣量和濃度?；钚蕴课较到y(tǒng)的投資費用不高，操作靈活，運行成本與其他方法相比通常也較低。固定床吸附裝置的空塔速度一般取0.5m/s以下，吸附劑和氣體的接觸時間取0.502.0s以上，吸附層壓力損失應(yīng)

32、控制小于1kpa。在有害氣體濃度較高時，為了適應(yīng)工藝連續(xù)生產(chǎn)的需要，多采用雙罐式并聯(lián)系統(tǒng)，一罐吸附，另一罐脫附，交替切換使用。再生可采用熱空氣、水蒸氣或熱氮氣進行。再生產(chǎn)生的濃污染氣體需進一步采用冷凝、熱力燃燒、催化燃燒等方法處理。由于此時處理的是小氣量的濃縮氣流，故二級處理的費用大大減低。活性炭在使用和再生的過程中會不斷地損失其吸附容量，因此在使用一定時間后需全部更換。固定床活性炭層高度一般取0.51.0m，垂直型（立式）直徑與高度大致相等；水平型（臥式）長度大約為層高的4倍。吸附罐可填充顆粒炭或纖維狀炭，此兩種炭的性能比較列于下表。后者各項性能指標均優(yōu)于前者，因此用其做成的吸附裝置體形小、

33、吸附及脫附速率均快、節(jié)約能耗，且回收溶劑品質(zhì)高，國內(nèi)已有定型成品供應(yīng)。表3.7 顆粒炭和纖維炭的性能比較活性炭名稱顆粒炭纖維炭形態(tài)直徑46mm圓柱體1020m纖維目測單重/（g/m2）100300填充密度/(g/cm3)0.400.500.010.10外表面積/(m2/g)0.011.52.0比表面積/(m2/g)900100010001500平均細孔直徑261420在空塔速率10cm/s，z10cm時吸附速率/(g/g)/min0.030.47在空塔速率5cm/s，z10cm時吸附速率/(g/g)/min28.597.5表3.8 幾種國產(chǎn)活性炭的主要性能型號粒度/mm堆積密度/g/cm3強度

34、/%水分/%吸苯率/%碘值/mg/g比表面積/m2/g孔體積/cm3/g太原5炭直徑35長38857581035859.89260.81上海14炭直徑34長81595525上海15炭直徑34長81595220新化x16炭直徑33.5長3890309760.63纖維活性炭氈厚280.050.152030900147080017004有機廢氣治理工藝設(shè)計本設(shè)計的風量為，吸附塔空塔速度為u0=0.1/s，在常溫下操作。4.1吸附器計算4.1.1吸附裝置尺寸計算本設(shè)計采用環(huán)式固定床吸附器，設(shè)活性炭床層內(nèi)壁直徑為d1=150，活性炭床層外壁直徑為d2=350，則活性炭床層厚度為d=100，取活性炭床層到

35、吸附塔內(nèi)壁距離為d3=75，則吸附塔的直徑為d= d1 +2d +2d3 =150+2100+275=500?；钚蕴坑行礁叨葹閔0，空塔速度u0=0.1/s，取吸附塔=1000處為廢氣過氣面，則，所以，得 取1300取吸附塔壁厚6，則吸附塔外徑，按壓力容器公稱直徑標準進行圓整，則取取吸附塔體高度，整個吸附器高度取4.1.2活性炭體積及飽和期計算活性炭體積 如表3.8中所列，選用mwy15（太原新華8炭）型活性炭活性炭重量取吸附率為活性炭重量的40則吸附量 有機廢氣去除濃度取300 mg/m3則有機廢氣單位時間通過吸附塔的質(zhì)量為則吸附周期4.1.3吸附器床層壓降計算采用歐根公式計算床層壓降，

36、操作溫度為30。式中，p壓力降，pa； d吸附劑層厚度，m，； dp吸附劑顆粒直徑，m，； 床層空隙率，空隙率與顆粒的放置狀況有關(guān)，對于均勻一直的球形顆粒，可取0.2590.426，因此取為0.30；v氣體密度，kg/m3，；v取氣體粘度，pas，；gs單位截面氣體流速，kg/(m2s)，代入上式，得 得p=27.6pa4.1.4脫附操作的計算本設(shè)計采用120的低壓蒸汽脫附。在實際工程計算中，水蒸氣的消耗量之比近似為活性炭床層直徑平方之比。如某吸附器直徑2.3m，活性炭裝量為1800kg，解吸時蒸汽用量為800kg/h?，F(xiàn)對于吸附塔直徑為d= 5000.5m，裝炭量為54.47kg的吸附器，則

