《大氣污染控制工程試驗》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《大氣污染控制工程試驗（8頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、大氣污染控制工程實驗三 顆?；钚蕴课絻艋瘹怏w中的乙酸乙酯 1、實驗?zāi)康暮鸵饬x 活性炭吸附廣泛用于大氣污染、 水質(zhì)污染和有毒氣體的凈化領(lǐng)域。 通常情況 下， 吸附法凈化氣態(tài)污染物系利用活性炭巨大比表面積所形成的良好物理吸附性 能將廢氣中的污染氣體分子吸附在活性炭表面， 從而達(dá)到凈化氣體的目的。 通過 變溫吸附操作， 可實現(xiàn)吸附劑的再生并可得到濃集污染物的氣體以利于后續(xù)的回 收或進(jìn)一步處理。 本實驗采用固定床吸附器，用顆粒活性炭作為吸附劑、吸附凈化濃度約為 3000~5000mg/m3 的模擬乙酸乙酯廢氣，通過一定工況條件下的吸附穿透曲線的 測定可計算出動態(tài)吸附量、 不同床層

2、高度下的保護(hù)作用時間、 傳質(zhì)區(qū)高度和不飽 和度等參數(shù)， 增加對吸附放熱過程的認(rèn)識。 同時， 通過熱空氣吹脫脫附實驗可加 深同學(xué)對變溫吸附過程的認(rèn)識。 通過實驗應(yīng)達(dá)到以下目的： 1) 深入理解吸附法凈化有害廢氣的原理和特點。 2) 加深對吸附傳質(zhì)過程和穿透曲線的理解。 3)掌握通過實驗手段獲得吸附床設(shè)計參數(shù)的方法。 4)加深對熱脫附過程的理解。 2、實驗原理 活性炭通常是基于其較大的比表面積所形成的物理吸附性能來吸附氣體中 的乙酸乙酯的， 產(chǎn)生物理吸附作用的力主要是分子間的引力。 含污染物氣流通過 顆粒活性炭床層后， 由于吸附速率的因素， 形成一個傳質(zhì)吸附區(qū)， 在形成相對穩(wěn)

3、 定的傳質(zhì)區(qū)后， 傳質(zhì)區(qū)基本上沿氣流方向向前恒速推進(jìn)。 床尾出口氣流濃度一開 始保持不變， 達(dá)到破點后， 逐漸升高直到接近進(jìn)口濃度。 本實驗通過穿透曲線的 測定和數(shù)據(jù)處理可加深對吸附傳質(zhì)過程的理解，通過對吸附床溫度監(jiān)測可增加對 吸附放熱的認(rèn)識，同時，通過對床層熱氣體脫附過程的觀察， 加深對變溫脫附過 程的認(rèn)識。 3實驗裝置、流程 3.1 實驗流程 實驗流程及裝置如圖3.1所示。包括氣體發(fā)生和計量系統(tǒng)，吸附柱（含底部 加熱）系統(tǒng)，采樣及分析系統(tǒng)等。 1 .主氣流流量計 2,3.配氣流量計；4.配氣混合裝置；5.鼓泡氣體發(fā)生器；6.混合緩沖器； 7.吸附塔；8.再生加熱器；

4、9.配氣氣泵；10主氣泵；a, b, c, d, e, f , g閥門；T1 , T2, T3.T4 , T5溫度傳感器 系統(tǒng)不同階段的閥門開閉狀態(tài)情況： 起始階段配氣（為方式配氣過程中的氣體發(fā)生吸附作用，設(shè)置旁路） ：關(guān)閉閥門a, d, f打 開 b, c, e, g 吸附階段：打開閥門 b, d, e, f, g;關(guān)閉閥門a, c 脫附階段：打開閥門 a, c, d, g;關(guān)閉閥門b, e, f 圖3.1乙酸乙酯吸附臺架實驗裝置 本實驗采用鼓泡法配制一定濃度的乙酸乙酯氣體。 通過流量計1, 2, 3流量 的控制及鼓泡發(fā)生器水浴溫度的控制調(diào)節(jié)可配置出一定流量一定濃度的乙酸乙

5、酯氣體。經(jīng)流量計2, 3計量的空氣通過恒溫水浴鼓泡方式形成相對飽和的乙酸 乙酯氣體，與來自主氣流管道流量計1的氣體在混合配氣裝置4處稀釋混合后通 過緩沖器6進(jìn)一步均化后可配制成一定氣量和一定濃度的乙酸乙酯氣體。 不銹鋼吸附器共設(shè)有三個吸附段，外徑為 100mm,其中圓環(huán)形保溫層厚度 為25mm,吸附柱有效直徑50mm。本實驗中只有中間段裝填有90mm厚度的顆 ?；钚蕴紝?。吸附器底部設(shè)有氣體電加熱裝置用于吸附床再生。每層吸附段均設(shè) 有溫度探頭用于監(jiān)測實驗過程中的床層溫度變化情況。 系統(tǒng)設(shè)置的管道閥門系統(tǒng)可實現(xiàn)配氣旁路， 吸附塔氣體從上向下的吸附和熱 氣體從下向上的脫附等流動線路。 氣體中乙

