1、空塔氣速和橫截面積的確定
空塔氣速為氣體通過吸附器整個橫截面的速度?？账馑俚倪x擇, 不僅直接決定了吸附器的尺寸和壓降的大小, 而且還會影響吸附效率。氣速很小, 則吸附器尺寸很大, 不經(jīng)濟(jì); 氣速過大, 則壓降會增大, 使吸附效率受到影響。通過實(shí)驗(yàn)確定最佳氣速。吸附設(shè)計(jì)中不能追求過高的吸附效率，把空塔速度取值降小，那樣會使吸附床體積、吸附劑用量和設(shè)備造價(jià)大為增高；反之也不宜取過大的空塔氣速那樣設(shè)備費(fèi)用雖低，但吸附效率下降很多，且體系壓降會隨空塔速率的增大上升很快，造成動力消耗過大，因此因選取合適的空塔氣速，最適宜空塔氣速為0.8～1.2m/s，依此經(jīng)驗(yàn)結(jié)論，本設(shè)計(jì)確定
空塔氣速: U = 1.0 m/s.
原始條件：
處理風(fēng)量：Q＝20000m3/h ，設(shè)計(jì)溫度為35℃，壓力為1.01325×105Pa
由于廢氣中，空氣所占的比例遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于污染物所占比例，因此，廢氣性質(zhì)可以近似看作為干空氣的熱物理性質(zhì)，查《化學(xué)原理》附錄9得以下數(shù)據(jù)：
空氣混和物性質(zhì)：
流體密度ρf=1.147kg/m3，黏度為μf=1.94×10-5Pa.S，比熱容為Cp=1.005kJ/(kg.℃)
吸附得粒狀活性炭顆粒性質(zhì)：
平均直徑dp=0.003m，表觀密度ρs=670kg/m3，堆積密度ρB =470 kg/m3
固定床空隙率εf ＝0.5
橫截面積: S = Q/U= 20000/3600/1.0= 5.56 ㎡ D= m
2、固定床吸附層高度的計(jì)算
采用透過曲線計(jì)算法，通過實(shí)驗(yàn)將含有一定濃度污染物的氣流連續(xù)通過固定床吸附器，在不同時間內(nèi)，確定確定吸附床不同截面處氣流中污染物的濃度分布，當(dāng)吸附床使用一段時間后，出口氣體污染物濃度達(dá)到某一允許最大濃度時，認(rèn)為吸附床失效。從氣流開始通入至吸附床失效這段時間稱為穿透時間，或保護(hù)作用時間。表示吸附床處理氣體量與出氣口污染物濃度之間的關(guān)系的曲線稱為穿透曲線。穿透曲線的形狀和穿透時間取決與固定床的操作方法。操作過程的實(shí)際速率和機(jī)理、吸附平衡性質(zhì)、氣流速度、污染物入口濃度，以及床層厚度等都影響穿透曲線的形狀，此過程比較復(fù)雜，目前仍是只是近似過程的計(jì)算。
假定吸附床到達(dá)穿透時間時全部處于飽和狀態(tài)，即達(dá)到它的平衡吸附量a,也稱a為靜活度，同時根據(jù)朗格謬爾等溫線假定靜活度不在與氣象濃度有關(guān)。在吸附作用時間ζ內(nèi)，所吸附污染物的量為
X= aSLρb
式中：X—— 在時間ζ內(nèi)的吸附量；
a —— 靜活度，重量，%；
S —— 吸附層的截面積，㎡；
L—— 吸附層高度，m；
ρb——吸附劑的堆積密度，設(shè)計(jì)為470 kg/m3
固定床雖然結(jié)構(gòu)簡單，但由于污染物在床層內(nèi)濃度分布是隨時間變化，計(jì)算比較復(fù)雜，因此目前工程上都是采用近似計(jì)算，通過算活性炭的作用時間進(jìn)行后處理的計(jì)算。活性炭的作用時間由下式算出：活性炭吸脫附設(shè)備
V=C×Q×t/W/d×10-9
式中：V――活性炭的裝填量，m3
C――進(jìn)口氣污染物的濃度，mg/m3
Q――氣流量，m3/h
t――活性炭的使用時間，h
W――活性炭原粒度的中重量穿透炭容，％
d――活性炭的堆密度0.8t /m3
V=Q/Vsp=20000/1000=20m3
算出三苯每小時的排放量：
“三苯”的濃度：ρ0＝（100＋80＋100）×20000×10-6＝5.6kg/h
