1、 课 程 设 计 报 告 书广州某包装印刷厂废气的吸附设计学 院 环境与能源学院 专 业 环境工程 学生姓名 赵宇庭 学生学号 201136720460 学生电话 13533776519 指导教师 吴军良 课程编号 课程学分 起始日期 2014 年 12 月 20 日 教师评语教师签名：日期：成绩评定备注目录1. 项目概况 .61.1. 工厂概况 .61.2. 产污与排放 .61.3. 当地气象 .72. 设计依据 .73. 工艺方案比选与确定 .83.1. 吸附工艺的选择 .83.2. 工艺流程 .93.3. 主要设备 .103.3.1. 过滤阻火器（除尘器） .103.3.2. 冷凝器 .
2、103.3.3. 活性炭吸附装置 .104. 工艺设计与计算 .114.1. 集气罩的设计 .114.2. 集气罩入口风量的确定 .114.3. 列管式冷凝器 1.124.3.1. 甲苯回收率计算 .134.3.2. 换热器面积 .134.3.3. 主要工艺的计算 .144.4. 列管式冷凝器 2.154.4.1. 确定所需蒸汽量 .154.4.2. 冷凝甲苯回收率计算 .154.4.3. 计算换热器的面积 A.154.4.4. 主要工艺及结构基本参数的计算 .164.5. 吸附设备的设计 .174.5.1. 净化效率 .174.5.2. 活性炭对甲苯的饱和吸附量计算 .174.5.3. 固定
3、床吸附器主要参数计算 .184.5.4. 固定床吸附器直径 .184.5.5. 气流穿过固定床层的压降估算式为： .194.6. 引风机和排风机 .204.7. 溶剂水分离器 .204.8. 液泵 .204.9. 供汽 .205. 设计图纸（见附页） .216. 参考文献 .217. 互校说明 .211. 项目概况1.1. 工厂概况广州市某包装印刷厂坐落于广州市南沙区，主营业务为各种塑料薄膜的印刷制品。该印刷厂印刷工艺为凹印工艺，该工艺具有印刷速度快、印刷色彩饱满等特点，是现在主要的软包装、烟包、彩盒、铝箔材料的印刷手段，该工厂共有七台凹版印刷机，其中六台作为日常运作使用，剩余一台备用。1.2
4、. 产污与排放该印刷厂运行的六台印刷机，没有专门的废气收集系统，生产过程中产生的 VOC 气体全部由车间顶部的通风窗以及车间墙上的风机进行换气，废气排放手机的方法都极不合理，导致生产过程中的大量废气直接从印刷机顶和四周排放，车间内空气十分恶劣，对厂区周围的环境也造成了即为严重的影响，当地居民及环保局一致要求其对废气进行治理。经过测量，该厂产出的 VOC 气体主要为甲苯、乙酸乙酯、丁酮、丙酮，但因为丁酮及丙酮用量少难以检测，主要测量了其甲苯及乙酸乙酯的浓度。该厂每天车间溶剂消耗量为 14 吨，而按照物料衡算挥发量也就是没有进行回收造成浪费的资源足有 10 吨。车间污染物浓度见表 1。项目 数值甲
5、苯 300乙酸乙酯 200丁酮 -车间有害气体浓度（mg/m 3）丙酮 -甲苯 300乙酸乙酯 200丁酮 -车间排放口有害气体浓度（mg/m 3）丙酮 -表 1 印刷厂污染物浓度可以看出主要的污染物为甲苯因此本设计以甲苯为主要污染物进行设计与计算。1.3. 当地气象广州年平均气温：22.0；年平均最高气温：26；年平均最低气温：18；年平均降雨量：1738 毫米。广州地处南亚热带，气候属南亚热带典型的季风海洋性气候。夏无酷暑，冬无严寒，雨量充沛，四季如春，繁花似锦。全年平均气温 20-22 摄氏度，平均相对湿度 77%，市区年降雨量为 1，600 毫米以上。由于背山面海，海洋性气候特征特别显
6、著，具有温暖多雨、光热充足、温差较小、夏季长、霜期短等气候特征。季风气候突出。冬夏季风的交替是广州季风气候突出的特征。冬季的偏北风因极地大陆冷气团向南伸展而形成，天气较干燥和寒冷；夏季偏南风因热带海洋暖气团向北扩张所形成，天气多温热潮湿。夏季风转换为冬季风一般在每年 9 月份，而冬季风转换为夏季风一般在每年 4 月份。2. 设计依据根据 GB 16297-1996大气污染物综合排放标准 以及 DB44/27-2001广东省大气污染物排放限值制定相关内容详见表 2。执行该标准下的二级标准。最高允许排放速率（kg/h ） 无组织排放监控浓度限值污染物 最高允许排放浓度（mg/m） 排气筒（m）一级
