【正文】 為 t：t=200243600= 710 溶劑的使用率 G： ????t 進風(fēng)量 V： ??V 進風(fēng)量的質(zhì)量流量 ：G? .????? （其中 ρ 為空氣在 25℃下的密度） 由于焙爐中進風(fēng)量等于排廢量 G： ??G 則排廢質(zhì)量流量量 ：?????? 空氣冷凝器計算 求總熱交換量 Q 由圖 41 空氣冷卻工藝圖可知廢氣降溫 △t：圖 41 空氣冷卻工藝20 / 48℃27536021????Tt 由于廢氣和冷空氣的比熱容 C 大致相同，忽略換熱器的熱損失，則可近似認為冷空氣也升溫275℃。 (5) 碳分子篩　　實際上也是一種活性炭，它與一般的碳質(zhì)吸附劑不同之處，在于其微孔孔徑均勻地分布在一狹窄的范圍內(nèi)，微孔孔徑大小與被分離的氣體分子直徑相當，微孔的比表面積一般占碳分子篩所有表面積的 90%以上。藥劑活化法就是在原料里加入氯化鋅、硫化鉀等化學(xué)藥品，在非活性氣氛中加熱進行炭化和活化。工業(yè)上用的硅膠分成粗孔和細孔兩種。吸附劑可按孔徑大小、顆粒形狀、化學(xué)成分、表面極性等分類，如粗孔和細孔吸附劑，粉狀、粒狀、條狀吸附劑，碳質(zhì)和氧化物吸附劑，極性和非極性吸附劑等。 (2) 降膜式蒸發(fā)器 料液有加熱室頂部進入，經(jīng)液體分布器后呈膜狀向下流動，蒸發(fā)溫和，液體滯留量小，過程反應(yīng)靈敏易控制，有利于提高產(chǎn)物質(zhì)量。 ③ 孔板式分布器 對液體的分布情況于槽式的相同，但對氣體阻力較大。 填料塔附屬結(jié)構(gòu) (1) 支撐板 支撐板主要用途是支持填料，同時又能保證氣液兩相流動順利。 (2) 鋼板網(wǎng)填料塔 該塔型在國內(nèi)已被采用。 這種塔結(jié)構(gòu)簡單，容易制造，生產(chǎn)能力大，投資省，節(jié)約金屬材料，且安裝和維修簡便。另外還得考慮到溫度對污垢的影響，比如未處理的河水做冷去劑時，其出口溫度一般不得超過 50℃，否則積垢明顯增多，會大大增加傳熱阻力。 應(yīng)該說明的是，上述要求常常不能同時滿足，在設(shè)計中應(yīng)考慮其中的主要問題，首先滿足其中較為重要的要求 [14]。對于固定管板式、浮頭式換熱器，一般應(yīng)使易結(jié)垢流體流經(jīng)管程，而對于 U 型管換熱器，易結(jié)垢流體應(yīng)走殼程。 (4) 套管式換熱器 套管式換熱器是由直徑不同的直管制成的同心套管，并由 U 形彎頭連接而成，次換熱器一種流體在管內(nèi)流動，另一種走環(huán)隙。閃點（開口）不低于 ℃ 110 130 140 傾點，不高于 ℃ 5 5 5 顏色，不低于 賽氏號 +25 +25 +25腐蝕試驗（級） 100℃、3H 1 1 1水 份 %　 無 無 無15 / 483 主要設(shè)備論證及選型 換熱器 換熱器是石油，化工，食品等其他工業(yè)必備通用設(shè)備，在生產(chǎn)中占有重要地位化工生產(chǎn)中換熱器可作為加熱器，冷卻器，冷凝器，蒸發(fā)器和再沸器。二甲苯的沸點為 ℃、甲酚的沸點為 191℃，而白礦油的沸點為 ℃，白礦油與甲酚和二甲苯的沸點相差較大，因而白礦油易與二甲苯和甲酚進行分離。另外經(jīng)過降溫后的 325℃左右的廢氣可通過間隙處理膜蒸發(fā)器，為二甲苯甲酚在回收劑中蒸發(fā)分離提供熱量。由于處理量較少，吸收劑的解吸采用間隙處理，待一段時間，吸收劑中有機溶劑含量達到一定程度的時候，通入薄膜蒸發(fā)器分離，薄膜蒸發(fā)器的熱量可由經(jīng)空氣冷凝后的高溫廢氣提供。廠址：漢中市郊區(qū)，東經(jīng) 117176。 