2008超重力旋转填料床最新研究进展
超重力技术研究进展2
超重力技术研究进展杨致芬,郭春绒 (山西农业大学文理学院,山西太谷030801)摘要 介绍了超重力技术的作用原理,概述了其研究进展,并详细阐述了其在制造纳米材料、环境工业、生物化工、作物育种等方面的应用。
关键词 超重力技术;作用原理;研究进展;作物育种中图分类号 T Q 051 文献标识码 A 文章编号 0517-6611(2008)20-08432-04Research Progress of H i gh Grav ity TechnologyYANG Zhi 2fen et a l (College of A rts and Science,Shanxi Agricultural University,Taigu,Shanxi 030801)Abstract Action p rincip le of high gravity technol ogy was reviewed,and its research p r ogress was introduced .App licati on of high gravity technology in making nanometer materials,envir onmental industry,biochem ical industry and crop breeding was expatiated .Key words H igh gravity technology;Acti on p rinci p le;Research p rogress;Cr op breeding基金项目 山西农业大学科技创新基金(2004081),山西自然科学基金(20031067)资助。
作者简介 杨致芬(1975-),女,山西太谷人,在读研究生,讲师,从事基础生物化学与分子生物学的研究。
收稿日期 20082002 超重力指的是在比地球重力加速度(9.8m /s 2)大得多的环境下,物质所受到的力(包括引力或排斥力)。
旋转床填料内支撑对气膜控制传质过程的影响
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峰 等口将 其 用 于纳 米 材 料 的合 成 。理 论 １
研 究 方 面 ，李 振 虎 ［ 用 不 同控 制 体 ４ １采 系 ，研 究 了其对 传 质 的影 响，证 明对 于
内支撑 ； 气膜 控制
文献 标识 码 ：Ａ
中图分 类号 ：Ｔ ２ ． Ｔ ０ １ ３ ＱＯ １ ； Ｑ ５． ４ １
１ 前
言
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旋 转床 是 一种 新 型 的传 质设 备 。它 可 显著 地强 化 传质 过程 ，并 具 有停 留时 间短 ｕ、微 观 混合 均 匀 、持 液 量 小 等优 １ 点 。从 原理 上讲 ，传统 的精 馏 、吸 收 、 解 吸 、除尘 、干燥 等单 元操 作都 可 采用 旋 转床 来代 替 塔设 备 。现今 ，旋 转 床 已 广 泛用 于许 多 工业 领域 。 例如 ， 在美 国 ，
液 膜控 制传 质 体 系 ，其 端效 应 区在 填料 内缘 ：相 反 ，气 膜 控制 传 质体 系 的端效
应 区在 填料 外缘 。在实 践 中 ，填 料 可极
． ３ ．
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实 验 流 程 图
１
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摘 要 ：采 用（ 空 气 ） 这 一典 型 的气 膜 控制 传质 体 系 ，研 究 了旋 转床 （Ｐ ） 氨＋ 一 水 Ｒ Ｂ 中填 料 内支撑 对 气膜 控 制传 质过 程
超重力旋转床转子结构与性能研究进展
CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS 2017年第36卷第10期·3558·化 工 进展超重力旋转床转子结构与性能研究进展陆佳冬，王广全，耿康生，计建炳（浙江工业大学化学工程学院，浙江省生物燃料利用技术研究重点实验室，浙江 杭州 310014）摘要：超重力旋转床自问世以来受到了广泛的关注，并已应用于化学工业之中。
目前，超重力旋转床转子结构的改进主要是根据其流体力学以及传质性能的要求不断地进行优化。
本文根据超重力旋转床转子结构的不同，将其分为填料式、板式和复合式3种类型，并据此介绍了不同类型超重力旋转床的转子结构特点和研究现状，并对其流体力学和传质性能进行了总结、对比和分析，指出了不同类型超重力旋转床转子的优点和可能存在的问题，对化工生产过程中超重力旋转床的选型以及转子结构的研究具有指导作用。
最后提出了超重力旋转床在应用方面研究的不足，并对其未来可能的发展方向进行展望，指出超重力旋转床转子结构的改进可以从填料和液体分布等方面进行研究，应用范围可以从装备集成方面进行拓展。
关键词：超重力旋转床；转子结构；填料床；流体力学；传质中图分类号：TQ051.1 文献标志码：A 文章编号：1000-6613（2017）10-3558-11 DOI ：10.16085/j.issn.1000-6613.2017-0334Research progress on rotor structure and performance of higeerotating bedLU Jiadong ，WANG Guangquan ，GENG Kangsheng ，JI Jianbing（Zhejiang Province Key Laboratory of Biofuel ，College of Chemical Engineering ，Zhejiang University of Technology ，Hangzhou 310014，Zhejiang ，China ）Abstract ：The higee rotating