【文章內(nèi)容簡介】 因此從測溫范圍來看，它優(yōu)于水銀溫度計和酒精溫度計。另外甲苯比較便宜，故甲苯溫度計比水銀溫度計也便宜。 甲苯不溶于水，但溶于乙醇和苯的溶劑中。甲苯容易發(fā)生氯化，生成苯 —氯甲烷或苯三氯甲烷，它們都是工業(yè)上很好的溶劑；它還容易硝化，生成對硝基甲苯或鄰硝 9 基甲苯，它們都是染料的原料；它還容易磺化，生成鄰甲苯磺酸或?qū)妆交撬?，它們是做染料或制糖精的原料。甲苯的蒸汽與空 氣混合形成爆炸性物質(zhì)，因此它可以制造梯思梯炸藥。 根據(jù)苯和甲苯的性質(zhì)我們采取活性炭吸附法進行凈化，凈化效率達 95%[5]。 工藝流程及說明 圖 31 工藝流程圖 該處理工藝系統(tǒng)組合十分緊湊，集吸收 吸附 脫附于一體。在生產(chǎn)過程所產(chǎn)生的廢氣主要為氯化氫、苯、甲苯等，根據(jù)氯化氫及苯類性質(zhì)，本方案采用氫氧化鈉作為吸收劑和活性炭作為吸附劑對廢氣進行吸收處理。配置一臺填料塔和二臺吸附床 （ 當一臺吸附床的有機物達到規(guī)定的吸附 量時，換到另一臺吸附床進行吸附凈化操作，同時對前面一天吸附床進行脫附再生。 ） 。生產(chǎn)中揮發(fā)出來的廢氣，通過集氣罩收集，將其送到填料塔以氫氧化鈉作為吸收劑，在塔內(nèi)的氣體從下到上通過吸收劑對氣體進行處理，處理后的氣體從塔上方排出后進入吸附塔以活性炭作為吸附劑，在塔內(nèi)的氣體從下到上通過活性炭濾層對氣體進行處理，凈化后的氣體經(jīng)過風機打到煙囪。如圖31 所示 10 第 四 章 設計與計算 集氣罩的設計計算 該系統(tǒng)用以捕集污染物的裝置大多數(shù)呈罩子形狀，通常稱為集氣罩。 集氣罩，是煙氣凈化系統(tǒng) 污染源的收集裝置，可將 粉塵 及氣體 污染源 導入凈化系統(tǒng)，同時防止其向生產(chǎn)車間及大氣擴散，造成污染。其性能對凈 化系統(tǒng)的技術經(jīng)濟 指標 有直接的影響。由于污染源設備結構和生產(chǎn)操作 工藝 的不同、集氣罩的形式是多種多樣的。 設計完善的集氣罩能在不影響生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)操作的前提下，用較小的排風量過的最佳的控制效果；而設計不良的集氣罩即 使用很大的排風量也達不到預期的目的。在控制氣體中擴散效果相同的前提下，排風量越大，則整個凈化系統(tǒng)也越大，投資與運行費用也相應增加。因此，集氣罩的設計是氣體凈化系統(tǒng)設計的重要環(huán)節(jié) [6] [7]。 集氣罩氣流的流動特性 研究集氣罩罩口氣流運動的規(guī)律對于有效捕集污染物是十分重要的。集氣罩罩口氣流運動方式有兩種：一種是吸氣口氣流的吸入流動；另一種是吹起口氣流的吹出流動。了解吸入氣流、吹出氣流及兩種氣流合成的吹吸氣流的運動規(guī)律，是合理設計和使用集氣罩的基礎。吸入氣流和吹出氣流的流動特性是不同的。吹出氣流在 較遠處仍舊能保持其能量密度，吸入氣流則在離吸氣口不遠處其能量密度急劇下降。這亦表明，吹出氣流的控制能力大，而吸入氣流則有利于接受。因此，可以利用吹出氣流作為動力，把污染物輸送到吸氣口再捕集，或者利用吹出氣流阻擋、控制污染物的擴散。 集氣罩的分類及設計原則 集氣罩的種類繁多，應用廣泛。按其氣流流動的方式可分為兩大類：吸氣式集氣罩和吹氣式集氣罩。