由于碳吸收技術(shù)簡單有效，使其成為 VOC 回收的首選技術(shù)，當此法不合適時，可考慮采用冷凝、膜分離、吸收技術(shù)。 (4) 膜分離 膜分離技術(shù)是采用對有機物有選擇性透過的高分子膜，在一定壓力下是 VOC 滲透而分離。在脫附單元內(nèi)加熱吸附劑使有機物脫附，將氣體引入冷凝單元去回收郵寄溶劑。吸附法分為固定床吸附法、流動床吸附法和濃縮輪吸附法。 回收方法的分析 VOC 的主要回收技術(shù)有冷凝法、吸附法、吸收法和膜分離法?；鹁娣ǔＴ谑突S使用，處理熱值高、能維持高溫燃燒的廢氣，廢氣在高空大氣中燃燒。 處理方法分析 國內(nèi)普遍采用的廢溶劑油處置方法有稀釋法、焚燒法和減壓蒸餾法等，其中以焚燒方法最為普遍。對于比較昂貴的廢溶劑油，廠家比較重視其中的甲醇、丙酮、乙酸乙酯、甲苯、二甲苯、三氯乙烯、四氯乙烯的回收。由于受其用途的影響，各種廢有機溶劑又具有不同的特性。長時間處于高濃度二甲苯環(huán)境會對人體神經(jīng)系統(tǒng)產(chǎn)生影響，如記憶喪失和腎功能改變，并產(chǎn)生內(nèi)出血現(xiàn)象和神經(jīng)系統(tǒng)紊亂。溶劑油氧化過程中首先生成酮、醇、醚等含氧有機物，繼而生成有機酸（包括溶于水的低分子有機酸和溶于油的高9 / 48分子有機酸） 。油品從初餾點到干點這一溫度范圍稱為餾程或沸程，溫度范圍窄的稱為窄餾分，溫度范圍寬的稱為寬餾分。 由于漆包線對絕緣性能有特殊要求，生產(chǎn)漆包線的絕緣漆通常要適應(yīng)二甲苯，苯酚，甲酚等熔劑或稀釋劑，絕緣漆涂覆在導(dǎo)體上經(jīng)蒸發(fā)和烘烙后，剩下極少量殘留在漆包線的漆膜中。溶劑蒸氣的濃度關(guān)系到安全，所以及時排廢對產(chǎn)品質(zhì)量，生產(chǎn)安全，熱能消耗都很重要。漆包線生產(chǎn)是在已拉制成的導(dǎo)線外涂以相應(yīng)的絕緣漆溶液，在烘焙中首先將溶劑和稀釋劑蒸發(fā)，再經(jīng)過漆膜固化、冷卻而制成。吸附凈化部分是以活性碳為吸附劑，對已經(jīng)過吸收的廢氣進行進一步的凈化處理，以達到排 廢要求，減少 環(huán) 境污染。作者: 李明旭 漆包線生產(chǎn)中揮發(fā)性有機溶劑回收工藝學(xué) 士 學(xué) 位 論 文指導(dǎo)教師：葛紅光專業(yè)名稱：化學(xué)工程與工藝 2022 年 6 月 8 日1 / 48漆包線生產(chǎn)中揮發(fā)性有機溶劑回收工藝李明旭（陜西理工學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院化學(xué)工程與工藝專業(yè)081班，陜西 漢中 723001）指導(dǎo)教師：葛紅光 [摘要] 本設(shè)計是 500t/年漆包線生產(chǎn)中廢氣處理工段有機溶劑回收的工藝設(shè)計。吸收分離部分，以白礦油為介質(zhì)，回收廢氣中含有的揮發(fā)性有機溶劑，達到回收目的。由于漆包線對絕緣性能有特殊要求，生產(chǎn)漆包線的絕緣漆通常都要使用二甲苯和甲酚等溶劑或稀釋劑。在漆包線的烘焙過程中產(chǎn)生的溶劑蒸發(fā)和裂解的低分子物必須及時排出爐膛，溶劑蒸氣的濃度和氣體濕度都影響烘焙過程的蒸發(fā)和固化，低分子物對漆膜的光潔光亮都有影響。線形聚酯樹脂：由飽和二元酸與二元醇制得的聚酯樹脂屬于線型聚酯，聚酯漆包線漆 ：用甘油（丙三醇）代替部分乙二醇 [3]。(2) 沸點及餾程范圍、揮發(fā)程度適中一般溶劑油的沸點在 100~200℃即可滿足使用需要，而高沸點溶劑油需要較高的生產(chǎn)成本，價格昂貴。溶劑油在儲存及使用過程中難免會與空氣中的氧氣接觸，特別是在高溫且有金屬催化作用時，更容易被氧化。工業(yè)用二甲苯三種異構(gòu)體的毒性略有差異，均屬低毒類。