9第三章第四节固定床吸附过程地计算

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床类的吸附分离

床类的吸附分离

一 固定床的吸附分离及计算
当吸附波继续移动出现出口处吸附剂达到饱和的情况时(f), 此时表明床层中全部吸附剂均已饱和,与进料中吸附质的 浓度达到平衡状态,整个床层已完全失去吸附能力,所用 时间为тe。 床层内吸附负荷曲线表示了床层中吸附质浓度的分布情况, 可以直观地了解床层内的操作情况,这是重要的优点。可 是它虽然可通过实验测得,但毕竟非常麻烦,若是吸附剂 一小薄层一小薄层取出来分析吸附剂的吸附量,或者在实 验过程中从床层不同位置取样分析流体的浓度,不仅采样 困难,而且均会破坏床层的稳定或破坏流体的流速和浓度 分布。因此在评价固定床吸附剂的性能时,常采用吸附器 出口流出物中吸附质的浓度随时间变化的透过曲线。
床类的吸附分离
一,固定床吸附分离及计算 二,移动床吸附分离及计算
一 固定床的吸附分离及计算
1.固定床吸附器
它多为圆柱形立式设备,在内部支撑的格板和多孔板,放置 吸附剂成为固定吸附床层。当预处理的流体通过床层时, 吸附质被吸附在吸附剂上,其余流体由出口流出。
2.固定床吸附器的 优点:结构简单,造价低,吸附剂磨损少。 缺点:间歇操作,吸附和再生两过程必须周期性更换这样不 但需有备用设备,而且要较多的进出口阀门,操作十分麻 烦,为大型化,自动化带来困难。即使实现自动化,控制 的程序也是比较复杂的。 在吸附器内为了保证产品质量,床层要有一定的富余,需 要放置多余实际需要的吸附剂,使吸附剂耗用量增加。
理想吸附波形:吸附过程的吸附速率为无限大,也就是吸附 剂完全没有传质阻力时,则透过曲线将是一条树立的直线。
一 固定床的吸附分离及计算
实际情况下吸附阻力时存在的,吸附速率也就不可能无限大。 就形成了S形波曲线。 S曲线分析: 吸附传质阻力越大,吸附速率越低,传质区越大,S形波幅 越大,反之亦然。除了吸附过程的快慢外,流体通过床层 的流速,进料中溶质的浓度,吸附剂床层的高度都会对波 形产生影响;一般随床层高度的减少,吸附剂颗粒的增大, 流体通过床层流速的增大以及进料中吸附质初始浓度的征 稿,都会使破点出现的时间提前。

第09章吸附

第09章吸附
吸附吸附质的多孔固体——吸附剂 吸附质附着到吸附剂表面的过程——吸附 吸附质从吸附剂表面逃逸到另一相的过程——解吸 吸附过程发生在“气-固”或“液-固”非均相界面
一、吸附分离操作的分类 1、物理吸附:吸附质与吸附剂之间由于范德华力而 产生的吸附,也称为范德华吸附。 物理吸附仅仅是一种物理作用,没有电子转移,没 有化学键的生成与破坏,也没有原子重排等。 2、化学吸附:又称活性吸附,是由吸附质和吸附剂 分子间的化学键作用而引起的吸附。 化学吸附相当于吸附剂表面分子与吸附质分子发生 了化学反应,形成牢固的吸附化学键和表面络合物, 在红外、紫外-可见光谱中会出现新的特征吸收带。 化学吸附在催化反应中起重要作用,分离过程中极 少应用。
其吸附能力比一般活性炭要高1~10倍。
表面化学特性同活性炭。
3、硅胶 是一种坚硬无定形链状或网状结构的硅酸聚合物颗 粒,化学式:SiO2 · nH2O。
用硫酸处理硅酸钠水溶液,生成凝胶,水洗除去硫 酸钠后经干燥,便可得到玻璃状的硅胶。 硅胶是极性吸附剂,难于吸附非极性物质,易于吸 附极性物质(如水、甲醇等)。 吸湿,高湿度气体的干燥。
上式为线性表达式,可以表述吸附规律! 事实上:在温度一定的条件下,如V、C0一定,改变 活性炭投加量,则发现水中剩余溶质浓度Ce及qe也随 之改变——说明?? 吸附量与剩余浓度不是线性关系!如何描述之? 一、单组分气体吸附平衡 1、吸附等温线 五种类型的纯气体物理吸附等温线
I型微孔吸附特征,Ce没有极限值,qe却有极限值,可理 解为吸附剂内表面发生单分子层吸附,Langmuir型。 II、III型大孔吸附特征;Ⅱ型前半段多分子层吸附,后 半段发生毛细凝聚现象, Ce有极限值Cs(饱和浓度),qe 却无极限值,BET型。Ⅲ型Ce与qe无极限值,吸附热等 于或小于纯吸附质的溶解热,Freundlich型。 Ⅳ型与Ⅱ型比较,V型与Ⅲ型比较,低压下大体相同; 区别在高比压下出现吸附饱和现象,说明吸附剂孔径有 一定范围,在高压时易达到饱和。