按集氣罩與污染源的相對位置及密閉情況，還可將吸氣式集氣罩分為：密閉式、排氣柜、外部集氣罩、接受式集氣罩等。其集氣罩的設計原則為： （ 1） 集氣罩應盡可能將污 染源包圍起來，使污染物的 擴散 限制在最小的范圍內(nèi)，以便防止橫向氣流的干擾，減少排氣量； （ 2） 集氣罩的吸氣方向盡可能與污染氣流運動方向一致，充分利用污染氣流的初始動能； （ 3） 在保證控制污染的條件下，盡量減少集氣罩的開口面積，以減少 排風量 ； 11 （ 4） 集氣罩的吸氣氣流不允許經(jīng)過人的 呼吸區(qū) 再進入罩內(nèi)； （ 5） 集氣罩的結構不應妨礙人工操作和設備 檢修 。 集氣罩的選型 由于受工藝條件限制，一般產(chǎn)生有機廢氣的車間無法進行密閉，且噴氣車間室內(nèi)橫向氣流干擾較小，可采用外部 集氣罩的上部傘形罩，如圖 41 所示 . 圖 41 集氣罩外形圖 其基本參數(shù)如下： 排風量： Q=10000 m3∕h，鋼板制圓形風管，取風速 12m/s 罩口速度：對照表 41，確定 v=表 41 集氣罩罩口速度 [8] 條件舉例 罩口 速度， m/s 揚塵速度極低， 沒有干擾氣流 （ 1） 煙塵從敞口容器外溢 （ 2） 液面蒸發(fā) （ 3） 浸槽 ~ 揚塵低速飛散， 無干擾氣流 （ 1） 噴漆 （ 2） 酸洗 （ 3） 焊接 ~ 揚塵較高速飛散， 有較小干擾氣流 （ 1） 開煉機、密煉機 （ 2） 裝袋、裝桶 （ 3） 解包車 ~ 揚塵高速飛散， 有干擾氣流 （ 1） 噴砂 （ 2） 粉磨機 （ 3） 砂輪機 ~10 罩口面積：20 5000 1 .7 43 6 0 0 0 .8QAmv? ? ?? （ 41） 12 罩口直徑： 04 4 1 .7 4 1 .4 93 .1 4A mD ?????? （ 42） 罩口直邊長度： 2 ? （ 43） 罩口敞開面周長： 04 4 3 .4 73 .1 4 6 .6 03 .1 4A mL ???? ? ? （ 44） 罩口喇叭口長度： 0 3dL? 取 0 1 .5 1 .5 0 .6 0 .9dmL ? ? ? ? （ 45） 罩的擴張角： 02 L 2 0 . 99 0 a r c ta n 4 0 6 0D d 2 . 1 2 0 . 6?? ? ? ? ? ? ?α ＜ （ 在 允 許 范 圍 內(nèi) ）— — （ 46） 圓形工作臺特征尺寸： 0 ? （ 47） 工作臺至地面高度： 0 mHd?? （ 48） 0d 0 .6 0 .4 0 .2d 1 .5??又 ＞ 0 2 . 1 21 . 2 1 . 4 1 2 . 0d 1 . 5D ??＜ ＜ （ 設 計 符 合 要 求 ） （ 49） 污染源至罩口高度： 00 . 7 0 . 7 1 . 5 1 . 0 5d H 1 mH ? ? ? ?＜ 取 （ 410） 填料塔的設計計算 填料塔簡介 填料塔 [6] [7] [9]是以塔內(nèi)的填料作為氣液兩相間接觸構件的 傳質(zhì)設備 。填料塔的塔身是一直立式圓筒，底部裝有填料支承板，填料以亂堆或整砌的方式放置在支承板上。填料的上方安裝填料壓板，以防被上升氣流吹動。液體從塔頂經(jīng)液體分布器噴淋到填料上，并沿填料表面流下。氣體從塔底送入，經(jīng)氣體分布裝置（小直徑塔一般不設氣體分布裝置）分布后，與液體呈逆流連續(xù)通過填料層的空隙，在填料表面上，氣液兩相密切接觸進行傳質(zhì)。