廢有機溶劑作為各類工業(yè)生產(chǎn)活動的生產(chǎn)附帶產(chǎn)品，其種類繁多。現(xiàn)在，國外大多數(shù)行業(yè)的廢溶劑油一般采取某一特定的精餾工藝回收再利用。因此我國正加強完善法律、法規(guī)，對于各類污染物處理作出相應(yīng)的規(guī)定，并制定各類污染物的限制排放標準 [9]。焚燒爐法是將廢氣通入焚燒爐內(nèi)燃燒，惡臭氣體采用此法處理，其焚燒溫度不高，停留時間不超 1s，焚燒后高溫?zé)煔饨?jīng)廢熱鍋爐回收熱量產(chǎn)生蒸汽。盡量要采用清潔生產(chǎn)技術(shù)，避免二次污染 [10]。(2) 吸附法 吸附法去除 VOC 的原理是利用比表面積非常大的活性炭、碳纖維、沸石等吸附劑的多孔結(jié)構(gòu)將 VOC 分子截留，是氣體凈化。廢氣有吸附床底部進入向上流動使吸附劑流態(tài)化，VOC 與吸附劑接觸后吸附，凈化的廢氣由頂部排出，進入脫附單元。當吸收液為水是采用精餾處理就可以回收有機溶劑；為非水時，需進行吸收劑再生。 回收技術(shù)的選擇 回收技術(shù)選擇主要取決于 VOC 的無理和化學(xué)性質(zhì)、廢氣流量、濃度、溫度、使用溶劑企業(yè)經(jīng)濟條件等。本設(shè)計是參考漢中市漢中厚華電工材料有限公司的廢氣回收工段設(shè)計。 本設(shè)計工藝路線祥述 如附圖 A1 工藝流程圖所示，首先將排出的高溫廢氣經(jīng)過一個空氣冷凝換熱器，與冷空氣進行熱交換，將被加熱的冷空氣通入焙爐，并將繼續(xù)通過水冷凝器，由冷水冷卻到 30℃左右，實現(xiàn)廢氣中大部分有機溶劑的液化，收集并儲存；再將未冷凝的廢氣通入填料吸收塔，由吸收劑（白礦油）吸收后，有機溶劑的含量已經(jīng)極少，再通過吸附器完成凈化。同時，由于該熱空氣的溫度在 300℃左右，比漆包機中心溫度 600℃要低，就使得漆包機的蒸發(fā)Ⅰ區(qū)更加平穩(wěn)，由于蒸發(fā)速度有所減慢，防止了漆包線由于蒸發(fā)過快而產(chǎn)生針孔等不良現(xiàn)象，對進一步提高產(chǎn)品質(zhì)量起到重要作用。白礦油的質(zhì)量標準如下表 21 所示：表 21 白油質(zhì)量標準質(zhì) 　量　 指 　標項 目 計量標準5＃ 7＃ 10＃運動粘度（40℃） m2/s 14 / 48 白礦油對甲酚和二甲苯有極好的溶解性，可完全互溶，因而采用白礦油為吸收劑非常容易吸收甲酚和二甲苯，吸收率可達 96%以上。定期對吸附器中的活性碳進行更換，以保證廢氣質(zhì)量 。其傳熱效果較沉浸式大有改善。 流程安排 在列管式換熱器中，冷、熱流體的流程，需進行合理安排，一般應(yīng)考慮以下原則：(1) 易結(jié)垢流體應(yīng)走易于清洗的一側(cè)。 (6) 粘度大的流體應(yīng)走殼程，因為殼程內(nèi)的流體在折流板的作用下，流通截面和方向都不斷變化，在較低的雷諾數(shù)下就可達湍流狀態(tài)。該溫度直接影響加熱劑或冷凝劑的用量以及換熱器的大小，因而這個溫度的確定有一個經(jīng)濟上的優(yōu)化問題。該塔容易實現(xiàn)最佳流體力學(xué)條件，即增加氣液兩相的接觸面積，提高兩相的湍流程度，迅速更改兩相界面以減小其擴散阻力。因此在一些國家里，木格填料塔已被新型高效填料塔取代。 根據(jù)以上的論述，本設(shè)計采用塑料亂對面鮑爾環(huán)填料吸收塔。 ② 槽式分布器 多用于直徑較大的填料塔，這種分布器不易堵塞，對氣體阻力小，但安裝要求高。 單程型蒸發(fā)器 (1) 升膜式蒸發(fā)器 這種蒸發(fā)器的加熱管長可達 310m，設(shè)計和操作時要有較大的溫差。