超重力旋转床中气液传质性能的研究进展

超重力旋转床是一种强化化学工业过程的新型反应器,利用高速旋转填料所产生的离心力来模拟超重力环境,液体在高分散、高湍动、强混合以及界面的快速更新下与气相以极大的相对速度在填料的弯曲孔道中进行逆向接触,极大地强化了气液传质过程而不液泛。对影响超重力旋转床气液传质效果的因素,如填料、转子转速以及气/液体流量等进行了综述,并在此基础上,介绍了典型的气液传质理论和近年来国内外对超重力旋转床中气液传质理论及气液传质模型的研究进展,最后对超重力旋转床气液传质的强化技术进行了展望。     

超重力旋转填料床在聚合物脱挥中的应用研究

介绍了超重力旋转填料床在聚合物脱挥中的作用原理和基础理论研究及该技术在聚合物脱挥方面的应用。     

静态导流板式旋转填料床的结构设计及其传质效果研究

在以增大端效应区为手段的旋转填料床(RPB)基础上设计了一种新型结构的RPB,即静态导流板式RPB,通过在主体填料区设置静态导流板,使周向运动的液体重新获取径向上的速度分量,液体重新被切割,产生第二端效应区,从而使气液传质效果得到加强。在脱碳实验中,对比静态导流板4种不同安装方式下的传质效果,结果表明,当导流板弧面切线方向与外填料垂直时,传质效果最好;CO2-Na OH气液传质实验的结果表明,安装静态导流板时设备的脱碳率比传统的满填料转子高5%左右,比未安装导流板时高10%左右;在H2S-CO2-MDEA的竞争反应体系中,H2S的脱除效率较高,选择因子较大,脱硫效率大于99.8%,净化气中H2S体积分数低于0.002%,同时选择性因子高达13.5。     

超重力旋转床转子填料形状对传质系数的影响

以水吸收空气中的丙酮为体系,不锈钢丝网为填料,实验研究了超重力旋转床转子填料形状对体积传质系数的影响。考察了转子形状在不同转速n、气量Vg、液量VL下的吸收效果。研究结果表明:在转速为630 r/min,液量为100 L/h,气量为2 m3/h时,薄转子是厚转子单位体积填料体积传质系数的2.1倍;在转速为630 r/min液量为100 L/h,气量为2.5 m3/h时,薄转子是厚转子单位体积填料体积传质系数的2.3倍;说明在填料体积相近的情况下,转子填料做成半径大、厚度小的形状,有利于传质过程。     

多级雾化超重力旋转床能耗的建模及实验

通过理论分析建立了多级雾化超重力旋转床能耗的数学模型，利用传热强化与过程节能教育部重点实验室开发的多级雾化超重力旋转床设备，采用电度表测量功耗的方法验证了该模型，从实验数据中归纳出了总能耗的计算式。实验结果表明：多级雾化超重力旋转床的能耗受气流量的影响很小，而受液流量、旋转床转速、转子转动方式及转子结构的影响较大；减少转子转动摩擦阻力并选用优良的转动方式可以显著降低总能耗。实验结果证明了多级雾化超重力旋转床能以较少能耗来获取过程传递的极大强化。     

多级雾化超重力旋转床中气液传质实验研究

利用传热强化与过程节能教育部重点实验室开发的多级雾化超重力旋转床，采用化学吸收的方法测定了其在不同操作条件下的体积传质系数，并根据双膜理论建立了旋转床中气液两相之间的传质模型．实验结果表明，多级雾化超重力旋转床气液两相间的体积传质系数随气液流量的增加而增大．文中还从实验数据中归纳出了液滴内的传质系数方程，指出丝网层的雾化使液滴在离心力的作用下高速旋转进入雾化区，由于液滴内循环非常剧烈，从而使多级雾化旋转床的液滴内传质系数较高．     

旋转填料床,一种新型高效气液传质传热装置

回顾了旋转填料床这种新型高效气液传质传热装置近年来的进展及特性,应用,报道了本实验室有关的研究结果。     

折流型填料式烟气脱硫用超重力旋转床设计

文章对折流型填料式烟气脱硫用超重力旋转床进行了整机结构设计和零部件设计与选型,主要包括外壳、气液管道、转子、转轴、电机选型和密封系统设计等。超重力旋转床的核心结构是动静组合式转子,动盘由动盘底座和多孔板焊圈组成,动盘直径200 mm,由电机带动旋转;静盘由静盘底座和无孔焊圈板组成,固定在外壳上。动盘和静盘配合被外壳包裹形成折流型内腔,为气体和液体在超重力作用下充分混合提供反应空间。     