吸附设备的计算

吸附设备的计算

吸附设备的计算(一)进气总的风量为:Q=32000m3/h有机甲苯日峰值为:C=5t×0.84=4.2t每小时甲苯的量为:c=4.2t÷24h=0.175t/h每小时甲苯的浓度为:c’=0.175t/h÷32000 m3/h=830mg/ m3要求废气的排放满足《大气污染物综合排放标准》(GB16297—1996)二级标准,而《大气污染物综合排放标准》(GB16297—1996)二级最高允许排放速率为 3.6kg/h;则允许的尾气排放浓度为c’’=3600g÷32000 m3/h=112.5mg/ m3>60 mg/ m3(二级最高允许排放浓度),所以尾气排放控制在《大气污染物综合排放标准》(GB16297—1996)二级最高允许排放浓度60 mg/ m3;C尾气=60 mg/ m3每小时排放的甲苯的量为:C排放=32000m3/h×60 mg/ m3=1.92kg/h需要处理掉的甲苯的量为:C处理=175-1.92=173.08kg/h吸附按四个小时算,则吸附的甲苯的总量为:C’=173.08kg/h×4h=692.32kg每个吸附器吸附的甲苯的量为C’’=692.32kg÷2=346.16kg吸附质采用zj-30活性炭,由工程实践经验,吸附质的量按吸附剂量的20%算,则吸附剂的量为:C吸附剂=692.32kg÷20%=3461.6kg做三个吸附器,运行的时候两个吸附器吸附,一个吸附器脱附,则每个吸附器吸附质的量为:C吸附剂’=3461.6÷2=1730.8kg(二)吸附器的尺寸设计zj-30活性炭的堆积密度为460kg/ m3,则堆积的体积为:V=1730.8kg÷460kg/ m3≈3.76 m3为保护活性炭层不被破坏,气速采用0.4m/s,则活性炭堆积的截面积为:S=32000 m3/h÷0.4m/s÷3600s≈22.2 m3 由于运行的时候只有两个吸附器在工作,因此每个吸附器活性炭堆积的截面积为:S’=22.2 m3÷2=11.1 m3每个吸附器活性炭堆积厚度为:ζ=3.76 m3÷11.1 m3≈0.34 m ,取0.4m采用立式固定床吸附塔,则塔径为:D={(4×11.1 m3)÷3.14}^0.5=3.76m,塔径过大,不宜采用因此采用卧式固定床吸附器,则假设塔高为2m,则吸附器的长:L=11.1 m3÷2m=5.55m≈5.6m所以吸附器采用卧式固定床吸附器,高跟宽都为2m,长为5.6m。

