活性炭纤维脱除气态污染物反应器的阻力

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1、第3O卷第2期华侨大学学报(自然科学版)Vo1．30No．22009年3月JournalofHuaqiaoUniversity(NaturalScience)Mar．2009文章编号：1000—5013(2009)020175—04活性炭纤维脱除气态污染物反应器的阻力王晓明，许绿丝(华侨大学化工学院，福建泉州362021)摘要：以粘胶基活性炭纤维(ACF)反应器为研究对象，探讨ACF用量、放置方式和气体流速对反应器内阻力的影响．结果表明，阻力随着气体流速和ACF堆积密度的增加而增大，其增加量随着流速的增加而减小．同样的床层高度，ACF水平顺气流放置比垂直分层放置的阻力小；而

2、要达到同样的脱除效果，颗粒状活性炭反应器的阻力要大于ACF反应器3～4倍．建立反应器阻力数学模型，确定各种不同布置方式的阻力系数．通过模型的计算值与实测值比较可以发现，床层高度不宜超过1．5m，且ACF不宜塞紧，每片ACF毡间应留一定的间隙．关键词：活性炭纤维；反应器；阻力；数学模型；布置方式；堆积密度中图分类号：TQ052．502文献标识码：A活性炭纤维(ACF)作为一种新型的炭质催化吸附材料，较以往的颗粒状活性炭(GAC)、粉状活性炭，拥有更优越的吸附和脱附再生性能[1]．从20世纪6O年代起，国外已开始研制ACF，近年来，国内外将其用于烟气净化，已取得了一些成果．根据

3、入口烟气参数及所要达到的脱除效率要求确定吸附剂用量后，反应器压力损失是另一个必须考虑的重要因素．压力损失计算的目的是确定反应器形状和断面尺寸，以及系统的压力损失，并由系统的总风量和总压力损失选择适当的风机和电机．反应器的压力损失与反应器内ACF的布置有关，而不同的布置将影响净化效果．因此，对压力损失直接关系到系统的可行性和经济性．本文对反应器内ACF的不同布置方式的阻力进行了相关测试，与GAC的阻力进行了比较，并建立反应器阻力计算的数学模型．1实验部分1．1实验材料实验采用粘胶基活性炭纤维毡(ACF，江苏南通苏通碳纤维有限公司)，XKB一201颗粒活性炭(GAC，广西西陇化

4、工厂)；反应器尺寸为30mm×28mm×72n-lm．反应器中所用ACF分成10片，每片大小约为28mm×70．rnm，每片平均质量为0．396g，ACF的自然松开厚度为3．5mm．由于实际运行时所用的流速一般在0．1～O．5m·s[引，故试验采用的流量为0．4～4．0m3·h～．器1．2实验方法实验装置及流程，如图1所示．1．2．1ACF顺气流放置将样品ACF顺气流方向等距离放置在反应器内，其堆积密度和空隙率如表1所示．表1中，为片数，图1阻力测定实验装置图Fig．1Setupdiagramforl0为堆积密度，叩为床层空隙率．改变入VI气体流量，测试不同resistan

5、cemeasurementACF用量时反应器内的阻力(经修正后)．收稿日期：2008—01—03通信作者：许绿丝(1963一)，女，教授，主要从事大气污染物控制的研究．Email：xulvsi0505@126．com．基金项目：福建省科技重大专项(2OO5HZO3—3)；华侨大学科研基金资助项目(05Y0003)华侨大学学报(自然科学版)1．2．2ACF垂直气流放置将每片表1顺流布置方案的ACFACF折叠成2层，与气流方向垂直布置．Tab．1ACFlaidparalleltOthedirectionofflow改变入口气体流量，分别测得对应流量的”5678910／kg。m3

6、3．840．847．654．361．167．2阻力(经修正后)．"95．8394．9894．1493．3292．4891．731．2．3GAC反应器在反应器中放置53C1TI的GAC颗粒，两端各放一片ACF作为防漏装置．GAC颗粒的堆积密度为270kg·m。，空隙率0．5．调整入口气体流量，测试气流从上往下吹时GAC床层的阻力．2结果与讨论GAC与各10片的ACF顺流、垂直放置的阻力(修正后)比较，结果如图2所示．从图2可知，阻力()随着流速(·)和堆积密度的增加而增大，其增加量随着流速的增加而减小．当ACF垂直布置时，气流需要从纤维的孔内通过；而当ACF顺流布置时，气流可

7、以从纤维的间隙中通过．图2几种工况的阻力比较同样的床层高度，ACF在反应器内顺流放置比垂直放Fig．2Resistancecomparison置的阻力要小．顺流放置有利于吸附的稀酸液体顺纤维走ofseveralconditions向向下流出．当ACF顺流放置，片层问留有问隙时，可减小阻力；相应地，其堆积密度也降低，反应器体积增加，不利于吸附．取消片层间隙能使吸附效率提高，却使阻力增大，不利于节约电耗．ACF垂直放置时。气流需穿过活性炭纤维毡，吸附效果好，但阻力太大，对脱附液的流出不利．同样，床层高度堆满的活性炭颗粒