bed has drawn a wide attention since it was introduced. It has been applied in the chemical industries. Now ，the structural improvement of higee rotating bed is optimized according to the requirements on the hydrodynamic and mass transfer performance. In this paper ，based on different rotor structures ，the higee rotating bed was classified into three types ：packed rotating bed ，plate rotating bed and compound rotating bed. The rotor structure features and recent researches of different types of higee rotating beds were introduced and their hydrodynamic and mass transfer performance was analyzed and summarized ，the advantages and potential problems were pointed out. The results can be used as guidance for the selection of the rotating bed and the study of rotor structure in chemical production processes. Finally ，the insufficiencies of application research and the possible developmental direction of higee rotating bed were indicated. The improvement of the rotor structure of higee rotating bed can be achieved from the aspects of the packing and the liquid distribution ，and the application expansion from the aspect of the equipment integration was also suggested.Key words ：higee rotating bed ；rotor structure ；packed bed ；hydrodynamics ；mass transfer过程强化技术是指在完成生产目标的前提下，大幅减小设备体积以及数量，从而提高生产效率，减少污染，降低成本的一种技术。
旋转床超重力环境下多相流传递过程研究进展
旋转床超重力环境下多相流传递过程研究进展张建文;高冬霞;李亚超;陈建峰【摘要】旋转填充床作为一种高效的传质、分离与反应设备,在化工、环境保护、纳米材料制备、能源、制药等工业过程得到广泛应用.本文对旋转填充床超重力环境下,流体力学特性、传质性能、微观混合、多尺度传递特性等方面的研究进行了总结归纳.近年来,随着计算机科学与多相流传递过程的研究进展,对传递过程的研究也由实验手段为主转变为实验与数值模拟相结合的手段,对有关的数值模拟研究以及相应的多相流模型也予以总结描述.在此基础上,对旋转填充床超重力环境下多相流研究的未来发展提出了有关设想.%As a highly efficient equipment for mass transfer, separation and reaction, rotating packed bed (RPB) has been widely used in chemical engineering, environmental protection, nanomaterial preparation, energy engineering, pharmaceutical engineering and other industrial processes. In this paper, fluid mechanics, mass transfer, micro-mixing, multi-scale transfer in high gravity environment are reviewed. In recent years, with the advances in computer science and multiphase transfer process, the study on multiphase transport phenomena in RPB have evolved from experiments mainly to the combination of experiments and numerical simulation. The advance in the modeling of multiphase transport phenomena and the numerical simulation in RPBs are summarized. The direction and focus of future research on multiphase transport phenomena in high gravity environment are proposed.【期刊名称】《化工学报》【年(卷),期】2013(064)001【总页数】9页(P243-251)【关键词】旋转填充床;超重力环境;多相流传递;微观混合;多尺度现象;过程强化【作者】张建文;高冬霞;李亚超;陈建峰【作者单位】北京化工大学流体力学与传热研究室,北京100029;北京化工大学流体力学与传热研究室,北京100029;北京化工大学流体力学与传热研究室,北京100029;北京化工大学教育部超重力工程研究中心,北京100029【正文语种】中文【中图分类】TQ027.1引言1976年，英国帝国化学公司（ICI）Colin Ramshow教授等对微重力场下化工分离单元操作——蒸馏、吸收等的效果进行了研究，结果表明浮力因子接近零使传质过程严重受阻、液体表面张力起主导使液体团聚在一起不易分离；与此相反，在超重力环境下，液体的表面张力变得微不足道，且液体被巨大的剪切力撕裂为不同形态的微元，使相界面积增大，对传质非常有利［1］。