固定床吸附计算

固定床吸附计算

0 -保护作用时间损失;h-死区长度
固定床吸附计算

同样条件下
K 1v1 K 2 v2 const .
01 v1
d1


02 v2
d2
const .
定义-动力特性
B1 Kv B2
0 v
d
固定床吸附计算

吸附床长度

假定条件

等温吸附
低浓度污染物的吸附 吸附等温线为第三种类型
( LS / GS )实际 1.5( LS / GS ) 最小 1.5 0.284 0.372
所以实际需要的分子筛
=0.372×6305=2345.5kg/h
(2)
( X 1 )实际 195 9.75 0.079 2345.5
移动床计算
(3)
N OG dY Y Y* Y2

吸附速率方程
GS dY K y a P (Y Y *)dL
GS L K a y P
Y1 dY Y Y* Y2
传质单元数 (图解积分法)
传质单元高度
移动床计算
例:用连续移动床逆流等温吸附过程净化含H2S的空气。吸附剂为分 子筛。空气中H2S的浓度为3%(重量),气相流速为6500kg/h,假 定操作在293K和1atm下进行,H2S的净化率要求为95%,试确定:
固定床吸附计算
固定床吸附计算
固定床吸附计算
固定床吸附计算

保护作用时间
b L v 0 (假定吸附层完全饱和)

希洛夫方程
b L 0 K ( L h) v 0
a-静活度,% S-吸附层截面积,m2 L-吸附层厚度,m b -吸附剂堆积密度,kg/m3 v-气体流速,m/s 0 -污染物浓度,kg/m3

固定床停留时间计算公式

固定床停留时间计算公式

固定床停留时间计算公式英文回答:Fixed Bed Residence Time.The residence time of a fixed bed is the average time that a fluid spends in the bed. It is an important parameter for designing and operating fixed bed reactors. The residence time can be calculated using the following formula:τ = V / Q.where:τ is the residence time (s)。

V is the volume of the bed (m^3)。

Q is the flow rate of the fluid (m^3/s)。

The residence time can also be calculated using the following formula:τ = A / (u ε)。

where:τ is the resid ence time (s)。

A is the cross-sectional area of the bed (m^2)。

u is the superficial velocity of the fluid (m/s)。

ε is the void fraction of the bed.The void fraction is the fraction of the bed that is not occupied by the solid particles. It can be calculated using the following formula:ε = 1 (ρ_s V_s) / (ρ_b V_b)。

where:ε is the void fraction.ρ_s is the density of the solid particles (kg/m^3)。

(整理)吸附量计算方式.

(整理)吸附量计算方式.
本文阐述了固体表面的特性及其与气体Байду номын сангаас液体分子的吸附作用。介绍了物理吸附和化学吸附的重要概念和特征,其中物理吸附是由范德华引力产生的,吸附热较小,无选择性,可以是多分子层;而化学吸附则涉及化学键力,吸附热较高,具有选择性,且为单分子层。文档还提及了常用的吸附剂如硅胶、分子筛、活性炭等,并解释了吸附剂与吸附质之间的相互作用及吸附过程。通过位能曲线的描述,帮助理解了物理吸附和化学吸附在能量变化上的区别。此外,虽然文档提及了吸附量的测定方法,但并未直接涉及去除率的计算。去除率通常与吸附量及初始浓度相关,需要通过实验数据进一步计算得出。

《大气污染控制工程》第6章 吸附法净化气态污染物

《大气污染控制工程》第6章 吸附法净化气态污染物
分子层吸附 固体表面是不均匀的,各 化学中心的能量不相等; 吸附热随θ的增加而对数
下降。真实吸附 固体表面是不均匀的,各 化学中心的能量不相等; 吸附热随θ的增加而线性
下降。真实吸附
物理吸附。同朗格谬尔, 多层吸附
方程式型式
A
V Vm
KpA 1 KpA
A Bp1A/ n
A
1 f
ln(KpA )
p (c 1)p V (p0 p) Vmcp0
5
6
区,即吸附区、再生区、冷却
区。吸附、再生和冷却过程都
是连续进行的。
回转床吸附器
1-废气 2-净化气 3-解吸废气 4-再生热空气 5-冷却气6- 冷却废气
一、吸附装置
流动床吸附器
1-净化气 2-废气 3-过热蒸气 4-预热段 5-解吸蒸气 6-输送用空气 7-回收的有机物质 8-冷凝水
3.流动床吸附器 流动床吸附器的特点是
适用范围 物理吸附 与化学吸

