超重力場(chǎng)精餾技術(shù)(杭州).ppt

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超重力場(chǎng)精餾技術(shù) 計(jì)建炳浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院2010年8月杭州 起源 1970年代末期美國太空計(jì)劃征求微重力場(chǎng)研究項(xiàng)目 英國ICI新科學(xué)研究小組提出 原理 利用離心力場(chǎng)代替重力場(chǎng) 離心力可以達(dá)到重力的數(shù)百至數(shù)千倍 因此被稱為超重力 國外稱為Higee 超重力技術(shù)原理 世界上第一個(gè)超重力旋轉(zhuǎn)床專利 英國ICI公司Ramshaw教授在1981年申請(qǐng)了世界上第一個(gè)超重力旋轉(zhuǎn)床專利 采用超重力來提高氣液相間接觸面積和傳質(zhì)速率 設(shè)備的尺寸極大縮小 不易液泛 可采用高比表面積填料 摘自 MassTransferApparatusandItsUse PatentEP0002568 Ramshaw C 1979 填料式超重力床 Glitsch公司超重力床用于精餾操作 摘自 Higee astatusreport Fowler R 1989 Glitsch公司購買ICI公司的超重力旋轉(zhuǎn)床專利 開始了超重力旋轉(zhuǎn)床在精餾操作中的研究與應(yīng)用 旋轉(zhuǎn)床 再沸器 Glitsch公司超重力旋轉(zhuǎn)床用于精餾塔改造 常規(guī)精餾塔高度可觀如對(duì)常規(guī)精餾塔改造 增加塔板數(shù)或填料層高度 難以實(shí)現(xiàn) 摘自 Higee astatusreport Fowler R 1989 Glitsch公司超重力床用于精餾塔改造 摘自 Higee astatusreport Fowler R 1989 超重力旋轉(zhuǎn)床用于精餾塔改造 可以在不增加塔高的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)增加塔板數(shù)或填料層高度的目的 超重力旋轉(zhuǎn)床的優(yōu)點(diǎn) 傳質(zhì)效率 通量非常高 不易液泛 液速非常高 適于高粘度物料的處理 微觀混合程度很大 適于制備納米粉體材料 持液量很小 適于貴重 有毒物料的處理 氣液停留時(shí)間極短 適于熱敏物系的分離 轉(zhuǎn)子可自清洗 適于含固 結(jié)垢物料處理 安裝方向隨意 抗顛簸 可安裝于運(yùn)動(dòng)物體 折流式與填料式超重力床結(jié)構(gòu)對(duì)比 單層折流式超重力床結(jié)構(gòu) 1 動(dòng)盤 2 動(dòng)折流圈 3 氣體進(jìn)口管 4 靜折流圈5 靜盤 6 氣體出口管 7 液體進(jìn)口管 8 中間進(jìn)料管 9 殼體 10 液體出口管 11 轉(zhuǎn)軸 兩層轉(zhuǎn)子的折流式超重力床結(jié)構(gòu) 1 動(dòng)盤 2 動(dòng)折流圈 3 氣體進(jìn)口管 4 1 2 3 液體進(jìn)口管 5 靜盤 6 靜折流圈 7 氣體出口管 8 導(dǎo)流管 9 回流管 10 殼體 11 液體出口管 12 轉(zhuǎn)軸 三層轉(zhuǎn)子的折流式超重力床結(jié)構(gòu) 液體 轉(zhuǎn)子中心 折流圈 外緣 離心力 氣體 轉(zhuǎn)子外緣 折流圈 中心 壓力 氣液兩相在轉(zhuǎn)子內(nèi)總體呈逆流流動(dòng) 在動(dòng) 靜折流圈之間的通道中 氣液呈錯(cuò)流 逆流接觸 折流式超重力床的氣液傳質(zhì) 上板靜止下板旋轉(zhuǎn) 可省掉1個(gè)動(dòng)密封 上動(dòng)密封 設(shè)備可靠性提高上板靜止 進(jìn)料口可設(shè)置在上板任意位置 實(shí)現(xiàn)中間進(jìn)料 因而可用于連續(xù)精餾過程轉(zhuǎn)子的氣液接觸元件為折流圈 因此不需要中心進(jìn)料的液體分布器 防堵塞的能力強(qiáng)轉(zhuǎn)子內(nèi)氣液以 S 形路線通過折流圈 流動(dòng)路徑增長 有利于提高傳質(zhì)效率可以方便地在一個(gè)殼體內(nèi)實(shí)現(xiàn)多轉(zhuǎn)子同軸串連 理論塔板數(shù)可成倍提高 折流式超重力床的特點(diǎn) 壓降 Pvs 氣相流量Q 壓降 Pvs 液相流量L 折流式超重力床流體力學(xué)性能 壓降 Pvs 轉(zhuǎn)速n 平均壓降 Pvs 氣相負(fù)荷F 折流式超重力床流體力學(xué)性能 功耗Pvs 氣相流量Q 功耗Pvs 液相流量L 折流式超重力床功率特性 