填料塔屬于連續(xù)接觸式氣液傳質(zhì)設備，兩相組成沿塔高連續(xù)變化，在正常操作狀態(tài)下，氣相為連續(xù)相，液相為分散相。 當液體沿填料層向下 流動時，有逐漸向塔壁集中的趨勢，使得塔壁附近的液流量逐漸增大，這種現(xiàn)象稱為壁流。壁流效應造成氣液兩相在填料層中分布不均，從而使傳質(zhì)效率下降。因此，當填料層較高時，需要進行分段，中間設置再分布裝置。液體再分布裝置包括液體收集器和液體再分布器兩部分，上層填料流下的液體經(jīng)液體收集器收集后，送到液體再分布器，經(jīng)重新分布后噴淋到下層填料上。 填料塔具有生產(chǎn)能力大，分離效率高，壓降小，持液量小，操作彈性大等優(yōu)點 。 填料塔也有一些不足之處，如填料造價高；當液體負荷較小時不能有效地潤濕填料面，使傳質(zhì)效率降低；不能直接用于有懸 浮物或容易聚合的物料 。 13 填料吸收塔設計方案的確定 裝置流程的確定 [10] （ 1） 逆流操作。氣相自塔底進入由塔頂排出，液相自塔頂進入由塔底排出，此即逆流操作。逆流操作的特點是，傳質(zhì)平均推動力大，傳質(zhì)速率快，分高效率高，吸收劑利用率高。工業(yè)生產(chǎn)中多采用逆流操作。 （ 2） 并流操作。氣液兩相均從塔頂流向塔底，此即并流操作。并流操作的特點是，系統(tǒng)不受液流限制，可提高操作氣速，以提高生產(chǎn)能力。并流操作通常用于以下情況：當吸收過程的平衡曲線較平坦時，流向?qū)ν苿恿τ绊懖淮螅灰兹軞怏w的吸收或處 理的氣體不需吸收很完全；吸收劑用量特別大，逆流操作易引起液泛。 （ 3） 吸收劑部分再循環(huán)操作。在逆流操作系統(tǒng)中，用泵將吸收塔排出液體的一部分冷卻后與補充的新鮮吸收劑一同送回塔內(nèi)，即為部分再循環(huán)操作。通常用于以下情況：當吸收劑用量較小，為提高塔的液體噴淋密度；對于非等溫吸收過程，為控制塔內(nèi)的溫升，需取出一部分熱量。該流程特別適宜于相平衡常數(shù) m 值很小的情況，通過吸收液的部分再循環(huán)，提高吸收劑的使用效率。應予指出，吸收劑部分再循環(huán)操作較逆流操作的平均推動力要低，且需設置循環(huán)泵，操作費用增加。 （ 4） 多塔串聯(lián)操作 。若設計的填料層高度過大，或由于所處理物料等原因需經(jīng)常清理填料，為便于維修，可把填料層分裝在幾個串聯(lián)的塔內(nèi)，每個吸收塔通過的吸收劑和氣體量都相等，即為多塔串聯(lián)操作。此種操作因塔內(nèi)需留較大空間，輸液、噴淋、支承板等輔助裝置增加，使設備投資加大。 （ 5） 串聯(lián) 并聯(lián)混合操作。若吸收過程處理的液量很大，如果用通常的流程，則液體在塔內(nèi)的噴淋密度過大，操作氣速勢必很小 (否則易引起塔的液泛 )，塔的生產(chǎn)能力很低。實際生產(chǎn)中可采用氣相作串聯(lián)、液相作并聯(lián)的混合流程；若吸收過程處理的液量不大而氣相流量很大時，可采用液相作串聯(lián)、 氣相作并聯(lián)的混合流程。 14 圖 42 逆流吸收塔 圖 43 串聯(lián)逆流吸收塔流程 圖 44 吸收劑部分循環(huán)吸收塔 圖 45 吸收劑部分循環(huán)的吸收解吸聯(lián)合流程 本設計采用逆流裝置流程。 