37、脫附時水蒸氣的消耗量為根據(jù)經(jīng)驗，用120蒸汽脫附10min，脫附率即可達到95，30min可達98，1h可達99以上。本設(shè)計選用脫附時間為1h，則水蒸氣的消耗量為38kg。4.2管道計算4.2.1管徑計算及選擇吸附管道管徑選擇管徑計算：氣體流速為6m/s選用鋼管，所以實際流速v=5.9m/s脫附管道管徑的選擇蒸汽流量q管徑計算：設(shè)氣體流速為0.4m/s選用鋼管，所以實際流速v=0.30m/s4.2.2管道壓降計算管道壓降 式中，pl各管道壓降，pa； l管長，m； d管道直徑，m； 有機廢氣密度，kg/m3，有機廢氣密度為1.2 kg/m3; 管道中平均氣速，m/s金屬管道值取0.02。局部壓

38、損 式中，pm各管道局部壓損，pa； 管件局部壓損系數(shù)和。管段1：；摩擦面壓力損失 管段2：；摩擦面壓力損失 各管件局部壓損系數(shù)（查手冊）為：吸風管接頭，一個 則局部壓損： 管段3： 摩擦面壓力損失 各管件局部壓損系數(shù)（查手冊）為：90o彎頭（r/d1.5），一個 則局部壓損： 管段4： ；摩擦面壓力損失 因此，管道的壓降為： 4.3風機的計算及選擇4.3.1風量及風壓計算風量計算式中，q0選擇風機時的計算風量，m3/h； q管網(wǎng)計算確定的抽風量，m3/h； kq風量附加安全系數(shù)，一般管道系數(shù)取kq11.1，除塵系統(tǒng)kq1.11.15，且除塵漏風另加510風壓計算環(huán)式吸附器p=27.6pa，管

39、道壓力。系統(tǒng)總壓降所以式中，選擇風機時的計算風壓，pa；風壓附加安全系數(shù)，一般管道系統(tǒng)取1.11.15，除塵系統(tǒng)1.151.2；管網(wǎng)計算確定的風壓，pa。4.3.2風機的選擇選擇5-48型系列離心風機，技術(shù)性能見表4.1。表4.1 5-48型系列離心風機的技術(shù)性能機號no轉(zhuǎn)速/rmin-1全風壓/pa風量/ m3h-1風口方向傳動方式配帶電動機外型尺寸（長寬高）/cm質(zhì)量（不含電機）/kg型號功率/kw4280013721995左、右090180cy100l-2370480798274所需電機功率按下式進行計算， 式中，電機功率，kw； 風機的總風量，m3/h； 風機的風壓，pa； 電動機備用

40、系數(shù)，對于通風機，電動機功率為25kw時取1.2，大于5kw時取1.3，對于引風機取1.3；通風機全壓效率，可從通風機樣本中查到，一般為0.50.7； 2機械傳動效率，對于直聯(lián)傳動21，聯(lián)軸器直聯(lián)傳動20.98，三角皮帶傳動（滾動軸承）20.95。采用兩臺5-48 no.4風機，1用1備，均用于吸附系統(tǒng)后，將氣體引到排風口排放。5工程投資計算5.1主要設(shè)備的選型主要設(shè)備設(shè)施選型,見表5.1：表5.1 主要設(shè)備設(shè)施一覽表序號名 稱規(guī)格型號單位數(shù)量備注1活性炭吸附器0.5x2.0 m臺2非標準件2電氣控制柜個1非標準件3風管dn300米20標準件4風管dn200米20標準件5風機t5-48臺2標準件5.2主要設(shè)備的投資計算工程投資預算，見表5.2：表5.2 工程投資預算序號名稱及規(guī)格單位數(shù)量單價（萬元）總價（萬元）1活性炭吸附器臺2362活性炭噸0.120.80.0963電氣控制柜個1114風機臺2245風管米400.0526土建設(shè)施方57電器自動控制系統(tǒng)10小 計 t29.096安裝費 t10%2.9096管理費 t8%2.33雜 費3合 計37.336參 考 文 獻1. 王志魁主編 . 化工原理 .第二版.北京：化學工業(yè)出版社，1998.10 2. 赫吉明 馬廣大主編 . 大氣污染控制工程. 第二版.北京：高等教育出版社，20023. 賀匡國主編.化工容器及