同上
化学吸附
物理吸附
二、吸附速率
吸附过程: ➢ 外扩散(气体主体 外表面) ➢ 内扩散(外表面 内表面) ➢ 吸附
➢ 脱附 ➢ 内扩散(内表面 外表面) ➢ 外扩散(外表面 气体主体)
控制步骤:扩散阻力
吸附过程示意图
二、吸附速率
外扩散传质速率:
dqA
d
kYap (YA
[(z-za)ρsXT+zaρs(1-ƒ)XT ]
二、固定床吸附器计算
全床层饱和度:
S
达到破点时床层吸附的 吸附质的量 达到吸附平衡时床层吸 附的吸附质的总量
(z za )sXT za s (1 f )XT zsXT
z fza z

环境工程原理 思考题

环境工程原理 思考题

1 。

“环境工程学”的主要研究对象是什么?2 。

去除水中的溶解性有机污染物有哪些可能的方法?它们的技术原理是什么?3. 简述土壤污染管理的技术体系.4. 简述废物资源化的技术体系。

5. 阐述环境净化与污染控制技术原理体系.6 。

普通情况下,污染物处理工程的核心任务是:利用隔离、分离和(或者)转化技术原理,通过工程手段 (利用各类装置),实现污染物的高效、快速去除。

试根据环境净化与污染防治技术的基本原理,阐述实现污染物高效、快速去除的基本技术路线。

第一节常用物理量1.什么是换算因数?英尺和米的换算因素是多少?2.什么是量纲和无量纲准数?单位和量纲的区别是什么?3 .质量分数和质量比的区别和关系如何?试举出质量比的应用实例。

4.大气污染控制工程中时常用体积分数表示污染物的浓度,试说明该单位的优点,并阐述与质量浓度的关系。

5.平均速度的涵义是什么?用管道输送水和空气时,较为经济的流速范围为多少?第二节质量衡算1. 进行质量衡算的三个要素是什么?2. 简述稳态系统和非稳态系统的特征.3. 质量衡算的基本关系是什么?4. 以全部组分为对象进行质量衡算时,衡算方程具有什么特征?5. 对存在一级反应过程的系统进行质量衡算时,物质的转化速率如何表示?第三节能量衡算1.物质的总能量由哪几部份组成?系统内部能量的变化与环境的关系如何?2.什么是封闭系统和开放系统?3 .简述热量衡算方程的涵义。

4.对于不对外做功的封闭系统,其内部能量的变化如何表现?5.对于不对外做功的开放系统,系统能量能量变化率可如何表示?第一节管流系统的衡算方程1.用圆管道输送水,流量增加1 倍,若流速不变或者管径不变,则管径或者流速如何变化?2.当布水孔板的开孔率为30%时,流过布水孔的流速增加多少?3.拓展的伯努利方程表明管路中各种机械能变化和外界能量之间的关系,试简述这种关系,并说明该方程的合用条件.4.在管流系统中,机械能的损耗转变为什么形式的能量?其宏观的表现形式是什么?5.对于实际流体,流动过程中若无外功加入,则流体将向哪个方向流动?6.如何确定流体输送管路系统所需要的输送机械的功率?第二节流体流动的内磨擦力1. 简述层流和湍流的流态特征。

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第四节固定床吸附过程的计算固定床吸附器结构简单,但由于气体吸附过程是气—固传质,对任一时间或任一颗粒来说都是不稳定过程,因此固定床吸附器的吸附操作是非稳态的,计算过程非常复杂,一般要涉及到物料衡算方程、吸附等温线方程和传热速率方程及热量衡算。

