超重力旋转填料床应用研究进展

超重力旋转填充床

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刁金祥等超重力旋转填料床应用研究进展综述

综述

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超重力旋转填料床应用研究进展

刁金祥刘有智焦纬洲章德玉康荣灿

(中北大学,山西省超重力化工工程技术研究中心,太原"*""&%)

摘要

介绍了超重力旋转填料床的应用研究进展,列举了部分实际应用实例,并说明了其

在工业上的应用潜力。超重力旋转填料床具有传质效率高、能耗低、占用空间小、运行成本低和操作方便等优点,已广泛应用于蒸馏、吸收、脱气、萃取等各种化工单元操作。关键词

超重力旋转填料床;化工单元操作;应用;进展

中图分类号

OP"&%0)文献标识码Q文章编号%""#$#)!(R!""#S"%$"":)$":

超重力旋转填料床技术是一种新型强化传递过程的技术,通过高速旋转的床体产生强大的离心力场模拟超重力环境,气$液、液$液和液$固!相在超重力环境下的多孔介质或孔道中流动接触,巨大的剪切力将液体撕裂成微米至纳米级的液膜、液丝和液滴,微观混合和传质过程得到极大强化,单位设备体积的生产效率与传统塔设备比较,提高了%’!个数量级。

超重力旋转填料床技术是一个全新的技术领域,其独特的性能和特点使其显示出了其巨大的发展潜力和应用前景。该新颖技术的应用可大幅地缩小传统工厂的规模,使其朝微型化及室内化的方向发展,且对众多工业领域产生革命性的变化。近年来,国内外科技工作者竞相对超重力旋转填料床技术进行了卓有成效的研究,本文针对该技术在蒸馏、吸收、脱气、萃取等化工单元操作方面的应用研究作一介绍。

烷$庚烷体系作为实验介质。转子内径%/0&12,外径#"12,填料轴向厚度%&12。填料比表面积为孔隙率"0(!。处理量为(546,旋转填料!0&32!42*,

床转速&""’%"""74289。研究结果表明,在实验操作条件下,该装置的传质单元数在:’#之间,也就是说,传质单元高度在*’&12左右-!.。

林佳璋等在常压下选用甲醇和乙醇分离系统以全回流蒸馏进行试验。结果显示,填料厚度)0#12,约有%0:至!0(个理论板数的分离效率,相当于传质单元高度约为*’#12之间。

栗秀萍以乙醇$水为体系在超重力旋转填料床中进行了精馏段全回流的研究。试验结果为,理论板数&0&,传质单元高度最小为(0&22-*.。

陈文炳也进行过超重力技术应用于精馏过程的研究,以乙醇$水为体系,得到的传质单元高度为:

12左右-:.。

这些结果远高于目前分离效率较高的丝网填料塔,进一步证明超重力旋转填料床技术具有非常高的传质效率,并可广泛应用于蒸馏单元操作。但是,传统的精馏塔分成精馏段和提馏段,普通结构的旋转填料床一台只能作为精馏塔的一段,或是精馏段,或是提馏段。如果在一台旋转填料床中完成全部精馏提馏操作,则需要对旋转填料床进行特殊设计。

!蒸馏

%()*年+,+公司使用!个超重力旋转填料床,将系统分成提馏与精馏!段,并搭配再沸器与冷凝

器,形成一套完整的蒸馏系统,应用于乙醇与异丙醇分离和苯与环己烷分离-%.。传质单元高度较传统填料塔下降!个数量级,极大地降低了投资和能耗。此套系统已经连续成功地运转数千小时,肯定了该技术的工程与工艺可行性。

美国得克萨斯州的奥斯汀大学,建立了一套半工业装置来考察旋转填料床的精馏特性,使用环己

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