功耗P隨氣相體積流量Q 液相體積流量L和轉(zhuǎn)速n的增大而增大 但P對(duì)Q變化不敏感 對(duì)L和n變化敏感 因此L和n是RZB功耗的主要決定因素 功耗Pvs 轉(zhuǎn)速n 折流式超重力床功率特性 折流式超重力床傳質(zhì)性能轉(zhuǎn)子直徑750mm 甲醇 水物系 常壓 全回流 回流液量增大 NT下降 轉(zhuǎn)速增加 NT增大 每個(gè)理論級(jí)壓降vs 氣相負(fù)荷F 折流式超重力床傳質(zhì)性能 精餾流程 折流式超重力床的精餾流程 酒精精餾裝置 甲醇精餾裝置 ZG750 型和 型設(shè)備無水乙醇精餾操作現(xiàn)場(chǎng) 折流式超重力旋轉(zhuǎn)床的工業(yè)應(yīng)用 ZG750 型三臺(tái)用于物料連續(xù)精餾操作現(xiàn)場(chǎng) 甲醇 水系統(tǒng)精餾實(shí)例 甲醇 水體系常壓轉(zhuǎn)速 1000rpm三層轉(zhuǎn)子 轉(zhuǎn)子直徑 750mm殼體直徑 830mm 殼體高度 800mm回流比1 5進(jìn)料甲醇質(zhì)量濃度 70 餾出液甲醇質(zhì)量濃度 大于99 8 釜液甲醇質(zhì)量濃度 小于0 2 餾出液流量 500kg h全塔理論板 16 精餾段理論板 11 6對(duì)應(yīng)常規(guī)填料塔 塔高10m 塔徑600mm 乙醇 水體系常壓轉(zhuǎn)速 1000rpm兩層轉(zhuǎn)子 轉(zhuǎn)子直徑 620mm殼體直徑 700mm 殼體高度 600mm回流比 2 5進(jìn)料乙醇質(zhì)量濃度 45 餾出液乙醇體積濃度 大于95 釜液乙醇質(zhì)量濃度 小于0 5 餾出液流量 470kg h 乙醇 水系統(tǒng)的精餾實(shí)例 折流式超重力床RZB與填料塔PB的尺寸對(duì)比 折流式超重力床與填料塔的對(duì)比 折流式超重力床與填料塔的對(duì)比 折流式超重力場(chǎng)旋轉(zhuǎn)床代替精餾塔使用現(xiàn)場(chǎng) 高粘度熱敏物系汽提脫甲醇 氣提工藝用于反應(yīng)過程的應(yīng)用前景 產(chǎn)品 溶劑A 脫溶劑A蒸餾 加溶劑B反應(yīng) 脫溶劑B蒸餾 加溶劑C反應(yīng) 脫溶劑C蒸餾 產(chǎn)品 溶劑A 溶劑B蒸汽 RZB 溶劑A B汽相 產(chǎn)品 溶劑B 溶劑C蒸汽 RZB 溶劑B C汽相 折流式超重力床工業(yè)應(yīng)用業(yè)績 折流式超重力床工業(yè)應(yīng)用業(yè)績 折流式超重力床工業(yè)應(yīng)用業(yè)績 折流式超重力床工業(yè)應(yīng)用業(yè)績 折流式超重力床應(yīng)用于精餾的優(yōu)點(diǎn) 高度低 體積小 占地面積小 安置靈活 可以減少設(shè)備制造和附屬設(shè)施耗材 操作和維修方便 避免了高空作業(yè) 車間溶劑可以就地回收 反應(yīng)中間產(chǎn)物提純方便 減少廠內(nèi)物流量 簡(jiǎn)化管理模式 可實(shí)現(xiàn)分布式的生產(chǎn)管理和物流模式 折流式超重力旋轉(zhuǎn)床相關(guān)的科研成果 發(fā)明專利證書 折流式超重力場(chǎng)旋轉(zhuǎn)床裝置 專利號(hào)ZL01134321 4 授權(quán)日2004 11 10 發(fā)明專利證書 多層折流式超重力旋轉(zhuǎn)床裝置 專利號(hào)ZL200510049145 1 授權(quán)日2007 07 11 美國發(fā)明專利申請(qǐng)受理通知書 Equipmentofmulti rotorszigzaghigh gravityrotatingbeds 專利號(hào)US7344126B2 授權(quán)日2008 03 18 相關(guān)的專利 主要資助情況 浙江省科技廳重大項(xiàng)目 經(jīng)費(fèi)100萬 2002C11032 科技部科技型中小企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新基金 經(jīng)費(fèi)140萬 07C26213300465 獲獎(jiǎng)情況 浙江省高校優(yōu)秀科研成果獎(jiǎng)一等獎(jiǎng) 2007 中國石油和化學(xué)工業(yè)協(xié)會(huì)科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng) 2008 高?？茖W(xué)研究優(yōu)秀成果獎(jiǎng)技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)二等獎(jiǎng) 2009 浙江工業(yè)大學(xué)