而在气态污染物的吸附净化设计中,由于所涉及到的物系是低浓度的气态混合物,且气量一般比较大,吸附热相对较小,因此可近似地按等温过程处理,可不考虑传热速率方程和热量方程(升温脱附除外)。

这样在设计过程中可采用简化了的方法进行近似计算,计算时往往提出如下假设:(1)气相中吸附质浓度低;(2)吸附操作在等温下进行;(3)传质区通过整个床层时长度保持不变;(4)床层长度比传质区长度大得多。

这些简化限制条件对目前工业上应用的吸附器来说,一般是符合的。

设计中较常采用的是希洛夫近似计算法和透过曲线计算法。

计算过程一般是在吸附剂的选择、吸附设备的选择和吸附效率确定之后进行的。

设计计算的任务是求出吸附器的床层直径和高度,吸附剂的用量,吸附器的一次循环工作时间,床层压降等。

下面首先介绍固定床吸附器的吸附过程。

一、固定床吸附器的吸附过程在固定床吸附器的吸附操作中,一般是混合气体从床层的一端进入,净化了的气体从床层的另一端排出。

因此,首先吸附饱和的应是靠近进气口一端的吸附剂床层。

随着吸附的进行,整个床层会逐渐被吸附质饱和,床层末端流出污染物,此时吸附应该停止,完成了一个吸附过程。

为了描述吸附过程,提出了以下概念。

(一)吸附负荷曲线与透过曲线1. 吸附负荷曲线在实际操作中,对于一个固定床吸附器,气体以等速进入床层,气体中的吸附质就会按某种规律被吸附剂所吸附。

吸附一定时间后,吸附质在吸附剂上就会有一定的浓度,我们把这一定的浓度称为该时刻的吸附负荷。

如果把这一瞬间床层内不同截面上的吸附负荷对床层的长度(高度)作一条曲线,即得吸附负荷曲线。

也就是说,吸附负荷曲线是吸附床层内吸附质浓度x随床层长度z变化的曲线。

在理想状态下,若床层完全没有阻力,吸附会在瞬间达到平衡,即吸附速率无穷大,则在床层内所有断面上的吸附负荷均为一个相同的值,吸附负荷曲线将是一个直角形的折线,如图3-12所示。

