原标题：物质和热量进程核算
有机废气催化净化进程的核算,首要包含物料和能量的衡算。经过衡算可求得催化剂的用量、风机和换热器的巨细,以及所需的辅佐燃料。这些关于核算废气净化设备的费用是极其重要的。催化反响器的核算是整个进程核算的中心,首要是为了求得催化剂用量,转化率,以及氧化剂或还原剂的需求量。
在规划有机废气催化焚烧净化设备前,有必要把握一些最基本的信息。
①废气的体积流量VAB(Nm3/h)
②废气中有害物质(VOC)的质量流量Ms、浓度cs和露点;
③VOC的品种和组成;
④质料废气的温度T和压力p
⑤排出净化气中VOC答应含量(取决于当地法规);
⑥体系答应的压力丢失
⑦有无对催化剂中毒的物质(例如:锑、砷、铅、镉、铁、卤素、镍、磷、汞、硅、锌、锡、气溶胶、尘埃等)
假如短少数据,则应托付测定。
反响器核算意图是为了求得催化剂用量、转化率和氧化剂(或还原剂)的需求量。
反响器的核算一般有两种办法。
(1) 依据反响器模型依据反响器模型进行预先核算的先决条件是:
①为求取反响速率,已知必要的动力学数据,包含活化能E、频率因子k0
反响级n以及与物质传递有关的数据如平衡常数Kp、f(s)等;
②不存在搅扰组分的影响;
③已知活动情况和温度情况。
简略的反响器模型,例如假定其为等温反响器、绝热反响器和拟均相反响(不受物质传递的影响)。
(2) 依据实验或中试在实践中,往往没有完好的动力学数据,并且废气中有害物质的浓度经常在改变,活动情况和温度情况改变也很大,以及对废气中其他组分的影响也并不清楚。此外,为求取有关催化剂的中毒问题,一般也只能经过必定时刻的中试来处理。这样,实验就十分必要。一般实验是在必定的催化剂和必定的废气条件下进行,求取转化率与废气进口温度,空速和废气中有害物质的浓度间的联系,并用图来表明。依据实验成果确认必要的转化率,废气进人催化剂的温度和答应的空速。
假如废气中OC是多组分,则在确认反响温度和空速时,应按最难转化组分的反响行为作为依据。
依据经历,烃类热力焚烧时存在选择性氧化,因而总的转化率往往高于难转化组分的转化率。
当烃类混合物催化焚烧时,各组分选择性地氧化。因而,跟着温度的升高,在残留碳氢化合物中难转化组分所占的份额也添加。总转化率均高于难转化组分(例如甲苯)的转化率。废气中有害物质混合物的催化转化如表1所示。
最终一项的核算是热量衡算,经过对废气净化设备体系的能量衡算,可求得在稳态操作时所需的外加能量,或预算能够收回能量的巨细。当废气中有害物质浓度到达这样高时,致使焚烧热使催化剂的温度升高,相当于废气侧换热器出口与净化气侧换热器出口间的温差时,则经过废气焚烧即可满意设备的能量需求,到达自供热操作。若废气中有害物质浓度还要高时,则能够进行热量收回。为防止催化焚烧反响器的过热,若无热量收回设备,则有必要操控废气的预热温度,例如设置换热器的旁路。
有关废气中一些有机物的焚烧方程和热值(下限),如表2所示。
在稳态操作时,当废气中有害物质到达必定浓度后,可不需外界输入热量,即前面的自供热操作( Self-suporting或 Autotherm)。当然,该浓度的巨细也与废气焚烧前的预热温度有关。不管从能耗仍是排放来讲,有机废气净化设备应极力到达自供热操作,因为这样可防止因为额定能量载体的转化而发生额定的NOX和CO2的排放。为到达自供热操作,净化气和质料废气间的换热应使质料废气进口和净化气出进口间的温差小于或等于规划规则催化剂的温度升高。这可由有害物质进口浓度和热值算出。
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