吸收劑的選擇 吸收過程 [11]是依靠氣體溶質(zhì)在吸收劑中的溶解來實現(xiàn)的，因此，吸收劑性能的優(yōu)劣，是決定吸收操作效果的關鍵 之一，選擇吸收劑時應著重考慮以下幾方面： （ 1） 溶解度。吸收劑對溶質(zhì)組分的溶解度要大，以提高吸收速率并減少吸收劑的需用量。 （ 2） 選擇性。吸收劑對溶質(zhì)組分要有良好地吸收能力，而對混合氣體中的其他組分不吸收或吸收甚微，否則不能直接實現(xiàn)有效的分離。 （ 3） 揮發(fā)度要低。操作溫度下吸收劑的蒸氣壓要低，以減少吸收和再生過程中吸收劑的揮發(fā)損失。 15 （ 4） 粘度。吸收劑在操作溫度下的粘度越低，其在塔內(nèi)的流動性越好，有助于傳質(zhì)速率和傳熱速率的提高。 （ 5） 其他。所選用的吸收劑應盡可能滿足無毒性、無腐蝕性、不易燃易爆、 不發(fā)泡、冰點低、價廉易得以及化學性質(zhì)穩(wěn)定等要求。 一般說來，任何一種吸收劑都難以滿足以上所有要求，選用時應針對具體情況和主要矛盾，既考慮工藝要求又兼顧到經(jīng)濟合理性。工業(yè)上常用的吸收劑列于表 42。 表 42 工業(yè)常用吸收劑 [12] 溶質(zhì) 吸收劑 氨 水、硫酸 丙酮蒸氣 水 氯化氫 堿液 二氧化碳 水、堿液、碳酸丙烯酯 二氧化硫 水 硫化氫 堿液、砷堿液、有機溶劑 苯蒸氣 煤油、洗油 丁二烯 乙醇、乙腈 二氯乙烯 煤油 一氧化碳 銅氨液 本設計選用 5%的 NaOH。 操作溫度與壓力的確定 （ 1） 操作溫度的確定。由吸收過程的氣液平衡關系可知，溫度降低可增加溶質(zhì)組分的溶解度，即低溫有利于吸收，但操作溫度的低限應由吸收系統(tǒng)的具體情況決定。例如水吸收 CO2 的操作中用水量極大，吸收溫度主要由水溫決定，而水溫又取決于大氣溫度，故應考慮夏季循環(huán)水溫高時補充一定量地下水以維持適宜溫度。 （ 2） 操作壓力的確定。由吸收過程的氣液平衡關系可知，壓力升高可增加溶質(zhì)組分的溶解度，即加壓有利于吸收。但隨著操作壓力的升高，對設備的加工制造要求提高，且能耗增加，因此需結合具體工藝條 件綜合考慮，以確定操作壓力 [13]。 填料的類型和選擇 塔填料 （ 簡稱為填料 ） 是填料塔中氣液接觸的基本構件，其性能的優(yōu)劣是決定填 16 料塔操作性能的主要因素，因此，塔填料的選擇是填料塔設計的重要環(huán)節(jié)。 填料的種類很多，根據(jù)裝填方式的不同，可分為散裝填料和規(guī)整填料兩大類。 散裝填料 散裝填料 [14]是一個個具有一定幾何形狀和尺寸的顆粒體，一般以隨機的方式堆積在塔內(nèi)，又稱為亂堆填料或顆粒填料。散裝填料根據(jù)結構特點不同，又可分為環(huán)形填料、鞍形填料。環(huán)鞍形填料及球形填料等?，F(xiàn)介紹幾種較典型的 散裝填料。 （ 1） 拉西環(huán)填料。拉西環(huán)填料是最早提出的工業(yè)填料，其結構為外徑與高度相等的圓環(huán)，可用陶瓷、塑料、金屬等材質(zhì)制造。拉西環(huán)填料的氣液分布較差，傳質(zhì)效率低，阻力大，通量小，目前工業(yè)上已很少應用。 圖 46 拉西環(huán)填料 圖 47 鮑爾環(huán)填料 圖 48 階梯環(huán)填料