超重力旋转床填料结构研究进展

超重力技术研究,超重力机,超重力旋转床运用资料

第6期焦纬洲等:超重力旋转床填料结构研究进展67

超重力旋转床填料结构研究进展

焦纬洲,刘有智,祁贵生

(中北大学山西省超重力化工工程技术研究中心,太原

030051)

摘要:过程强化是近年来国内外科技工作者的研究热点,超重力技术作为一种过程强化的新技术正是在这样的背景下产生的。文中综述了超重力场散装填料和规整填料结构的研究进展,对该领域的研究进行了分类和细致的描述,并对其流体力学和传质性能进行了论述。对比散装填料,规整填料结构的研究开发将是今后旋转床填料结构研究的发展方向。

关键字:超重力;旋转填料床;散装填料;规整填料中图分类号:TQ053

文献标识码:A

文章编号:1001-9219(2008)06-67-05

早期的化工过程强化往往以硬件为主。以化工塔器为例,高效塔板、规整填料和散装填料的发明层出不穷,尽管它们的性能不断提高,但化工过程强化的目标只停留在使已有设备挤出百分之几的效率,不能满足于渐进式的变革。近年来,化工过程的强化更加强调硬件和软件的结合,更加强调科技创新,以追求在生产能力不变的情况下,在生产和加工过程中运用新技术和设备,极大地减小设备体积或者极大地提高设备的生产能力,显著地提高效率。化工过程强化目前已成为实现化工过程的高效、安全、环境友好、密集生产,推动社会和经济可持续发展的新兴技术,美、德等发达国家已将化工过程强化列为21世纪化学工程优先发展的三大领域之一。

超重力技术正是在这样的背景下应运而生的,其原理是利用高速旋转的填料转子产生的强大离心力来模拟超重力环境,在此环境中气液传质过程得到了极大强化,液体被高速旋转的填料转子切割成液丝、液滴和液膜等形式,其传质效率比传统塔设备高1~2个数量级,从而缩小设备尺寸、简化工艺流程路线、降低投资成本和运行操作费用。目前超重力技术已在能源、化工、环保等方面得到了较好的应用[1-3]。

1填料的作用

填料作为超重力旋转床的心脏部件,是气液高

效传质的场所(或媒介)。填料对超重力装置的动平衡性、流体力学、传质性能、使用寿命都有着重要的影响;填料性能的好坏直接关系到超重力技术的传质效率、应用范围和应用前景。

由于研究超重力技术时间还很短,填料结构的研究还很不完善,其填料结构明显区别于传统塔填料。对于填料结构来说:填料结构的材质、开孔率、孔径、板厚、空隙率和堆积密度等一系列参数将会影响液体在填料层中的成膜效果、压降大小和液膜厚度等流体力学性能;填料比表面积的大小、雾化性能的优劣和润湿性能的好坏将直接影响其传质性能;填料几何对称性的好坏将直接关系到设备的动平衡性和使用寿命;填料空隙率的高低和堆积密度的大小等将影响功耗性能;填料的结构、材质、空隙率、填料堆放方式等会影响到填料的堵塞问题。

2与传统塔填料的区别

超重力旋转床作为动设备,不仅要求填料结构

在安装时需要良好的动平衡性和较好的几何对称性,而且在长期运转的过程中须保持良好的动平衡性和几何对称性,而塔填料作为静态设备对动平衡性的要求不高,只要求在安装时达到几何均匀即可,在运行过程中基本不会变形。由于超重力旋转床高速旋转产生巨大剪切力,使得液体在填料中以液膜、液丝和液滴等形式存在,旋转填料中的持液量小和泛点气速高,导致旋转床中可以利用高比表面积的填料,而填料塔中由于液膜较厚,使得填料

收稿日期:2008-06-03;基金项目:国家自然科学基金项目(No.20576128),山西省自然基金资助项目(No.20051015),山西省研究生优秀创新项目(No.20081015),中北大学青年科学基金资助项目(No.20080404);作者简介:焦纬洲(1981-),男,博士生,主要从事超重力旋转填料床基础应用研究,发表论文7篇,EI收录4篇,国家专利2项,省科技进步二等奖1项,电话13934659076,电邮jwz0306@http://www.mianfeiwendang.com。

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