6、酸乙酯濃度定量分析采用氣相色譜（已有標(biāo)準(zhǔn)曲線），輔以FID或 PID有機(jī)氣體分析儀確定出口氣體采樣時機(jī)。 3.2實驗儀器設(shè)備 氣泵 壓力7.5KPa,氣量12m3/h 1臺 氣泵 壓力35KPa,氣量20L/min 1臺 乙酸乙酯氣體發(fā)生器 1套 帶保溫不銹鋼吸附器：外徑 DZ00mm,有效吸附器內(nèi)徑d=50mm 可裝填高度H=120mm共3段，本實驗中僅中段裝填顆?；钚蕴? 90mm,裝炭量60g ;底部配設(shè)氣體電加熱器 1座 混合緩沖器 1個 轉(zhuǎn)子流量計（氣） 0.6~6 m3/h LZB-15 1個 轉(zhuǎn)子流量計 25~250 L/h LZB-4 1個 轉(zhuǎn)子流量計 10

7、0~1000L/h LZB-6 1個 紅外溫度計 1只 空盒式大氣壓力計 1只 氣相色譜儀GC7890F 標(biāo)準(zhǔn)曲線測定濃度 1臺 MicroFID有機(jī)氣體分析儀 （用于判斷穿透點） 1臺 天平 分辨率0.1g 1臺 100ml注射器 1ml氣體進(jìn)樣針 4、實驗方法和步驟 60g顆?；钚蕴家蜒b填在不銹鋼吸附柱的中間段(活性炭堆積密度約為 360kg/m3),通過旁路排放系統(tǒng)預(yù)配氣體濃度約 4000mg/m3、流量約2.4 m3/h的 污染氣流。然后切換閥門 C、D、F到吸附柱管線“通”位置，在氣流穩(wěn)定流動 的狀態(tài)下，定時由S1或S5處采樣測量凈化后的氣體中乙酸乙酯的濃度并定時

8、記錄吸附柱3點處的溫度變化情況，待吸附凈化排氣中污染物濃度升高到進(jìn)氣濃 度85%以上時停機(jī)。通過以上實驗可得到入口氣體，等溫操作條件下活性炭對工 況條件下乙酸乙酯的吸附透過曲線，以及吸附層斷面和出口氣體的溫度變化曲 線。 吸附試驗結(jié)束后，開啟吸附塔底部的電加熱裝置，設(shè)定溫度 150C,設(shè)定氣 體流量2m3/h,開始吹脫試驗，定期采樣測定脫附排放口 S1處的乙酸乙酯濃度 并觀察記錄吸附柱上的3處溫度變化情況。通過該階段實驗可得到熱氣體脫附曲 線和脫附過程床層溫度變化曲線。 實驗操作步驟如下: (1)啟動氣相色譜儀，F(xiàn)ID或PID有機(jī)氣體分析儀。 (2)啟動乙酸乙酯發(fā)生器水浴鍋，調(diào)節(jié)水

9、浴溫度高于環(huán)境溫度 2-5C (3)打開閥門b, c,關(guān)閉a、d, f,啟動氣泵1,調(diào)節(jié)閥門a、確定流量計1的 流量在2.4m3/h左右(此時吸附床空塔氣速約為 0.34m/s)。 9,打開閥門e, 打開流量計2或3的調(diào)節(jié)閥至某一流量(建議值 0.5 L/min ),調(diào)節(jié)流量計2或3的閥至合適開度使得由S1處測定的配制氣體濃 度為3000-5000mg/m3濃度區(qū)間中的某一點。 (5)打開d, f,關(guān)閉c,記下此時時間To,在其后的10min中內(nèi)每隔5min在采 樣口 S2處通過100ml注射器采樣，然后由1ml注射進(jìn)樣器分樣通過氣相色譜分 析吸附柱入口氣體濃度，得到的3點平均

10、濃度作為本次實驗的入口濃度。 計錄此 時的流量計1和2或3的流量，并在其后的實驗中保持穩(wěn)定 (6)每隔3min定期記錄吸附柱T1, T2, T3處的溫度 (7)通過FID或PID檢測S1處排氣中乙酸乙酯的濃度情況，當(dāng) FID或PID開 始有讀數(shù)后，每隔10min通過100ml針筒在S1處采集氣體樣品進(jìn)行濃度分析， 直至出口濃度達(dá)進(jìn)口濃度值的85%以上。吸附試驗期間，可通過 S2處采樣分析 來確定進(jìn)氣濃度是否穩(wěn)定。實驗期間注意觀察并保持配氣流量計流量的穩(wěn)定 (8)吸附系統(tǒng)發(fā)生源的關(guān)閉：關(guān)閉乙酸乙酯發(fā)生器流量計 2或3的閥門，關(guān)閉 風(fēng)機(jī)9,關(guān)閉閥門e關(guān)閉乙酸乙酯發(fā)生器的水浴系統(tǒng)電源。 (