但实际上是不可能的,在实际操作中由于床层中存在着阻力,在某一瞬间床层内各个截面上的吸附负荷会有差异,我们这时所绘制的曲线将是图3-13所示的吸附负荷曲线。

图中把曲线分成了三个区域:饱和区(所有吸附剂已经达到了饱和)、传质区(有一部分吸附剂还正在吸附)和未用区(所有吸附剂上均未有吸附质)。

如果经过一段时间的吸附,绘制另一时刻的吸附负荷曲线时,会发现曲线前进到了II线的位置,所以我们又形象地把吸附负荷曲线称为吸附波或吸附前沿。

当吸附波的下端到达床层未端时,说明已有吸附质漏出,这时床层被穿透,当床层被穿透的这个时刻,称为破点。

此时流出气体中吸附质的浓度称为破点浓度。

在实际工作中,由于吸附剂中吸附质的浓度(即吸附负荷)不易测定,故目前许多场合,曲线的纵坐标都以床层中混合气体的浓度c来表示。

因此,吸附负荷曲线又可定义为在稳定吸附状态下,床层中气相中吸附质的浓度随床层高度(长度)变化的曲线。

由于床层的阻力不同,吸附负荷曲线会有不同的形状。

床层阻力愈大,某一时刻床层内各截面上浓度差别越大,吸附负荷曲线也就变得越平缓,这当然是我们不希望出现的情况。

2. 透过曲线吸附负荷曲线表达了床层中浓度分布的情况,可直观地了解床层内操作的状况。

但要从床层中各部位采出吸附剂样品进行分析是相当困难的,这样易破坏床层的稳定。

因此通常改用在一定的时间间隔内。

分析床层流出物中吸附质浓度的变化,以流出物中吸附质浓度y为纵坐标。

时间τ为横坐标,则随时间的推移可画出一条τ-y曲线。

如图3-14所示,开始时流出物中吸附质浓度为y B ,它是与吸附剂中的xB浓度相平衡的(xB为破点时床层出口端的吸附负荷)。

流出物中吸附质浓度开始上升,到τE 时升到yE,即接近床层进口浓度,这时床层已完全没有吸附能力,吸附波的末端也离开床层了。

于是在τ-y图上,从τB 到τE呈现一个S型曲线,这条曲线称“透过曲线”。

它的形状与吸附负荷曲线是完全相似的,只是方向相反。

由于它与吸附负荷曲线成镜面对称相似,所以也称吸附负荷曲线为“吸附波”或“传质前沿”。

由于透过曲线易于测定和标绘出来,因此也用它来反映床层内吸附负荷曲线的形状,而且也能准确地求出破点。

如果透过曲线比较陡,说明吸附过程比较快,反之则速度较慢。

如果透过曲线是一条竖直的直线,则说明吸附过程是飞快的,是理想的吸附波。

(二)保护作用时间保护作用时间是固定床吸附器的有效工作时间。

它定义为从吸附操作开始到床层被穿透所经历的时间称为保护作用时间,如图3-14所示的由τ0到τB所经历的时间,到达τB 时,床层内吸附剂还没有完全饱和。

图中的yB>0,是根据排放标准规定出的一个值。

图3-14还出现一个点,即τE ,时间到达τE时,吸附波整个移出床层,说明床层内的吸附剂已完全饱和,完全失去了吸附能力,这一点称为耗竭点或称干点,到达干点时,床层内流出的气体中,吸附质浓度基本回复到进口浓度。

在实际操作中,一旦达到了破点,就应停止操作,切换到另一吸附床,穿透了的吸附床转入脱附再生。

(三)传质区高度把一个吸附波所占据的床层高度称为传质区高度,用Za表示。

从理论上讲,传质区高度应是流出气体中溶质浓度从0变到y这个区间内吸附波在Z 轴上占据的长度,但实际上再生后的吸附剂中还残留一定量的吸附质(一般为初始浓度y的5%~10%),而吸附剂完全达到饱和的时间又太长,所以一般把由破点时间τB 对应的气体浓度yB到干点时间τE对应的气体浓度yE这段时间内吸附波在Z轴上所占据的长度称为传质区高度。

为了使吸附操作比较可靠,就必须使床层有足够的长度,起码要包含一个稳定的传质区。

而形成一个稳定的传质区需要一定时间。

如果吸附器床层长度比传质区长度还短,那就不能出现一个稳定的传质区,操作不稳定,出现破点的时间会比计算的来得快,为避免此点,吸附器床层长度一定要比传质区长度长。

例如实验室内所用吸附柱高度就规定应至少是传质区长度的两倍,而吸附柱直径最少应是最大吸附剂颗粒直径的10倍。

(四)传质区吸附饱和率(度)和剩余饱和能力分率 这两个概念可用下式表示:这也是量度固定吸附床操作性能的两个指标,吸附饱和率越大,剩余饱和吸附能力分率越小,说明吸附床的操作性能越好。

二、希洛夫近似计算法 (一)希洛夫公式在理想状态下,在理想保护作用时间τˊB 内通过吸附床的吸附质将全部被吸附,即通过床层的吸附质的量一定等于床层内所吸附的量,即: (3-19)式中 G S ——气体通过床层的速率,kg/(m 2·s);A ——吸附床层截面积,m 2;x T ——吸附剂的静活性(平衡吸附量),kg/kg ; τˊB ——理想保护作用时间,min ;c 0——气体中污染物初始浓度,kg/m 3; ρB ——吸附剂堆积密度,kg/m 3; Z ——床层长度,m 。

