酸洗废气系统设计.doc
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酸洗废气系统设计.doc
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成都理工大学工程技术学院毕业论文
酸洗废气净化系统设计
作者姓名:
向春艳
专业名称:
环境工程
指导教师:
李源讲师
酸洗废气系统设计
摘要
酸雾的排放会形成酸雨,因此对于酸雾的减排控制和烟气的脱酸工程受到关注。
本论文是以酸洗槽所产生的废气为例,设计处理其废气的净化系统,从而使净化后的气体达到排放标准。
在进行设计过程中,其重点为填料塔的设计。
填料床反应器一般为逆流操作,具有操作适应性好、结构简单、能耐腐蚀等优点,广泛地用于带有化学反应的气体的净化过程,适合液膜控制的吸收过程,如水吸收氯气、碱吸收硫酸和水吸收氧气等。
对设备的选取也进行经济分析,经过选取后,该设计的总成本大约为34000元。
关键词:
废气净化酸雾填料塔设计酸洗槽
Abstract
Becausethedischargeoftheacidfogcanturnintoacidrain.wefocusoncontrollingreducingthedischargeoftheacidfogandfluegasemissionreductionprojectsdeacidification.Thepaperisbasedonexhaustgasgeneratedbypicklingtankforexample.Designedtohandleitsexhaustgaspurificationsystem,sothatthegasispurifiedtomeetemissionstandards.Duringthedesignprocess,thepointisdesignofpackedtower.Packedbedreactoralwaysusescounter-currentoperation,withgoodoperatingflexibility,simplestructure,resistanttocorrosion,etc.,arewidelyusedinpurificationsystemofgaswithchemicalreaction,whichsuitsforabsorbentprocessofthecontrollinginliquidfilm,suchanwaterabsorptionofchlorineandalkalisulfuricacidandwaterabsorptiontoabsorboxygen.itintroducesdevicematerialsandweareeconomicanalysisofdevice.Afterselecting,thedesignoftotalcostisabout34000yuan.
Keywords:
wastegaspurification,acidmist,packedtower,project,pickingbath
目录
摘要 I
Abstract II
目录 III
前言 -1-
1酸雾 -2-
1.1酸雾的性质 -2-
1.2酸雾的成因与来源 -2-
1.3酸雾的处理方法[3] -2-
2工艺设计 -4-
2.1工厂的概况 -4-
2.2排气罩的设计 -5-
2.2.1排气罩的作用 -5-
2.2.2排气罩的结构尺寸设计 -6-
2.2.3排气罩入口风量的设计 -8-
2.3净化系统的设计 -10-
2.3.1吸收塔的概述[2] -10-
2.3.2净化方案的确定 -11-
2.3.3填料塔的设计 -12-
2.3.4各项数据的计算 -13-
2.3.5填料层高度的确定 -15-
2.3.6填料塔附属内件的选择 -17-
2.4管网、风机与烟囱设计 -17-
2.4.1管道布置的原则 -17-
2.4.2管径的确定 -18-
2.4.3风机与电机 -20-
2.4.4烟囱的选取 -22-
3经济分析 -23-
3.1设备的经济性 -23-
3.2各设备经济性分析 -23-
总结 -25-
致谢 -26-
参考文献 -27-
-27-
前言
在现代的工业生、生活中,酸雾主要来源于化工、机械制造、冶金等用酸过程中,像是制酸、酸洗、电镀中。
酸雾的排放会导致酸雨[1]。
酸雨又对人们和建筑有危害。
若对于排放的酸雾不加以处理净化,将会对人类造成巨大危害和惨重的经济损失。
像是酸雨会使湖泊变成酸性,使建筑结构、桥梁、水坝、动力和通信电缆等材料的腐蚀,能严重损害古迹。
酸雾会损害身体健康。
盐酸或者硫酸挥发产生的气体具有强烈刺激性,会使人体中毒等,所以对于酸雾的处理是很有必要的[5]。
对于现代处理酸雾的工艺中有两大类,一类是物理法,如超高压静电抑制、双边槽吸风法;二类是化学法,如喷碱中和法、缓蚀剂抑制法[6]。
在本设计中,采用的是化学法来处理废气。
考虑到要处理的废气与二氧化硫的性质有相似的地方,所以采用的是填料塔作为净化装置,填料塔是上面进吸收液下方进废气,这样能使气体和吸收液的充分接触,净化效率也很高。
采用碱性溶液为吸收剂,利用酸碱中和的原理,从而达到净化废气的目的,同时还可以给废气进行降温处理。
于此同时,还需要对管道和集气罩进行防腐处理。
在本设计中,将风机置于净化系统后,这样可以避免风机被腐蚀。
1酸雾
1.1酸雾的性质
酸雾(acidmist),一般是指雾状的酸性物质,在空气中的酸雾的颗粒很小,可以说比水雾的颗粒还要小,比烟的湿度要高。