假設(shè)吸附器的吸附器的吸附效率為85%，則達(dá)標(biāo)排放時需要吸附總的污染物的量為：5.6×85%＝4.76 kg/h
t＝V×W×d/C/Q×10-920×10%×0.8/280/20000
×10-9＝285h
則在吸附作用時間內(nèi)的吸附量：
X=4.76×285＝1356.6㎏
根據(jù)X= aSL ρb得：
L＝X/a/S/ ρb
根據(jù)活性炭的吸附能力，設(shè)靜活度為16kg甲苯/100kg活性炭
所以，L＝1356.6/0.16/5.56/470＝3.24m
3、吸附劑（活性炭）用量的計(jì)算
吸附劑的用量M：
M = LSρb=3.24×5.56 ×470 = 8600kg
吸附劑本身占據(jù)體積：
V＝LS＝3.24×5.56＝18.1m3
吸附劑床層體積：
V＝Vρs/ρb＝18.1×670/470＝25.8m3
設(shè)計(jì)吸附床層尺寸為L×B＝6600mm×3200mm，則每塊塔板的截面積A3＝21.12m3。
取板上固定床高度H＝0.35m，
則吸附器中塔板數(shù)：n＝V/A3/H＝25.8/21.12/0.35=3.5=4塊
考慮安裝的實(shí)際情況，得到固定床吸附裝置的實(shí)際尺寸取為：
L×B×H＝7000mm×3300mm×3000mm
4、床層壓降的計(jì)算
流體通過固定床吸附器時，由于流體不斷地分流和回合，以及流體與吸附劑顆粒和器壁的摩擦阻力，會產(chǎn)生一定的壓降。在設(shè)計(jì)固定床吸附器時多采用流路模型估算床層壓力降，若對壓力降計(jì)算有更高的要求，則可直接用實(shí)驗(yàn)測得的數(shù)據(jù)。本設(shè)計(jì)的床層壓力降用下式計(jì)算：
根據(jù)活性炭的性能：
＝220.76
△P1＝220.76×0.35＝77.27Pa
5、活性炭再生的計(jì)算
吸附劑的吸附容量有限，一般在1％～40％（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）之間。要增大吸附裝置的處理能力，吸附劑一般都循環(huán)使用，即當(dāng)吸附劑達(dá)到飽和或接近飽和是，使其轉(zhuǎn)入脫附和再生操作。一般常用的再生方法有：升溫脫附、降壓脫附、置換脫附、吹打脫附、化學(xué)轉(zhuǎn)化再生法、溶劑萃取。此外，還有一些其他的吸附劑脫附再生方法，如電解氧化再生法、微生物再生法和藥物再生法等。至于工業(yè)上到底采用哪種操作方法，應(yīng)視具體情況選用既經(jīng)濟(jì)又有效的方法。生產(chǎn)實(shí)際中，常常是幾種方法結(jié)合使用。如活性炭吸附有機(jī)蒸氣后，可用通入高溫蒸氣再生，也可用加熱和抽真空的方法再生；沸石分子篩吸附水分后，可用加熱氮?dú)獾霓k法再生。
本設(shè)計(jì)采用升溫脫附，即在等壓下升高吸附床層溫度，進(jìn)行脫附，然后降溫冷卻，重新吸附。吸附床的操作溫度為T1，原料中吸附質(zhì)的分壓為Pa，當(dāng)吸附床達(dá)飽和后，吸附劑吸附容量為x1。假定吸附階段終了時，允許吸附后氣體中的吸附容量低于x2。升溫脫附可將吸附劑從T1升溫到T2，這是吸附劑容量可以低于x2。
1、 干燥吸附劑時空氣消耗量：
L＝W/l＝1/(X2-X1)×W
式中：L――干燥吸附劑時空氣的消耗量，kg
l――空氣的單位消耗量，即干空氣/H2O，無量綱
x1、x2――分別為離開、進(jìn)入吸附劑層時空氣的含濕量即H2O/干空氣
W――干燥時驅(qū)走的水分，kg
由《化工原理》查表得，35℃時飽和水蒸氣蒸氣密度為0.03960kg/m3，則
L＝1/85%×（0.03960×20000）＝931.76kg
2、加熱空氣所消耗得空氣熱含量：
Q＝l×（I2－I1）W
式中：I2――由加熱器進(jìn)入吸附器的空氣熱含量，J/kg
mI1――進(jìn)入加熱器的空氣熱含量，J/kg
