【摘要】：吸附塔是實(shí)現(xiàn)氣體凈化分離的主體設(shè)備,使通過吸附塔的氣體分布均勻是提高其吸附效率的關(guān)鍵,研究開發(fā)氣體流動(dòng)分布均勻的吸附塔具有重要意義。本研究主要針對在專碩2年學(xué)習(xí)里第一年實(shí)習(xí)的某環(huán)保公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)的吸附塔裝置在實(shí)際運(yùn)行過程中存在的廢氣集聚通過填料中間部分,乃至穿透填料造成浪費(fèi)和過濾失效問題,展開對吸附塔的進(jìn)氣結(jié)構(gòu)的數(shù)值模擬優(yōu)化研究。首先對入口直徑為0.42 m,出口直徑為0.27 m的吸附塔側(cè)進(jìn)氣雙向橫流型(不設(shè)置擋板)、下進(jìn)氣雙向橫流型(不設(shè)置擋板和設(shè)置打孔擋板)三種模型進(jìn)行二維數(shù)值模擬研究,得出如下結(jié)論:1)下進(jìn)氣雙向橫流型不設(shè)置擋板吸附塔模型:進(jìn)氣腔壓力分布較均勻,壓差約為30 pa。入流氣體在經(jīng)過填料部分時(shí)速度分布變得相對均勻,但出現(xiàn)明顯的速度減小。2)側(cè)進(jìn)氣雙向橫流型不設(shè)置擋板吸附塔模型(由兩側(cè)進(jìn)氣,進(jìn)氣口直徑0.42 m,進(jìn)氣量的明顯增大且出氣量不變):內(nèi)部整體壓力比下進(jìn)氣不設(shè)置擋板明顯升高約28000 pa,氣體在入口管徑轉(zhuǎn)換處出現(xiàn)較大的渦旋,流速分布均勻性較差;3)下進(jìn)氣雙向橫流型設(shè)置打孔擋板吸附塔,壓力均比同進(jìn)氣位置不設(shè)置擋板模型大,整體壓力約大8000 pa,進(jìn)氣腔約大9000 pa;比側(cè)進(jìn)氣不設(shè)置擋板模型小,整體壓力約小20000 pa,進(jìn)氣腔約小21000 pa;進(jìn)氣腔壓力在進(jìn)氣口下側(cè)比上側(cè)小,壓差約為60 pa;氣體在填料處的分布較其它兩種模型均勻。其次對入口和出口直徑均為0.42 m的下進(jìn)氣雙向橫流型不設(shè)置擋板和設(shè)置打孔擋板兩種吸附塔模型進(jìn)行三維數(shù)值模擬研究,得出:1)設(shè)置打孔擋板的整體壓力不設(shè)置擋板約大1200 pa,進(jìn)氣腔壓力約大1300 pa;2)設(shè)置打孔擋板模型填料部分的氣流在孔口的氣體流動(dòng)性增強(qiáng)且氣流速度的均勻性較好。最后對下進(jìn)氣雙向橫流型設(shè)置打孔擋板吸附塔模型的填料參數(shù)包括填料高度(1.0 m和1.3 m)、孔隙率(0.35和0.4)以及擴(kuò)散系數(shù)(0.00027、0.0003和0.00035)進(jìn)行三維數(shù)值模擬優(yōu)化研究,得出:1)填料高度1.0 m模型與填料高度1.3 m模型相比,氣體流動(dòng)速度稍大約0.2-0.3 m/s,整體壓力高約1800 pa,進(jìn)氣腔壓力高約1400 pa;但填料高度對塔內(nèi)氣流的均勻性以及內(nèi)部壓力分布情況沒有影響;2)孔隙率和擴(kuò)散系數(shù)的大小與吸附塔內(nèi)各部分的壓力值成反比。這些可為優(yōu)化吸附塔的設(shè)計(jì)、提高廢氣的回收效率及減少成本有著重要的參考價(jià)值。
【圖文】：

1.1 前言現(xiàn)代工業(yè)飛速發(fā)展帶來了諸多環(huán)境污染問題，大氣污染問題尤為嚴(yán)重，各種工業(yè)廢氣的治理成為當(dāng)務(wù)之急。霧霾給人們的生活和健康帶來了很大的影響，成為當(dāng)前我國以及全球重點(diǎn)關(guān)注的大氣污染問題。而其形成的主要原因之一就是揮發(fā)性有機(jī)物（volatileorganiccompounds， VOCs）的產(chǎn)生，VOCs 是熔點(diǎn)低于室溫，沸點(diǎn)范圍為50 至260℃的揮發(fā)性有機(jī)物的總稱。通常分為包括烴類化合物、鹵代烴、脂肪烴（醇、酮、醛、醚等）以及芳香烴中非甲烷烴等幾大類[2]。它是大氣環(huán)境中重要的氣態(tài)污染物之一，不僅直接影響人體健康和生態(tài)環(huán)境，還可以通過參與大氣光化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生二次污染物，如臭氧（O3）和有機(jī)氣溶膠，是 O3和PM2.5的一種重要前體物[3]。VOCs 的種類和形態(tài)各異，但大多具有毒性，對人體健康以及環(huán)境危害較大。因此治理霧霾首先需要治理VOCs。在2015 年新修訂并實(shí)施的《大氣污染防治

新型高效氣體吸附塔的數(shù)值模擬開發(fā)研究法》中，提出“從工業(yè)污染，機(jī)動(dòng)車尾氣，煤炭污染，粉塵和農(nóng)業(yè)污染等方面預(yù)和控制VOCs”[4]。工業(yè)污染被排首位是最主要的VOCs 排放源，所以控制工業(yè)廢的排放，加強(qiáng)處理技術(shù)的發(fā)展，對遏制大氣污染、改善空氣質(zhì)量有著重要的意義[5011 年6 月，，國家環(huán)保部正式發(fā)布的“十二五”規(guī)劃中提出，研發(fā)一套控制VOCs 的術(shù)，該技術(shù)要有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，同時(shí)具備控制典型污染源的工藝和設(shè)備，并要建起控制VOCs 污染的綜合評價(jià)指標(biāo)[7-8]。2013 年5 月，環(huán)保部頒布了《揮發(fā)性有機(jī)合物
【學(xué)位授予單位】：安徽工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：X701

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本文編號(hào)：2709863