其粒径为0.1~10,是介于烟气和水雾之间的物质,其腐蚀性较强[3]。
酸雾包含了硫酸、硝酸、盐酸、甲酸和乙酸等[3]。
1.2酸雾的成因与来源
⑴酸雾的成因[3]:
酸液表面蒸发后,酸性分子进入空气中,然后与空气中的水分形成雾滴;或者是酸溶液中发生化学反应形成气泡上浮到页面后爆破,将液体带出。
⑵城市中的酸雾来源[3]:
①卤化氢溶于水形成氢卤酸,挥发成酸雾;②二氧化硫与水汽结合形成酸雾;③易被水吸收的三氧化硫,在高温下,与水蒸气形成酸雾。
详细如下表所见
表1.1生成酸雾的物质[3]
名称
形态及气味
其他性质
氯化氢
无色气体,有刺激性气味
与水蒸气生产盐酸雾
盐酸
无色成微黄色液体
浓盐酸在常温下挥发成酸雾
氯气
黄绿色,有刺激性气体
挥发与水蒸气作用形成白色酸雾
三氧化硫
无色固体,有刺激性气味
有强氧化作用,会发到空气中与水蒸气生产硫酸雾
硫酸
无色,无嗅油状液体
340℃时分解放出SO3
二氧化氮
红褐色气体,有刺激性气味
与空气中的水蒸气形成硝酸雾
硝酸
无色或微黄色液体,刺激性气味
浓硝酸挥发成硝酸雾
1.3酸雾的处理方法
⑴液体吸收法[3]
液体吸收法一般包括水洗法和碱液中和法。
碱液吸收常选用的吸收剂包括有10%Na2CO3、4%~6%NaOH和NH3等的水溶液。
其采用净化处理设备主要有洗涤塔、泡沫塔、填料塔、斜孔板塔、等。
其主要净化废气的原理是使气、液充分接触,然后酸碱发生中和反应,从而使酸性物质得到去除。
液体吸收法的优点有设备投资较低,工艺较简单。
但是其缺点是耗能耗水量大、运行费用高;然后是容易带来二次污染;其次是在北方的冬天容易因为气温过低而结冰,导致设备无法正常运行;最后因为硝酸雾中含有不易溶于水的NO,因此液体吸收法对硝酸雾的净化效率往往比较低。
⑵固体吸附法[3]
常用的吸附剂有活性炭、分子筛、硅胶、含氨煤泥等。
北京工业大学研制成功一种可以治理多种酸雾的吸附剂——SDG吸附剂[3],它可以净化硫酸、硝酸、盐酸、氢氟酸、醋酸、磷酸等各种酸雾,尤其适用于浓度小于1000mg/m3的间歇排放的酸洗操作场所。
其主要技术指标是:
硝酸的去除率为93%~99%;盐酸的除去率为93%~99%;硫酸的去除率93%~99%[3]。
2工艺设计
2.1工厂的概况
⑴工艺特点:
酸洗槽中间断加酸,加酸后槽内温度可达到100℃以上。
⑵废气特点
①废气成分:
近似空气,标准状态下酸雾含量为3210mg/m3;
②废气温度:
60℃。
⑶该地区的气象资料
表2.1气象资料
内容季节
夏季
冬季
气温(℃)
31
-6
大气压力(mmHg)
718(95.72×103Pa)
734(97.86×103Pa)
⑷酸洗车间工艺布置图
图2.1酸洗车间平面图
图2.2酸洗厂剖面图
注:
酸洗时,工人将预先装入金刚砂的圆筒形料槽,沿酸洗槽方向的轨迹推入酸洗槽位置后,想料槽中加入浓硫酸,并不断搅拌。
酸洗完后,将料槽推出卸料;重新推入一筒新料进行酸洗。
烟囱
风机
净化系统
⑸排放污染物的净化系统流程图
废气
集气罩
图2.3净化系统流程图
排放出来的酸性气体和酸雾被集气罩吸收后,有风机将废气引致酸雾吸收塔中进行进化处理。
净化设备的原理就是让碱性物质与废气充分接触,发生酸碱中和的反应,从而达到除去酸性物质的目的,从而使排放出来的废气符合排放标准。
2.2排气罩的设计
2.2.1排气罩的作用
⑴排气罩
是烟气净化系统中的收集装置,可将粉尘及气体污染源导入净化系统,同时防止其向生产车间及大气扩散,造成污染。
可直接安装在污染源的上部、侧方或下方。
⑵排气罩的分类[2]
①密闭型:
罩子把污染物局部或整体密闭起来,使污染物的扩散被限制在一根很小的密闭空间内,同时从罩内排出一定量的空气,使罩内保持一定的负压,罩外的空气经罩上的缝隙流入罩内,以防止污染物外逸。
其特点是所需排气量最小,控制效果最好,而且不受横向气流的干扰。
②包围型:
属于半密闭型。
不受周围气流的影响,对人体健康有一定的保护作用。
把生产有害气体的工艺操作放在罩内进行,人在罩外操作。
如化学实验室的通风柜就是此类排气罩的典型代表。
一般电子厂、仪器厂、制药厂、食品厂使用此类的排气罩较多。
③捕集型:
当工艺条件限制,污染源设备较大,无法进行密闭时,只能在污染源附近设置排气罩。
如伞形罩就是典型的代表。
对散热的设备采用伞形罩最为有利,多位于污染源上方,为了能尽量捕集所散发的有害气体,必须是伞形罩的底部尺寸大于污染物的发生源。
④诱导型:
排气罩对污染物进行侧方诱导,让污染物沿侧向排出。
但是需要较大的排风量。
⑶设计排气罩满足的要求[2]
①了解工艺设备的结构和使用操作特点,在不妨碍生产操作以及生产过程的观察、不妨碍设备检修的情况下,确定排气罩的形式和位置。
②研究并了解有害物的特点的散发情况,以最少的风量尽可能充分完善地收集所散发的有害物,而且需要的捕集装置少、阻力小。
③在任何情况下,被排出去的气体都不应通过人的呼吸区。
④所使用的材料要求来源广、价格低廉、易于加工制作,如排除有腐蚀性的气体,设备材料应防腐。
2.2.2排气罩的结构尺寸设计
由综上所述要求,对于该设计中,选取的为伞形罩形式,由于处理的气体具有腐蚀性,应该对排气罩采取防腐处理。
⑴排气罩的结构示意图
集气罩(图2.4)
①排气罩的罩口尺寸不应小于罩子所在未知的污染物扩散的断面面积[3]。
②排气罩连接风管的特征尺寸(圆形为直径,矩形为短边)、污染源的特征尺寸(同上)、排气罩
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