設(shè)利用120℃的熱風(fēng)進(jìn)行脫附，查得35℃時干空氣的熱含量為1.005KJ/（kg.℃），120℃時為1.009 KJ/（kg.℃），則：
Q=1/85%℃（1.009－1.005）×（120－35） ×（0.03960×20000）＝316.8 KJ
6、集氣罩的設(shè)計(jì)計(jì)算
在工業(yè)生產(chǎn)中，常用于控制各種顆粒物和氣態(tài)污染物的方法是將有害物質(zhì)在發(fā)生源收集起來，經(jīng)過凈化設(shè)備凈化后排到大氣中，這就是局部排氣凈化系統(tǒng)，這種系統(tǒng)所需要的風(fēng)量最小，效果好，能耗也少，是生產(chǎn)車間控制空氣污染最有效、最常用的方法。
局部排氣凈化系統(tǒng)主要由集氣罩、風(fēng)管、凈化設(shè)備、風(fēng)機(jī)、煙囪等組成。局部排氣凈化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要包括污染物的捕集裝置、管道系統(tǒng)、凈化設(shè)備設(shè)計(jì)等幾個部分。
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。它是氣體凈化系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，它可將粉塵及氣態(tài)污染物導(dǎo)入凈化系統(tǒng)，同時防止污染物向生產(chǎn)車間及大氣擴(kuò)散。集氣罩的性能對整個氣體凈化系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果有很大的影響。設(shè)計(jì)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(fēng)量獲得最佳的控制效果;而設(shè)計(jì)不良的集氣罩即使用很大的排風(fēng)量也達(dá)不到預(yù)期的目的。在控制氣體中擴(kuò)散效果相同的前提下，排風(fēng)量越大，則整個凈化系統(tǒng)也越大，投資與運(yùn)行費(fèi)用也相應(yīng)增加。因此，集氣罩的設(shè)計(jì)是氣體凈化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)。
7、集氣罩氣流的流動特性
研究集氣罩罩口氣流運(yùn)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(yùn)動方式有兩種：一種是吸氣口氣流的吸入流動；另一種是吹氣口氣流的吹出流動。了解吸入氣流、吹出氣流以及兩種氣流合成的吹吸氣流的運(yùn)動規(guī)律，是合理設(shè)計(jì)和使用集氣罩的基礎(chǔ)。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(yuǎn)處仍能保持其能量密度，吸入氣流則在離吸氣口不遠(yuǎn)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(kuò)散。
8、集氣罩的分類及設(shè)計(jì)原則
集氣罩的種類繁多，應(yīng)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:密閉罩、排氣柜、外部集氣罩、接受式集氣罩等。其集氣罩的設(shè)計(jì)原則為：
（1）集氣罩應(yīng)盡可能包圍或靠近污染源，使污染物的擴(kuò)散限制在最小的范圍內(nèi)，盡可能減少氣吸氣范圍，防止橫向氣流的干擾，減少排風(fēng)量。
（2）集氣罩的吸氣氣流盡可能與污染氣流運(yùn)動方向一致，以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，使排風(fēng)量最小。
（4）集氣罩的吸氣氣流不允許通過人的呼吸區(qū)再進(jìn)入罩內(nèi)。設(shè)計(jì)時要充分考慮操作人員的位置和活動范圍。