超重力旋转填料床应用研究进展
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行选择性吸收 8!9 的超重力旋转填料床装置:;<。 试验 操作条件为 &=! 质量分数 ">?@A$#@ ， 8!9 质量分数 反应控 ">!$@A;>%@。 8!9 与三元胺反应是瞬间反应， 制步骤是质子传递过程， 而 &=! 与三元胺反应相对 要缓慢，利用物料在旋转填料床中停留时间短的特 性，使胺对 ! 种酸性气体 8!9 和 &=! 进行选择性吸 收 8!9， 试验取得了很好的效果。同年 ? 月， B-*3C+’，
表% 超重力除尘设备与传统设备比较
质单元高度最低达 " 3&，单程吹脱率可达 2+4 ， " 次逆 流 吹 脱 ， 总 吹 脱 率 达 524 ， 出口氨含有量低于 国家排放标准， 使企业实现了清洁生产。 超重力旋转填料床技术与传统的技术对比具有 明显的环境效益和经济效益， 见 表 " 6!!7。 该 技 术 在 通过山西省科技成果鉴定。 "### 年，
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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
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。
化工过程强化的研究进展
临 界 、 等 极 端 操 作 条 件 去 完 成 常 规 条 件 下 难 以 进
行 的 生 产 过 程
微 波 是 一 种 高 效 、 能 、 便 节 时 的 特 殊 加 节 方
Ｃｈ ｍｉａ ｎｅ ｍｅ ａ ｅ ｅ ｃ ｌ ｔｒ ｄｉｔ Ｉ
随 着 新 膜 研 制 的进 展 ．其 与 化 学 反 应 过 程 的 进 一 步耦合 ， 以强 化 化 工 过 程 ． 计 新 型 反 应 器 将 成 为 设 膜 技 术 应 用 于 化 工 强 化 的 发 展 方 向
２ ２ 非 传 统 过 程 ．
息技术 。 程强化设 备主要 有超重力 旋转 填料床 、 过
文 章 编 号 ：６ ２ ８ （０ ０ ０ —０ １ — ５ １７ — １４ ２ １ ）８ ００ ５ ０ １
应 器等新 型反应器 。
１ 前 言
我 们 的生 活 与 化 学 工 业 息 息 相 关 。医 药 、 塑
２ 化 工 过 程 强 化 的 技 术
料 、 胶 、 油 等 都 是 化 学 工 业 制 造 的 ， 些 工 业 橡 汽 这 都 是 高 利 润 的 产 业 ， 国 民经 济 的 支 柱 ． 是 在 这 是 但
剂 损 失 等 问 题 ： 时 ， 于 膜 萃 取 相 中两 相 分 开 流 同 由
动 ．互 不 影 响 ． 因 而 使 萃 取 剂 的 选 择 余 地 大 大 放 宽 ． 且 还 可 避 免 逆 流 萃 取 中 的返 混 现 象 。 蒸 馏 而 膜
设 备 简 单 、操 作 方 便 并 几 乎 可 在 常 压 和 适 当 温 差
反应 器 、 反 应 器 和膜 反 应 器 等 ； 微 以及 化 工 过 程 强 化 目前 存 在 的一 些 问题 。
一种新型反应设备—旋转填料床技术及其应用
综 述 专论
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Ｉ ＮＣＥ ＆ ＴＥＣ Ｈ Ｎ０ ＬＯ Ｇ Ｙ Ｅ ＩＮ ＨＥ Ｍ Ｉ Ｃ ＣＡ Ｌ Ｎ Ｄ ＵＳＴ Ｒ Ｙ Ｉ
化 科 ，２ （： ５ 工 技０，４ ０ ３ ２ １ ） ００ ５
一
种 新 型 反 应 设 备
旋 转 填 料 床 技 术 及 其应 用 ＊
１ 旋 转 填 料 床 的 基 本 原 理
超 重 力 场 被 用 于 相 间 分 离 ， 论 在 日常 生 活 无 还 是 在 工 业 应 用 上 ， 已 有 相 当长 的 历 史 。但 作 都
为 一 项 特 定 的 手 段 用 于 传 质 过 程 的 强 化 ， 起 工 引
业界重视是 ２ ０世 纪 ７ ０年 代 后 期 出现 的 “ ｉｅ” Ｈｇｅ 。 理 论 分 析 表 明 ， 微 重 力 条 件 下 ， 于 ｇ ０ 两 相 在 由 一 ，
０ ０５ ） ３ ０ １
欧 阳 朝 斌 ， 有 智 ， 贵 生 刘 祁
（ 北工 学 院 化学 工 程系 ， 西 太原 华 山
摘
要 ： 转 填 料 床 技 术 是 一 种 突 破 性 的 过 程 强 化 新 技 术 ， 化 工 、 源 、 保 、 料 、 物 化 工 等 工 旋 在 能 环 材 生
导 致 相 间 质 量 传 递 效 果 很 差 ， 离 无 法 进 行 。反 分
旋 转 填 料 床 技 术 进 行 开 发 和 研 究 ， 进 行 了 一 定 并
的 中 试 或 者 工 业 性 运 行 ， 由 于 多 种 原 因 ， 今 未 但 迄
见 商 业 性 应 用 的 报 道 。 据 悉 已 有 多 个 加 压 、 压 常 设 备 进 行 了 包 括 吸 收 、 吸 、 取 、 馏 在 内 的 单 解 萃 精
旋转填料床微观混合性能的CFD模拟
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