超重力精馏技术及其产业化应用

基于折流式旋转床,开发了超重力精馏技术。折流式旋转床的转子为动静组合式结构,具有无需液体初始分布器和设备内部动密封,易于实现中间进料和多个转子同轴串联等优点。除此之外,折流式旋转床也可以用于其他场合如吸收和汽提。以D-泛酸钙汽提脱甲醇为例说明了折流式旋转床在高黏度热敏体系中的应用,该例充分展示了折流式旋转床的独特优势。     

超重力精馏过程传热传质机理研究

以波纹丝网为填料,以立式逆流超重力装置为主要设备,应用热量传递与质量传递理论,建立了超重力精馏装置内气、液温度分布的数学模型;以转子内半径29 mm、外半径63 mm、轴向高度32mm、内置直径1.6 mm、空隙率0.85、比表面积1 750 m2/m3的波纹丝网为填料的超重力装置为精馏设备,以乙醇-水为物系,在常压、室温进料、原料流量20 L/h、原料乙醇质量分数20%、转速800 r/min-1、回流比为1的操作条件下,对模型进行了检验。精馏段气相温度的实测值与模型计算值的偏差为1.41%,提馏段外半径的实测值与模型计算值的偏差为3.87%。     

高效旋转精馏床的传质性能

以乙醇-水溶液为物系,以不锈钢波纹丝网为填料,在超重力因子为20~120、原料流量0.925~1.851 mol/h、回流比1.5~4.0、原料摩尔分数0.2425、室温进料和常压操作条件下,考察了高效旋转精馏床(HERDB)运行情况与传质性能。结果显示:①高效旋转精馏床运行平稳;②高效旋转精馏床的理论塔板数随超重力因子、原料流量和回流比的增大而增加;③在实验操作条件下,高效旋转精馏床传质单元高度为9.6~65.2 mm。与实验超重力精馏设备相比,高效旋转精馏床的等板高度大于实验室超重力精馏设备,说明存在放大效应。     

超重力精馏技术应用进展

本文重点介绍了超重力精馏技术的工作原理,并结合实际讨论了超重力精馏技术的应用,展望了该技术的发展前景。     

两级分离式超重力精馏实验研究

在常压下以乙醇/水体系为研究对象进行了两级分离式超重力精馏中试。分别考察了超重力因子β、回流比R、原料液流量F对整个系统、精馏段和提馏段理论塔板数(NTP)的影响。在中试实验的基础上建立了超重力精馏的传质数学模型,并应用逐步回归法分析得出了对超重力精馏传质显著性影响由高到低依次为:馏出液摩尔分率、超重力因子、回流比、馏出比、进料摩尔分率。     

超重力旋转床中的传质研究

超重力旋转床是８０年代出现的新型传质设备，该设备利用远大于重力的离心力，极大地强化了气液或液固间的接触，增强了传质效果。在相同的传质条件下，与重力场中的设备相比，该设备的体积小、操作强度大、体积传质系数ＫＬα大，可广泛适用于各种气液传质，也适用于液固传质。理论研究由传统的重力作用下的传质发展到超重力场作用下的传质。本文对近年来关于超重力旋转床中的薄膜厚度、比表面积、传质系数等的研究结果作了综述、分     

超重力减压间歇精馏的传质性能

以不锈钢波纹丝网为填料,应用超重力减压精馏间歇全回流操作分离乙醇/水共沸物系。考察了进料乙醇质量分数x_f为50%~95%、操作压力P为101.33~11.33kPa和超重力因子β为20.90~130.64时乙醇-水体系的传质性能。实验中设备运行稳定并且单级旋转精馏床传质性能随着超重力因子β的增大先增强后减弱,随着压力P的减小和进料浓度x_f的增加而增强,并在P=11.33kPa时分离高浓度原料时打破共沸点。与相同条件下传统填料塔相比,分离效果明显高于传统塔,且HETP为7.94~14.20mm,仅为传统塔的1/6~1/4,传质性能显著增强。并对能耗进行分析,超重力装置由于自身体积小等优点便于达到所需真空度,能耗降低明显。     

超重力法脱除气体中硫化氢

采用超重力设备--旋转填料床替代传统湿法脱硫工艺中的脱硫塔,以PDS为脱硫催化剂,对工业过程中产生的含硫化氢气体进行了脱硫实验研究,考察了气液比、转速、碱废、温度、PDS含量等对脱硫率的影响规律.在适宜的条件下,获得了99.0%以上的脱硫率.与塔式脱硫技术相比,该技术具有脱硫效率高、液气比小、脱硫设备体积小等优点.     

超重力精馏传质过程强化理论分析

超重力精馏技术是一种新型的过程强化精馏技术,文中通过实验与理论分析,探讨其传质过程强化的作用机理。以乙醇/水为物系,多级旋转填料床为主要设备,在常压操作条件下,进行超重力精馏实验研究。在超重力因子为31—196,原料流量为15—30 L/h,原料摩尔分数为0.089 1—0.283 1,回流比为1.0—2.5的操作条件下,超重力装置的理论塔板高度为12.7—152 mm,比传统精馏塔低1个数量级。通过分析流体在超重力装置内的流动状态,提出超重力精馏过程的传质原理及传质单元——液膜。通过理论分析,认为超重力精馏传质过程克服了双膜理论、渗透理论与表面更新理论中的瓶颈,是超重力精馏传质过程强化的根本原因。     

