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文檔簡介
1、污水處理池廢氣處理工藝設計一、設計目的通過課程設計進一步消化和鞏固本課程所學內容, 并使所學的知識系統化,培養運用所學理論知識進行工業廢氣處理系統設計的初步能力。通過設計,了解工程設計的內容、方法及步驟,培養確定大氣污染控制系統 的設計方案、進行設計計算、繪制工程圖、查找與使用技術資料、編寫設 計說明書的能力。二、設計條件2.1設計任務1、根據工藝廢氣相關資料,確定尾氣處理方案及流程;2、對尾氣處理流程中相關設備進行工藝計算,確定其形式、數目與 尺寸;3、進行各設備的總體布置,繪制帶控點工藝流程圖和主體設備圖;4、進行性能評價。2.2尾氣基本數據流量:4000nVh ; H2S濃度:600mg
2、/ri3;有機廢氣濃度:150mg/m (包 括:苯乙烯濃度:145mg/m,甲硫醇濃度:5mg/m)。2.3排放標準綜合大氣污染物綜合排放標準(GB_16297-1996和惡臭污染 物排放標準(GB 14554-93),按惡臭污染物排放標準(GB 14554-93) 中規定的二級排放要求:表2-1各尾氣組分排放標準值:排氣筒高度,m組分名稱排放量,kg/h硫化氫甲硫醇苯乙烯150.330.046.5200.580.0812250.900.1218301.30.1726351.80.2435402.30.3145605.20.69104809.31001412021三、處理方案的比選由于化工廢
3、氣中主要由含硫化合物以及揮發性有機化合物等組分組成,所以,第一步我們采用的是堿洗工藝來吸收廢氣中的含硫化合物。而對于揮發性有機化合物的處理方案則比較多, 為此,我們進行如下的一個 方案比選:3.1冷凝法冷凝法就是利用物質在不同溫度下具有不同飽和蒸氣壓這一性質, 采 用降溫、加壓的方法,使氣態的有機物冷凝而與廢氣分離。 該法特別適用 于處理體積分數在1刎上的有機蒸氣,在理論上可達到很高的凈化程度。但當體積分數低于10-4時,若采取冷凍措施將使運行成本大大提高。 在工 業生產中,一般要求VOCs體積分數在0.5%以上時方采用冷凝法處理,其 處理效率在50%-85%間。冷凝過程可在恒定溫度下用增大壓
4、力的辦法 來實現,也可在恒定壓力的條件下用降低溫度的辦法來實現。 利用冷凝法, 能使廢氣得到很高程度的凈化;但對廢氣的凈化程度要求高時,室溫下的 冷卻水往往達不到要求,凈化要求愈高,所需的冷卻溫度愈低,必要時還 得增大壓力,這樣就會增加處理的難度和費用。 因此,冷凝法往往作為凈 化高濃度有機氣體的前處理方法,與吸附法、燃燒法或其他凈化手段聯合 使用,以降低有機負荷,并回收有價值的產品。3.2吸附法吸附法是利用多孔性固體吸附劑處理流體混合物,使其中所含的一種或數種組分濃縮于固體表面上,以達到分離的目的。目前的常規吸附工藝 大都是變溫吸附工藝,操作時是在常壓下將有機氣體經吸附劑吸附濃縮 后,采用一
5、定手段(如升溫、減壓)對吸附劑解吸,從而得到高濃度的有機 氣體,這些高濃度的有機氣體可通過冷凝或吸收工藝直接進行回收或經催 化燃燒工藝完全分解。目前常用的吸附劑有顆粒活性炭、 活性炭纖維、沸 石分子篩和活性氧化鋁等。由于吸附劑往往具有高的吸附選擇性, 因而分 離效果較好,能脫除痕量物質;但吸附容量一般不高(約400 mg/g以下)。 吸附法目前已廣泛應用于有機化工、 石油化工和環境工程等領域,成為一 種必不可少的化工工藝單元操作。吸附法有以下優點:基于吸附劑的高選擇性,能處理其他工藝難以分 離的混合物,從而有效去除(回收)濃度很低的有害物質,無二次污染,凈 化效率高,操作方便,且能實現自動控制
6、。吸附法的不足之處是由于吸附 容量受限,不適于處理高濃度有機氣體。隨著吸附技術和工藝的快速發展 和新型吸附劑的開發,吸附過程已成為一種重要的化工工藝單元過程, 尤 其在有機氣體分離、凈化和存儲等方面得到越來越廣泛的應用。3.3燃燒法用燃燒法去除有機氣體使其變為無害物質的過程,稱為燃燒凈化。該法只適用于處理可燃或在高溫下可分解的有機氣體。化工、噴漆和絕緣材 料等行業的生產裝置所排出的有機廢氣已廣泛采用了燃燒凈化的手段。有機氣體燃燒氧化的結果是生成 CO和H2Q有用物質不能被回收,因此只 對一些在目前技術條件下還不能回收的有機廢氣才采用該法。由于燃燒時放出大量的熱,排氣的溫度很高,所以可回收熱量。