11、9)脫附系統(tǒng)的啟動：閥門a, d, c打開，b、e, f關(guān)閉，打開吸附器底部電加 熱器的開關(guān)，記下此時時間 Tr,同時開始記錄吸附柱 T1, T2, T3溫度。以后 每隔3min記錄床層溫度，每隔10min由S1處采樣分析排氣濃度，并直至 T2溫 度在140c以上時間保持10min以上后為止。 (10)脫附系統(tǒng)的停：關(guān)閉電加熱器，繼續(xù)每 3min 一次的溫度記錄，待T2溫 度降低到45c時，關(guān)閉流量計1的風(fēng)機(jī)和閥門。 (11)用清潔空氣凈化FID儀內(nèi)部2?3分鐘后關(guān)閉電源。 (12)關(guān)閉氣相色譜，關(guān)閉所有實驗設(shè)備電源。 5、數(shù)據(jù)記錄及整理 5.1實驗基本參數(shù)記錄 1)吸附器 直徑

12、d 50 mm 2)活性炭 裝填高度H=mm 活性炭堆積密度360 kg/m3 裝填量Wac 60 g 3)吸附操作條件 進(jìn) 口 氣體濃度 Y 0 mg/m3 氣體流量 G1+G2 L/min 溫度 T K 絕對壓力 P Pa 4)脫附操作條件 再生氣體流量 m3/h@C, KPa 電加熱器溫度 T K 5.2實驗結(jié)果及整理 5.2.1 吸附實驗數(shù)據(jù)記錄及分析結(jié)果 吸附試驗啟動時刻To 出口穿透濃度生成時刻 Tb 實驗停止時刻T T與乙酸乙酯濃度關(guān)系表 實驗時 問 乙酸乙酯濃度（mg/m3） 凈化效率 "%） 吸附床層溫度 C 進(jìn)口 出口

13、T1 T2 T3 To To+A T … 2 .根據(jù)實驗結(jié)果繪制乙酸乙酯吸附穿透曲線。由該圖確定出穿透時間 tB。（設(shè)透 點濃度Yb為進(jìn)口濃度5%）,飽和點時間tE（設(shè)飽和點濃度Ye為進(jìn)口濃度的85%）。 3 .根據(jù)吸附穿透曲線，確定實驗所用床層的傳質(zhì)區(qū)高度 Za及到達(dá)破點時該吸附 裝置的吸附飽和度a ,及該吸附床的動活性。 提示：通過圖形積分采用式3.1得出E; WE U wB（yo-y）dW E=^^=^ 3.1 Y0Wa Y0Wa Wb :達(dá)到破點時的累計體積（m3） We :

14、達(dá)到飽和點時的累計體積（m3） Wa： （Wb-We）傳質(zhì)區(qū)移動一個傳質(zhì)區(qū)長度時間段內(nèi)的累積氣體體積（ m3） Yo：為氣體進(jìn)口濃度（mg/m3） Y:氣體出口濃度 （mg/m3） 通過式2.2計算出Za, Wa WE - (1 - E)Wa 3.2 式3.3計算出a ； 3.3 Wb= (Tb-T0)? G? 10-3 m3 到達(dá)破點時刻的吸附量Ab A B=(Y0 -Yb) Wb 動活性=A b/WAc g乙酸乙酯/g活性炭 5.2.2脫附實驗數(shù)據(jù)記錄及分析結(jié)果 脫附試驗啟動時刻Tr 實驗停止時刻 Tr Tr與床層溫度和乙酸乙酯脫附濃度關(guān)系 實驗時

15、 問 乙酸乙酯濃度(mg/m3) 床層溫度 C S1出口 T1 T2 T3 Tr Tr+A T … 繪制脫附過程出口濃度和床層溫度隨時間的變化曲線。 6實驗思考 (1)通過該實驗系統(tǒng)還可以通過測定不同長度吸附柱的破點時間通過希羅夫方 程確定吸附柱的傳質(zhì)參數(shù)，請設(shè)計實驗過程。 (2)吸附過程中氣體中的水分對實驗結(jié)果會有什么影響， 實驗裝置可如何改進(jìn)? 實際工程裝置可采取哪些措施？ (3)本實驗中僅進(jìn)行了熱空氣脫附實驗，如需要回收乙酸乙酯的話還需要配置 那些設(shè)備。根據(jù)脫附曲線應(yīng)如何設(shè)計操作步驟? (4)實驗裝置有哪些值得改進(jìn)之處？ 附錄1不同溫度下乙酸乙酯飽和濃度圖(供調(diào)節(jié)配氣流量參考) 6 0「? ? - I ? ? 一 I ? 一 ? I ? 一 ? I 一 ? ? I ? 一 ? I - ? ? I -10 0 10 20 30 40 S0 60 溫度（C） 不同溫度下乙酸乙酯飽和蒸汽濃度 8