多级超重力精馏过程的传质性能

超重力精馏设备因具有体积小、能耗低且传质效率高的优势已引起人们广泛关注。文中以不锈钢波纹丝网为填料,以甲醇/水溶液为物系,在超重力因子β为21—131、回流比R为1.5—4.0、原料流量q为1.24—2.50kmol/h、原料摩尔分数xf为0.09—0.32、常压操作和室温进料条件下,考察多级超重力精馏过程的传质性能研究,并与其他超重力精馏填料的传质性能进行比较。研究表明:装有不锈钢波纹丝网填料的多级超重机在精馏实验过程中运行平稳;实验最佳操作条件为q=1.248 3 kmol/h,R=4,β=83.609 4,xf=0.090 3,精馏段、提馏段和整个系统的理论塔板数NTP分别为5.1,5.5和10.6;设备的理论塔板高度为37.6—58.4mm;塔顶、塔底分离效果可达97.6%以上和1%以下(质量分数),其传质效率优于常规塔设备及实验室设备。     

旋转填料床连续精馏实验研究

The performance of a rotating packed bed （RPter solutioB） with three kinds of packings was investigated using alcohol/wan under continuous distillation conditions at atmospheric pressure. The effects of average high gravity factor （β）, reflux ratio （R）, and feedstock flux （F） on mass-transfer in distillation were examined separately. Experimental results indicated that the total number of theoretical units （NTU） of RPB increased with β, R, and F.Of the three kinds of packings, the wave thread packing of stainless steel （Packing-Ⅲ）-had the best mass transfer efficiency with the height equivalent of a theoretical plate （HETP） of approximately 7.35 mm- 23.58 ram, whereas the corrugated disk pacing of stainless steel,（Packing Ⅰ） had the worst one with the HETP of about 13.4 mm-48.07 mm.Correlations were cleveloped to describe the mass transfer efficiency for packings Comparing.experimental data with the data calculated by correlation, the average deviate obtained for each packing was 0.72%, 1.98%, and 2.7%, respectively, implying that the accuracy of correlations developed was reasonable.     

超重力场内气液传质强化研究进展

气液传质过程广泛存在于化学工业当中。气液传质强化技术的研究, 对缩短工艺流程、缩小设备尺寸、降低投资和运行成本等具有重要的意义。以旋转床为核心装备的超重力技术, 是气液传质过程强化的有效技术之一。经过30多年的发展, 超重力过程强化技术在基础和应用研究方面都取得了长足的进展, 特别是在受混合和传递限制的过程中得到广泛应用。本文从旋转床转子结构出发, 综述了整体旋转式、双动盘式、动静结合式等转子结构的超重力旋转床气液传质强化的研究进展和理论成果, 并展望了超重力旋转床气液强化传质的发展方向。     

超重力法脱除变换气中的CO2

用N2和CO2的混合气体模拟变换气,采用苯菲尔溶液为吸收液进行了超重力法脱除CO2的实验研究,考察了反应温度、系统压力、超重力水平、气液比对反应器出口CO2含量的影响。实验结果表明:随着温度的升高和超重力水平的增强,反应器出口CO2含量先降后升;随着压力的升高,反应器出口CO2含量逐渐降低;液体流量一定时,随着气液比的增大,反应器出口CO2含量逐渐升高。     

A two-stage blade-packing rotating packed bed for intensification of continuous distillation

A two-stage blade-packing rotating packed bed(TSBP-RPB) was designed and developed for the intensification of continuous distillation. The mass transfer parameters of the TSBP-RPB were investigated using a chemisorption system. Continuous distillation experiments were conducted in the TSBP-RPB by the methanol–water binary system. Experimental results showed that values of the effective interfacial area and liquid-side mass transfer coefficient of the TSBP-RPB were 93–337 m~2·m~(-3) and 0.05–0.19 cm·s~(-1), respectively. The height of equivalent theoretical plate(HETP) of the TSBP-RPB ranged from 1.9 to 10 cm. Moreover, the TSBP-RPB is easy to be manufactured, which shows great potential for the application of continuous distillation.     

氧化度对超重力场净化硝烟效率的影响

针对两级旋转填料床强化吸收NOx过程中存在第二级效率低的问题,在两级间设立氧化塔,考察硝烟中NOx的脱除率随氧化度、超重力因子、喷淋密度、气速的影响规律。实验结果表明:NOx浓度越高,达到较高氧化度的时间越短;NOx浓度较低时,氧化度达到50%的氧化时间比较短,但要达到90%则需要较长氧化时间;不同超重力因子、喷淋密度、气速等条件下其脱除率均随氧化度的增加而增加;在较高NOx浓度和氧化度下,脱除率高于常规吸收平衡值的5%。     

超重力旋转填充床用于高黏聚合物脱挥的研究进展

针对高黏聚合物体系脱挥过程的特点,指出聚合物脱挥技术推广的关键是开发高速表面更新的新型高效传质设备。工业上常规的脱挥设备存在不同的使用限制,本文提出了设计新型旋转填充床用于高黏聚合物脱挥的可能性,并类比螺杆挤出机结构介绍其脱挥机理。结果表明,相比常规的脱挥设备,旋转填充床脱挥效率高,能耗低。采用该技术对丙烯腈系聚合物进行两次循环脱挥处理,丙烯腈脱除率达到99%以上。在脱挥过程中,解吸的挥发分气体在第一时间离开填料层,并迅速由真空泵抽走,防止了挥发分的二次溶解。