7、采用燃燒法處理VQCs 時,若VQC曲含有硫、氮和鹵素等成分,還應考慮對燃燒后廢氣的處理, 以免造成二次污染。燃燒法還可用來消除惡臭。目前實際使用的燃燒法有直接燃燒、 熱力燃燒和催化燃燒。直接燃燒 法是將廢氣中可燃的有害組分當作燃料燃燒,因此該法只適用于處理高濃 度的有機氣體或熱值較高的有機氣體。熱力燃燒法適用于可燃有機物質含 量較低廢氣的凈化處理。由于可燃有機物質含量較低,燃燒時須投加輔助 燃料。熱力燃燒法適用于氣體流量為 2000-10000 m/h,VQCs體積分數為 0.01%一 0.20%的情況。催化燃燒法目前已應用于金屬印刷、漆包線、煉 焦、油漆、涂布和化工等行業中有機廢氣的處理,
8、特別適用于在漆包線、 絕緣材料和印刷等生產過程中排出的烘干廢氣,因廢氣溫度較高、有機物濃度較高,對燃燒反應及熱量回收有利,具有較好的經濟效益,因此應用 非常廣泛。對于低濃度的有機廢氣可先采用吸附濃縮的方法,將脫附出的氣體再進行催化燃燒。防化研究院成功地開發出了該項工藝,目前這種組 合工藝已得到了廣泛的應用。燃燒法的缺點是:在燃燒過程中產生的燃燒產物及反應后的催化劑往 往需要二次處理;并且該法不適于處理燃燒過程中產生大量硫氧化物和氮 氧化物的廢氣;在氣體中污染物濃度低時,需加人輔助燃料,使處理成本 增加。近年來出現的微波催化氧化技術也引起了人們的關注,它是將傳統的解吸方式轉變為微波解吸,同時對有
9、機物進行氧化。Cha ng等利用微波催化氧化技術對含有三氯乙烯的廢氣進行處理,凈化率達到98%且解吸時間短、能量消耗低。3.4生物凈化法生物凈化法是近年來發展起來的一種高新的有機廢氣凈化技術。該法利用馴化后的微生物在新陳代謝過程中以污染物為碳源和氮源,將多種有機物和某些無機物進行生物降解,分解成 H0和CO,從而有效去除工業 廢氣中的污染物質。常見的生物處理工藝包括生物過濾法、生物滴濾法、 生物洗滌法、膜生物反應器法和轉盤式生物過濾反應器法。目前,在VOCs處理方面,膜生物反應器和轉盤式生物過濾反應器還只限于實驗室研究階 段,生物過濾法在工業應用中較多。已有的研究成果表明,生物過濾法對 于各種
10、VOCs和惡臭氣體具有良好的處理效果,并為工藝的應用和優化提 供了較好的理論指導。生物法特別適合于處理氣體流量大于 17 000 m3/h, VOCS體積分數小 于0.1%的氣體。生物法的優點:可在常溫、常壓下操作,設備結構簡單、 投資低,操作簡便、運行費用低,凈化效率高、抗沖擊能力強,只要控制 適當的負荷和氣液接觸條件,凈化率一般都在 90%以上,尤其在處理低濃 度(1000 mg/m3,以下)、生物降解性好的 VOCS寸更顯示其經濟性少;不產生二次污染,特別是一些難治理的含硫、含氮 的惡臭物質以及苯酚、氰等有害物質均能被氧化和分解。生物法的缺點:由于氧化分解速度較慢,生物過濾需要很大的接觸
11、表面,過濾介質的適宜 pH范圍也難以控制;采用生物洗滌法時,有些難于氧化的惡臭物質難于脫 凈。目前該技木在歐洲各國、日本和北美各國等進行了大量的研究和實際 應用,除含氯較多的有機物難生物降解外,一般的VOCs都可得到不同程度的降解。通過對以上有機混合廢氣的處理方法的對比,決定采用堿洗+吸附的方法來處理這種低濃度的混合廢氣。四、工藝計算4.1、風機功率計算:已知廢氣流量:4000nVh ;所以定風機風量為4000nVh,風機全壓為 5200pa;電機與風機用聯軸器傳動,所以機械傳動效率 n 2取0.98。通過 以上數據選用型號為9-26NO4.5A的風機,該風機的效率n 1為78.5%。所以,根
12、據公式,該風機的功率為:(功率/kw)Q p3600 n n2 100°c4000 5200P =3600 0.98 0.785 1000P = 7.51( kw)4.2、堿液用量已知硫化氫濃度:600mg/m;且廢氣流量:4000n3/h ;可得:每小時硫化氫質量:600mg/m3< 4000m3/h=2400g/h;換算成硫化氫物質的量:2400/34mol=70.59mol ;又方程式 2NaOH+HS二NaS+2HO 可知消耗 NaOH物質的量為:70.59 x 2mol=141.18mol;即消耗 NaOH勺質量為:141.18 x 40g=5647.06g;需要10
13、%NaO水溶液的質量:56470.6g ;其中水的質量是:5647.06 x 9g=50823.54g;則水的體積為:50823.54mL=50.82354L。忽略溶解的NaOH勺體積,貝S 10%NaO水溶液的體積即50.82354L。4.3、煙囪咼度已知硫化氫濃度:600mg/m;有機廢氣濃度:150mg/ni (包括:苯乙 烯濃度:145mg/m,甲硫醇濃度:5mg/ni);且廢氣流量:4000ni/h ;查 閱相關資料得知:用活性炭吸附除去苯乙烯和甲硫醇的效率分別為 95唏口 90%用10%NaO溶液去除硫化氫的效率為98%則硫化氫的出口濃度為:600x( 1-0.98 ) =12mg/m;苯乙烯的出口
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