超重力精馏技术学习教案

1、会计学1超重力超重力(zhngl)精馏技术精馏技术第一页，共12页。CONTENTS14253超重力技术超重力技术(jsh)(jsh)简介简介传质性能传质性能(xngnng)(xngnng)影响因素影响因素超重力超重力(zhngl)(zhngl)精馏原理精馏原理存在问题与展望存在问题与展望超重力精馏分类超重力精馏分类第1页/共12页第二页，共12页。1超重力超重力(zhngl)(zhngl)技术简介技术简介 超重力技术是强化多相流传递及反应过程的一项新技术。超重力指物质在重力加速度远大于常重力的环境下，所受的引力或者斥力。超重力场则是指任意瞬间物质在旋转体内各点所受超重力分布的总和。在超重力环

2、境下，不同大小分子间的分子扩散和相间传质过程均比常规超重力场下要快得多，气-液、液-液、液-固两相在比地球重力场大数百倍甚至上千倍的超重力环境下的多孔介质或孔道中产生流动接触，巨大的剪切力能够将液体撕裂成微米至纳米级的膜、丝和液滴，实现相界面的快速更新(gngxn)，传质速率相比较传统塔器设备提高 13 个数量级，极大得强化了微观混合和传质过程。第2页/共12页第三页，共12页。2超重力超重力(zhngl)(zhngl)精馏原理精馏原理第3页/共12页第四页，共12页。与传统与传统精馏的精馏的区别区别 从本质上讲从本质上讲, , 超重力精馏过程与传统超重力精馏过程与传统(chuntng)(ch

3、untng)精馏过程不精馏过程不同的是同的是: :在传统在传统(chuntng)(chuntng)精馏过程中最基本的气液传质单元是气精馏过程中最基本的气液传质单元是气泡泡; ;而在超重力精馏过程中而在超重力精馏过程中, , 填料内只有液膜、液滴与流满填料空填料内只有液膜、液滴与流满填料空间的气相间的气相, , 无气泡存在无气泡存在, , 基本的气液传质单元是液膜与液滴基本的气液传质单元是液膜与液滴, , 这也这也是超重力精馏过程与传统是超重力精馏过程与传统(chuntng)(chuntng)精馏过程的本质区别。精馏过程的本质区别。2超重力超重力(zhngl)(zhngl)精馏原理精馏原理第4页

4、/共12页第五页，共12页。填料填料(tinlio)(tinlio)式式3超重力超重力(zhngl)(zhngl)精馏设备精馏设备填料式内部结构图第5页/共12页第六页，共12页。填料填料式特式特点点1423 在 相 同 的 操 作 条 件在 相 同 的 操 作 条 件(tiojin)(tiojin)下下, ,与常用的板与常用的板式塔、填料塔相比式塔、填料塔相比, ,传质单传质单元高度可降低元高度可降低1212个数量级个数量级, ,体积传质系数可提高体积传质系数可提高1313个数量级个数量级, ,设备的体积可缩设备的体积可缩小小1010倍以上。倍以上。 填料空隙率一般在填料空隙率一般在90%9

5、0%以上以上, ,远远大于普通大于普通(ptng)(ptng)的填料塔，在高的填料塔，在高通量下通量下, ,气相压降一般比相同传质单气相压降一般比相同传质单元数的普通元数的普通(ptng)(ptng)填料塔还低填料塔还低, ,所所以能耗比较小。以能耗比较小。 气液通量可得到气液通量可得到(d (d do)do)极大提高极大提高, ,气体、液气体、液体通量可相应增大到很大体通量可相应增大到很大而不产生液泛。而不产生液泛。 持液量比较小持液量比较小, ,液体在转液体在转子内的停留时间很短子内的停留时间很短, ,适合处适合处理一些热敏性、昂贵或者有毒理一些热敏性、昂贵或者有毒的物料。的物料。3超重力

6、精馏设备超重力精馏设备第6页/共12页第七页，共12页。折流式折流式3超重力精馏超重力精馏(jn li)(jn li)设备设备第7页/共12页第八页，共12页。折流折流式优式优点点1423 折流式旋转折流式旋转(xunzhun)(xunzhun)床内气液接触床内气液接触元件为折流圈，动折流圈元件为折流圈，动折流圈具有自分布功能，转子内具有自分布功能，转子内液体被多次的分散，无须液体被多次的分散，无须液体的初始分布器。液体的初始分布器。由于折流式旋转床转子由于折流式旋转床转子(zhun z)(zhun z)中静中静盘的存在，因此进料设置非常灵活。进盘的存在，因此进料设置非常灵活。进料既可以设置在