由上式可得:(3-20)对于一定的吸附系统和操作条件,ρB 、x T 、G s 、co 均已确定,因此可令(3-21) 则(3-21)式可变成:τ ˊB =KZ (3-22)但对一个实际的操作过程,由于床层存在阻力,因此实际上的保护作用时间τB 要比理想保护作用时间τˊB 短,我们把被缩短的这段时间称为保护作用时间损失,用τo 来表示。

阻力越大,τo 越大。

三个时间的关系可表示如下:吸附能力内吸附剂达到饱和时的力内吸附剂仍具有吸附能剩余饱和吸附能力分率附量内吸附剂达饱和时的吸内吸附剂实际的吸附量度吸附饱和率Za Za Za Za ==〉〈TB o B S x ZA Ac G ρτ=/Z c G x S T B B 0/ρτ=K c G x S TB =0ρτB =τˊB —τo (3-23) 将(3-22)式代入上式,即得:(3-24)(3-24)式即为具有实用价值的希洛夫公式,Z o 可以称为床层长度损失。

τo 和Z o 均可由实验求得。

(二)利用希洛夫公式的简化计算在吸附净化的设计中,常利用希洛夫公式进行简化计算。

简化计算还是以实验作基础,利用希洛夫公式求出K 与τo ,再根据生产要求的操作周期求出吸附床层长度,并根据气速,求出所需床层半径或截面积。

具体步骤简述如下:1. 选择吸附剂,确定操作条件,包括温度、压力和流速。

固定吸附床的气体流速一般掌握在0.2~0.6m/s 之间;2. 规定出合适的破点浓度;3. 在一定气速u 下,测不同床层长度Z 的保护作用时间τB ,作出τB -Z 直线,求出K 和τ0;4. 定出操作周期τB ,化为min ;5. 将K 、τ0、τB 代入希洛夫公式,求出Z ,若Z 过长可以分层。

6. 用下式计算床层直径:(3-25) 7、求吸附剂用量W :(3-26)式中 ρB ——吸附剂堆积密度,kg/m 3。

为避免装填损失,可多取10%装填量。

[例3-1] 用活性炭固定床吸附器吸附净化废气。

常温常压下废气流量为1000m 3/h ,废气中四氯化碳初始浓度为2000mg/m 3,选定空床气速为20m/min 。

活性炭平均粒径为3mm ,堆积密度为450kg/m 3,操作周期为40小时。

在上述条件下,进行动态吸附实验取得如下数据:床层高度Z/m 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 透过时间τB /min 109 231 310 462 550 650 请计算固定床吸附器的直径、高度和吸附剂用量。

解:以Z 为横坐标,τB 为纵坐标将上述实验数据描绘在坐标图上得一直线(例3-1附图)。

依据图,求出直线的斜率即为K ,截距即为-τ0,得K=2143(min/m )τ0=95(min)将K 、τ0、τB 代入希洛夫公式得:)(00Z Z K KZ B -=-=ττuVD π4=BAZ W ρ=)(164.121439560400m K Z B =+⨯=+=ττ取Z=1.20m 。

采用立式园柱床进行吸附,计算出吸附床直径:可取D=1m 。

所需吸附剂量考虑装填损失,所需吸附剂量W 为: 423.9×1.1=466kg 三、透过曲线计算法透过曲线计算方法与希洛夫近似计算法相比要复杂一些,但还是要假定吸附体系是一个很简单的恒温体系,混合气体中只有一种可被吸附的吸附质,该体系得到的仅有一个吸附波或传质区。

此时固定床吸附器计算的主要内容为传质区高度Za,保护作用时间τB 和全床饱和度S 。

(一)传质区高度的确定图3-15为一理想透过曲线。

气体的初始浓度为y 0(kg 溶质/kg 无溶质气体),气体流过床层的质量流速为G s (kg/m 2 ·h),经过一段时间后流出物总量为W (kg 无溶质气体/m 3)。

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