新型多级逆流式超重力旋转床精馏性能研究

针对基于传统旋转填料床(RPB)和折流旋转床(RZB)开发的一种新型多级逆流式超重力旋转床(MSCC-RPB),在常压下通过以乙醇-水为研究体系的连续精馏实验对MSCC-RPB的精馏性能进行了研究。分别考察了旋转床转速(N)、进料浓度(xF)、进料热状况(q)、回流比(R)对MSCC-RPB的理论塔板数(NT)的影响规律。结果表明:MSCC-RPB的NT随N的增加先增大后减小,随xF的增加变化不大,随q的增加而增大,随R的增加而增大;在实验考察范围内,最佳操作转速为800r/min,MSCC-RPB理论塔板高度在19.5～31.4mm之间;与传统两台RPB连续精馏的理论塔板高度相当,与RZB相比传质效率提高近一倍且最佳转速更低。     

利用超重力机内滞液现象提高气-液反应过程效率初探

滞液现象是指通过液位控制而使超重力机底部形成积液的现象。初步研究结果表明,滞液现象显著改善了旋转填充床(RPB)内众多气-液反应过程的效果。在臭氧处理有机废水时,滞液现象不仅可以显著提高臭氧的吸收率,而且使得COD的去除率提高了1倍,一级RPB可以达到与无滞液时三级RPB串联处理接近的COD去除效果;在采用臭氧氧化亚硫酸铵时,利用滞液现象可以使亚硫酸铵完全氧化为硫酸铵的时间缩短40%以上;在利用NaOH溶液吸收HCl时,滞液现象可以使HCl的吸收率从85.1%提高至98.5%;利用羟乙基乙二胺吸收CO₂,滞液现象则可以使其吸收率从33.4%提高至77.8%。对滞液现象的强化机制分析表明,该现象通过提高气-液传质系数改善了传质效率,并通过延长液相物料在超重力设备内的停留时间改善了气-液反应效果。合理利用滞液现象可望将超重力技术的应用拓展至众多受限于反应动力学的过程中。     

错流型超重力旋转床中液滴的运动及二维建模

从气体的流场和液滴的碰合出发，用液滴粒径－位置联合分布模型描述了液滴群运动的特征；在此基础上，提出了错流型超重力旋转填料床中液滴的二维运动模型。模型物理意义明确，不含有可调动参数。模型计算得到的液滴的相界面积与实验实测值的误差在10％以内。     

多级雾化超重力旋转床中液滴运动及三维模型

从气体的流场、液滴的碰合出发，用液滴粒径-位置联合分布模型描述了液滴群运动的特征，并在此基础上提出了多级雾化超重力旋转床中液滴运动的三维模型，该模型物理意义明确，不含有可调动参数，采用四阶龙格-库塔法进行计算，其模型计算值与实验实测值相吻合。     

同心环波纹碟片旋转床制备纳米碳酸钙

利用同心环波纹碟片式超重力旋转床制备粒径范围在20~30 nm的纳米碳酸钙样品,并对影响其生成的因素进行了研究.实验结果表明:纳米碳酸钙的粒径随转速、气流量、气相中CO2的含量、晶形控制剂用量的增加而减小,在Ca(OH)2浓度较低的条件下,粒径随Ca(OH)2浓度的增加而减小;反应时间随转速、气流量、CO2含量的增加而减小,随晶形控制剂用量的增加而增加;在旋转床转速约为1 100 r/min、CO2含量约为40%(体积分数)、晶型控制剂用量为Ca(OH)2质量的0.5%时,产品的粒径较小,反应的时间较短,是反应的最佳操作点.     

旋转填充床技术用于烟气脱硫试验研究

以水、氢氧化钙和氢氧化镁悬浮液为吸收剂,在旋转填充床内进行了烟气脱硫实验．着重研究了吸收液流量、吸收剂浓度、进气SO2浓度和旋转床转速对传质速率的影响,分析了各因素对SO2传质速率产生影响的原因．结果表明,在确定的实验条件下,碱性悬浮液吸收SO2的传质速率是纯水的3—4倍,增大吸收液流量和旋转床转速可使SO2的传质速率得到极大的提高．     

两段式喷煤填充床内煤粉分布规律的试验研究

根据相似原理建立了1∶25的二维冷态填充床模拟高炉喷吹煤粉,通过试验比较了一段式喷煤和两段式喷煤条件下填充床内煤粉的分布规律和压差变化.结果表明:煤粉主要堆积在填充床下部,随高度的增加,煤粉的堆积量呈下降趋势.第二段喷入的煤粉大部分堆积于填充床边缘区域,中心区域堆积的煤粉主要为风口喷入.在喷煤量相同条件下,两段式喷煤时模型高度方向上煤粉分布更加均匀,填充床透气性得到改善;两段式喷煤与一段式喷煤相比,填充床内总压差下降了约29%,主要是填充床下部的压差显著降低;第二段喷入填充床内的煤粉对填充床上部的压差影响不大.