吸附劑一般有以下特點：大的比表面、適宜的孔結(jié)構(gòu)及表面結(jié)構(gòu)；對吸附質(zhì)有強烈的吸附能力；一般不與吸附質(zhì)和介質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；制造方便，容易再生；有良好的機械強度等。它是用硫酸處理硅酸鈉的水溶液，生成凝膠，并將其水洗除去硫酸鈉后經(jīng)干燥，便得到玻璃狀的硅膠，它主要用于干燥、氣體混合物及石油組分的分離等?；罨椒煞譃閮纱箢?，即藥劑活化法和氣體活化法。它已廣泛用于氣體吸附分離、氣體和液體干燥以及正異烷烴的分離。19 / 484 主要設(shè)備工藝計算、選型 總工藝的處理量計算 由生產(chǎn)任務(wù)知: 漆包線年產(chǎn)量 M=500t； 漆包線漆使用率 a =100kg/t； 漆包線漆中溶劑的含量為 70%； 生產(chǎn)時間為 200d； 進風(fēng)量為 4050m179。 水冷凝器 1 計算 求總的熱交換量 Q 水冷凝工藝如圖 42 所示： 由圖 42 可知廢氣冷卻降溫 △t： ℃2753021????T 廢氣降溫放出熱量 ：.??tGC 查《溶劑手冊》 ，得二甲苯的汽化潛熱 r=350kJ/kg。~ 選取管長、確定管程數(shù)和總管數(shù) (1) 確定管長 選定了管徑和管內(nèi)流速后，可依下式確定換熱器的單程管子數(shù) udVn24is??式中 ——單程管子數(shù)目；sn V——管程流體的體積流量， m3/s； ——傳熱管內(nèi)徑，m ；id u——管內(nèi)流體流速，m/s。這種情況下的平均傳熱溫差需要校正計算。而采用焊接法時，管心距過小，也很難保證焊接質(zhì)量，因此管心距應(yīng)有一定得數(shù)值范圍。 折流板有橫向折流板和縱向折流板兩種，單殼程的換熱器僅需設(shè)置橫向折流板，多殼程換熱器不但需要設(shè)置橫向折流板，而且需要設(shè)置縱向折流板將換熱器分為多殼程結(jié)構(gòu)。 求吸收劑的流量 LG 溶劑最小氣液比 ：min)( ????xye 實際氣液比是最小氣液比的 倍。2LV????gu經(jīng)查相關(guān)數(shù)據(jù)得，填料因 Ф=170；密度之比 ； ??????????水吸收劑白礦油的粘度 。圖中縱坐標為 2LVg??????橫坐標為 ， ，5.??????LVG5.????????????LVh?30 / 48式中 u——空塔氣速，m/s；， ——氣體和液體的質(zhì)量流速，kg/ （㎡s） ；VGL， ——氣體和液體的密度，kg/m179。因此選用的固定管板式換熱器基本參數(shù)如表 46 所示：表 46 換熱器基本參數(shù)工程直徑 DN/mm 219換熱管 Φ/mm 192管程數(shù) N/根 6管子根數(shù) n/根 60換熱管長度/mm 202228 / 48 吸收塔設(shè)計計算 填料的特性 由各填料性質(zhì)，價格等對比，本設(shè)計選用的是 25mm 塑料亂堆鮑爾環(huán)，查《常見填料特性數(shù)據(jù)表》 ，可得所用填料的特性表如表 47 所示：表 47 填料特性表填料名稱尺寸mm材質(zhì)及堆積方式比表面積ɑ/（ )32m空隙率ε/(m179。一般情況下，隔板中心到離其最近一排管中心的距離可用下式計算： )(62m??ts 本換熱器采用焊接管路，則 t== 于是可求的各相鄰管子的管心距為 2s，常用換熱器傳熱管布置的管心距如表 45 所示：表 45 常用管心距管外徑 /mm 管心距/mm 各相鄰管的管心距/mm19 25 3825 32 4432 40 5238 48 60 殼體內(nèi)徑 換熱器殼體內(nèi)徑取