7、 二级 三级 监控点 浓度（ mg/m）甲苯 40 152030禁排 3.15.2184.77.927周界外浓度最高点3.040 30 46表 2 甲苯综合排放标准同时地方和厂家也有标准，详见表 3。接触限值（mg/m 3） 现有污染源 新污染源有机物名称 车间最高容许浓度时间加权平均浓度短时接触浓度排放浓度（mg/m 3）排放速率（kg/h）排放浓度（mg/m 3）排放速率（kg/h）乙酸乙酯- 200 300 150 12 120 10甲苯 - 50 100 60 6.1 40 5.2丁酮 - 300 600 150 12 120 10丙酮 - 300 450 150 12 120 10表
8、 3 印刷车间有机废气的接触限值及排放浓度标准3. 工艺方案比选与确定3.1. 吸附工艺的选择目前，对含有有害有机溶剂废气的净化方法，主要有吸收法、吸附法、冷凝法和燃烧法。吸收法主要是采用适当的液体吸收剂来吸收净化废气中的污染物。此方法简单可靠，投资省，处理风量不受限制，适于处理低浓度并含颗粒物的废气。对不同的污染物，可选择不同的液体吸收剂。但对于挥发性很强的有机溶剂废气，由于不能用水来作吸收剂，所以，很难选择到合适的吸收剂。该法操作简单，处理效果一败涂地。吸附法主要是采用吸附材料（如活性炭等）来吸附净化废气中的污染物。这种方法比较适合于中等风量以下、间歇性排放的低浓度废气的处理。该法操作简单
9、，易管理，效果好。冷凝法是将废气的温度降低，使污染物冷凝、凝结成液体并与废气分离，以此来达到净化的目的。这种方法适用于高浓度废气的净化，并可以回收资源。但该法投资大，能耗高，操作复杂，不适宜处理大风量、低浓度的废气。燃烧法分为直接燃烧法和催化燃烧法。直接燃烧法是将含有污染物的废气送入燃烧器烧掉；催化燃烧是在有催化剂帮助下燃烧废气中的有害物质。燃烧法也投资大，能耗高，操作复杂，同样不适宜处理大风量、低浓度的废气。相比较之下在回收方面，选择活性炭吸附法是最适用的方法。炭吸附是目前最广泛使用的回收技术，其原理是利用吸附剂 (粒状活性炭和活性炭纤维) 的多孔结构，将废气中的 VOC 捕获。将含 VOC
10、 的有机废气通过活性炭床，其中的 VOC 被吸附剂吸附，废气得到净化，而排入大气。当炭吸附达到饱和后，对饱和的炭床进行脱附再生；通入水蒸气加热炭层，VOC 被吹脱放出，并与水蒸汽形成蒸汽混合物，一起离开炭吸附床。用冷凝器冷却蒸汽混合物，使蒸汽冷凝为液体。若 VOC 为水溶性的，则用精馏将液体混合物提纯;若为水不溶性，则用沉析器直接回收 VOC。因涂料中所用的甲苯与水互不相溶，故可以直接回收。炭吸附技术主要用于废气中组分比较简单、有机物回收利用价值较高的情况，其废气处理设备的尺寸和费用正比于气体中 VOC 的数量，却相对独立于废气流量；因此，炭吸附床更倾向于稀的大气量物流，一般用于 VOC 浓度
11、小于 5000PPM 的情况。适于喷漆、印刷和粘合剂等温度不高，湿度不大，排气量较大的场合，尤其对含卤化物的净化回收更为有效。本次设计只需考虑甲苯的吸附且浓度较低因此活性炭吸附法是本次设计的最佳吸附方案。3.2. 工艺流程图 1 系统工艺流程图由于烘箱出口废气中苯系污染物浓度较高，因此统一收集后先通过一组过滤阻火器，去除尾气中的固体杂质，然后进入列管式冷凝器，将气态苯系污染物冷凝为液体。经冷凝，温度冷却至 24以下。经冷凝的废气由引风机导入活性炭吸附器，进行活性炭吸附处理。吸附器共设两组，交替使用。饱和后的活性炭采用低压蒸汽再生，再生出的气相返回到冷凝器进行溶剂回收。回收的溶剂经水分离器分离后
12、回用。本工艺系统可分为三个部分：废气收集系统主要包括局部排风罩，风量调节阀，管道。废气净化处理系统主要包括除尘器，冷凝器，活性炭吸附装置。排风系统主要包括排风机，风量调节阀和烟囱。3.3. 主要设备3.3.1. 过滤阻火器（除尘器）主要作用：主要是为了除去有机废气中的漆雾粒子，避免漆雾粒子粘在吸附床内的活性碳纤维材料上，影响有害气体吸附效果。其次是为了防止生产设备出现着火事故时影响净化设备。3.3.2. 冷凝器冷凝器 1 的作用是将有机废气中的气态甲苯冷凝为液体，从而降低废气中甲苯含量，提高活性炭吸附处理效率，同时回收部分甲苯。冷凝器 2 的作用是将脱附所得甲苯和水蒸气冷凝为液体，回收脱附所得甲苯。3.3.3. 活性炭吸附装置烘干废气 风机引风机集气罩 列管式冷凝器 1溶剂水分离器苯系贮槽 2冷却水贮槽水槽过滤阻火器活性炭吸附器尾气排放低压蒸汽 锅炉房列管式冷凝器 2冷凝水回收槽苯系贮槽 1