7、转子料既可以设置在转子(zhun z)(zhun z)径向上径向上，也可以设置在转子，也可以设置在转子(zhun z)(zhun z)之间。之间。这样便可以实现带有多股进料的复杂传这样便可以实现带有多股进料的复杂传质过程。质过程。 折流式旋转床的转子的折流式旋转床的转子的静盘和壳体同定连接，气体静盘和壳体同定连接，气体无法绕过转子形成无法绕过转子形成“短路短路”，因此，因此(ync)(ync)无须转子与无须转子与壳体间的动密封。壳体间的动密封。 由于转子与壳体间不存在动密封，由于转子与壳体间不存在动密封，再加之液体可以在转子间自动串联流动再加之液体可以在转子间自动串联流动，因此折流式旋转床内可

8、方便地实现多，因此折流式旋转床内可方便地实现多转子同轴串联，使单台设备的分离能力转子同轴串联，使单台设备的分离能力大幅度提高。大幅度提高。3超重力精馏设备超重力精馏设备第8页/共12页第九页，共12页。传质传质(chun (chun zh)zh)性性能影响能影响因素因素超重力超重力(zhngl)(zhngl)因子因子 随着 的增大，超重力场逐渐增强，液体会形成相界面积更大的液滴、液丝、液膜，削弱气液间的传质传热阻力，强化了传热传质过程，导致NTP 和Xd增大; 但若 继续增大，填料中的液相还没有(mi yu)和气相充分地有效接触便已被沿着填料径向甩出，不利于有效的传热传质的发生，从而导致NTP

9、 和Xd降低。回流量回流量 随着回流量的增大随着回流量的增大, 液体在填料中的周向流速和径向流速液体在填料中的周向流速和径向流速均增大均增大,填料的润湿面积增大填料的润湿面积增大, 有利于传质进行有利于传质进行;同时在全回流同时在全回流操作中操作中, 回流量增大回流量增大, 气体流量相应增大气体流量相应增大, 气体在填料中的流气体在填料中的流速增大速增大, 气液湍动程度加剧气液湍动程度加剧, 亦有利于传质进行亦有利于传质进行;但物料在填但物料在填料中的停留时间却随着流量的增大而变短料中的停留时间却随着流量的增大而变短, 不利于传质进行不利于传质进行。气相动能因子气相动能因子 在原料流量较小时在

10、原料流量较小时, ,超重力精馏装置的理论塔超重力精馏装置的理论塔板数随气相动能因子的增大而减小。原因为原料板数随气相动能因子的增大而减小。原因为原料流量小时流量小时, , 流速较慢流速较慢, , 且以液滴形式存在且以液滴形式存在, , 随着随着气相动能因子增大气相动能因子增大, , 气速增大气速增大, , 雾沫夹带现象严雾沫夹带现象严重重, , 导致传质效果下降。当原料流量达一定值时导致传质效果下降。当原料流量达一定值时, , 理论塔板数随气相动能因子的增大而变化不明显理论塔板数随气相动能因子的增大而变化不明显。进料液流量进料液流量 存在着最优原料流量操作条件。分析其原因存在着最优原料流量操作

11、条件。分析其原因，液量增加时，气量无明显变化，产生出更多，液量增加时，气量无明显变化，产生出更多的填料润湿表面，形成更多的气液有效接触面的填料润湿表面，形成更多的气液有效接触面积，提升了传热、传质效果。但当液量继续增积，提升了传热、传质效果。但当液量继续增加时，无法产生更大的相间接触面积，反而增加时，无法产生更大的相间接触面积，反而增加了传质传热阻力，使得系统的总传质性能下加了传质传热阻力，使得系统的总传质性能下降，从而形成了先增加后下降的趋势。降，从而形成了先增加后下降的趋势。4传质性能影响因素传质性能影响因素第9页/共12页第十页，共12页。问题问题(wnt)(wnt)与展望与展望存在存在

12、(cnzi)(cnzi)问问题题展展 望望（1）超重机喷淋管和填料易被杂质堵塞；）超重机喷淋管和填料易被杂质堵塞；（2）气液逆流接触时填料内缘易于液泛；）气液逆流接触时填料内缘易于液泛；（3）超重机连续运转的动平衡、动密封问题；）超重机连续运转的动平衡、动密封问题；（4）工业级应用要求的长期平稳连续运转对大型超重机这样的动设备而言也是一个极大）工业级应用要求的长期平稳连续运转对大型超重机这样的动设备而言也是一个极大(j d)的考验。的考验。（1）实现超重力精馏设备向中试和工业化的迈进以及对超重力精馏设备的转子）实现超重力精馏设备向中试和工业化的迈进以及对超重力精馏设备的转子, 液体分布器以及填料的选择进行更加科学系统地研究；液体分布器以及填料