（5）集氣罩的配置應(yīng)與生產(chǎn)工藝協(xié)調(diào)一致，力求不影響工藝操作和設(shè)備維修。
（6）集氣罩應(yīng)力求結(jié)構(gòu)簡單、堅(jiān)固耐用而造價(jià)低，并便于制作安裝和拆卸維修。
（7）要盡可能避免或減弱干擾氣流辱穿堂風(fēng)、送風(fēng)氣流等對吸氣氣流的影響；
雖然集氣罩的結(jié)構(gòu)不十分復(fù)雜，但由于各種因素的相互制約，要同時滿足上述要求并非易事，應(yīng)充分了解生產(chǎn)工藝、操作特點(diǎn)和現(xiàn)場實(shí)際。
9、集氣罩的選型
由于受工藝條件限制，一般產(chǎn)生有機(jī)廢氣的車間無法進(jìn)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 附圖5 所示
其基本參數(shù)如下：
排風(fēng)量：Q = 20000 m3/h
鋼板制圓形風(fēng)管，取風(fēng)速12 m/s
風(fēng)管直徑： m
圓整為 800㎜
規(guī)格為800 ㎜×1.0 ㎜
風(fēng)管橫截面積： 0.50㎡
則實(shí)際風(fēng)管氣速： ＝ 11.1 m/s
10、吸附前的預(yù)處理
對于一般的有機(jī)廢氣的工藝過程所產(chǎn)生的塵霧在高速噴出時，誘導(dǎo)周圍的空氣流動，加上工作點(diǎn)的不斷變換，又與工件周圍的空氣大量混合，在反彈氣流及車間內(nèi)橫向氣流作用下，塵霧呈無序發(fā)散。這些粉塵含量不高，粒徑較小，絕大部分在10um以下，若未經(jīng)處理，將很快堵塞活性炭微孔，使活性炭失效。
目前,國內(nèi)外對這些塵霧特別是噴漆污染的治理非常重視，凈化方式多種多樣，有干式過濾法、濕式過濾法、燃燒法、催化燃燒法、吸附法、蒸餾析法等，根據(jù)不同產(chǎn)品的特性、產(chǎn)品生產(chǎn)狀況以及經(jīng)濟(jì)性、場地情況進(jìn)行選擇。
本設(shè)計(jì)除霧處理采用前置式干式除塵過濾器，具體運(yùn)行參數(shù)如下：
處理風(fēng)量：Q=20000 m3/h
過濾速度：u =1.2～1.5 m/s
過濾面積：S =20000/3600/1.4 =4.0 m2
過濾器的尺寸：長×寬×高＝700×2000×2000mm
設(shè)備阻力：P2< 350Pa
數(shù)量：一臺；
采用鋼板進(jìn)行燒焊，過濾箱采用抽屜方式放置雙層進(jìn)口干式除塵和除霧過濾材料，容塵量大、凈化效率高、阻力低、過濾風(fēng)速大、阻燃。干式過濾材料使霧狀物變成松散粉塵狀，材料飽和后可取出拍打、抖落，或用吸塵器吸塵后重復(fù)使用多次。
11、管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算
只有通過各種管道把各種凈裝置連接在一起才能組合成完整的凈化系統(tǒng)，因此，管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)是凈化系統(tǒng)設(shè)計(jì)中不可缺少的組成部分，合理地設(shè)計(jì)、施工和使用管道系統(tǒng)，不僅能充分發(fā)揮凈化裝置的能效，而且直接關(guān)系到設(shè)計(jì)和運(yùn)轉(zhuǎn)的經(jīng)濟(jì)合理性。管道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)通常是在凈化系統(tǒng)中的各種裝置選定之后進(jìn)行的，主要包括管道系統(tǒng)的配置和管道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算等兩個方面的內(nèi)容。
無錫威爾肯主要生產(chǎn)濾筒除塵器,鍋爐除塵器,防爆除塵器,廢氣處理設(shè)備,脈沖布袋除塵器,活性炭吸脫附設(shè)備
