功能性填料在超重力旋转填料床中的应用和研究进展

填料作为旋转填料床的核心部件,是物料微观混合和传质反应过程发生的重要场所。填料的结构、材质组成、填装方式决定了填料的功能性,进而直接影响到旋转填料床的传质性能、使用寿命和应用范围,故而增强填料的功能性显得尤为重要。功能性填料通过改变常用填料的表面性质、调节形态、设计结构等手段,使填料具有如吸附、催化、疏水等的功能特性,在提高旋转填料床的性能和运行效果方面表现出优异的成效。综述了在旋转填料床中功能性填料的主要分类与特点,总结分析了近年来功能性散装填料和规整填料在旋转填料床中的应用情况,从增强传质特性和改善液体流动行为方面分析了填料功能特性的体现,并对功能性填料的发展方向和工业化前景做出了展望。

错流旋转填料床中湿式氧化法脱除气体中硫化氢

以H2S和空气模拟含硫工业气体,以错流旋转填料床为脱硫设备,采用湿式氧化法进行脱硫实验。考察了气/液体积比、气体流量、超重力因子、Na2CO3浓度、原料气中H2S含量等工艺参数对脱硫率和气相总体积传质系数的影响规律。研究结果表明,在气液接触时间小于1s的情况下,脱硫率达到95%以上。错流旋转填料床湿式氧化法脱硫工艺可实现快速、高效脱硫,且脱硫设备体积小、操作弹性大、节能降耗,具有工业化应用潜力。

填料结构对错流旋转填料床传质性能的影响

研究了不锈钢金属丝网填料结构对错流旋转填料床内传质的影响。在错流旋转填料床内,利用CO2-NaOH体系研究了不同填料层高度和不同丝网填料的传质特性。结果表明,体积传质系数KLa随超重力因子、气量、液量的增加而增大。同时建立了体积传质系数模型,模型计算结果与实验结果拟合较好。

不同填料错流旋转填料床气液传质特性研究

为了探索不同填料错流旋转填料床的传质性能,以Na2CO3水溶液吸收空气中硫化氢为实验体系,对装有不锈钢丝网、塑料波纹孔板和θ环填料的错流旋转填料床的气液传质性能进行研究。实验确定的适宜操作条件为:超重力因子7.8,气体流量2 m3/h,液气比20 L/m3,碳酸钠质量浓度12 g/L;在此条件下,3种填料的脱硫率均可达到90%以上。在相同操作条件下,不锈钢丝网填料的脱硫率及气相总体积传质系数大于塑料孔板填料大于θ环填料;错流旋转填料床中,规整填料的气液传质效果优于乱堆填料。文中的研究结果为错流旋转填料床填料的选取及在脱硫方面的应用提供了依据。

错流旋转填料床气相压降特性

旋转填料床的气相压降是旋转填料床应用和设计的一项重要指标。在气液两相错流流动条件下,利用空气-水系统对错流旋转填充床的气相压降进行分段模型化和实验研究。按照错流旋转填料床气体流动的路径将气相压降分为进口压降、填料层压降、集气段旋转动能转化压降和出气段压降。推导出压降与操作工况的关联式,其计算值与实测值吻合较好。实验表明错流旋转填料床的气相总压降与气体流量、旋转床转速、液体流量有关。在高转速和小气量的条件下,气相压降随气量增大先下降后上升;其他情况随气量增大而上升。错流旋转填料床气相压降随转速上升而下降,在小气量情况下转速对气相压降有明显影响。气相压降随进液量的增大而增大,当旋转填料床在低转速时进液量对气相压降有明显影响。

NTA-HEDTA复配络合铁溶液在错流旋转填料床内脱除H_2S的研究

针对传统湿式氧化法脱硫技术工作硫容低、液气体积比高的不足,采用NTA-HEDTA复配络合铁溶液在错流旋转填料床中进行脱除H2S的研究,以期进一步节约能耗。配制了一种NTA-HEDTA复配络合铁溶液,考察了气体流量、液体流量、错流旋转填料床转速、温度、pH对配方溶液脱硫性能的影响,对配方溶液的稳定性进行了研究。结果表明,配方溶液最优配比为n(NTA)∶n(HEDTA)∶n(Fe3+)=1∶5∶5,工作硫容为2.64 g/L;最适宜工艺条件气体流量G=3 m3/h,液体流量L=50 L/h,错流旋转填料床转速1 000 r/min,温度T=25℃,pH=8.5时,脱硫率达到97%,液气体积比仅为16.67 L/m3,添加稳定剂苯甲酸钠可有效减缓配方溶液再生过程中络合剂的降解。

错流旋转填料床气相压降的研究

利用空气-水系统对错流旋转填料床的气相压降进行了实验研究。采用因次分析的方法推导出错流旋转填料床气相压降的无因次关联式。结果表明,错流旋转填料床欧拉准数在旋转填料床转速与气速之比(旋流比)小于30时,欧拉准数随旋流比的增大反而减小;当旋流比大于30时,欧拉准数随旋流比的增大而增大。旋流比小于30时欧拉准数与填料层轴向厚度的0.9次方成正比,旋流比大于30时欧拉准数与填料层轴向厚度的0.5次方成正比。湿床旋流比小于30时,欧拉准数随进液量的增大而上升;旋流比大于30时,欧拉准数随进液量的增大而下降。

密封式错流旋转填料床气膜控制传质过程研究

在密封式错流旋转填料床中,利用浓度为0.926 mol/L的NaOH溶液吸收空气中体积分数为0.5%—1%的CO2气体,对气膜控制过程传质性能进行了研究。实验表明:密封式错流旋转填料床CO2的吸收率随气体流量的增大而减小,在低转速下随旋转填料床的转速增大气体吸收率上升较快,高转速时影响变小;转速大于1 000 r/min情况下,CO2的吸收率随液量的增大而上升,转速小于1 000 r/min情况下,CO2的吸收率随液量增大而变小。建立了密封式错流旋转填料床气膜控制过程的气体吸收模型,经验证实验结果与模型计算结果吻合较好。

错流旋转填料床气相压降特性研究

旋转床的气相压降是旋转床工程设计的一项重要指标。笔者利用空气 水系统对错流旋转填料床的气相压降进行实验研究。结果表明 :在实验范围内 ,错流旋转床压降是逆流旋转床的十分之一 ;对错流旋转床压降影响较大的是转速和气量 。

错流型超重力旋转填料床中液滴的运动模型

首次从气体的流场、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 ,提出了错流型超重力旋转填料床中液滴的运动模型 .采用四阶Runge Kutta法计算 ,模型计算值与实测值吻合良好 .

分层填料旋转床气相流场的CFD模拟研究

分层填料旋转床(SP-RPB)是一种新型高效的化工过程强化设备,对气相阻力控制的吸收、精馏等传质过程有明显的强化作用。文中采用计算流体力学方法(CFD)对该结构旋转床内的气相流场进行了模拟研究,分析了流体流速、转子转速及填料转动形式对SP-RPB内部压力场、速度场和湍动能分布的影响规律。计算使用RNG k-ε湍流模型和SIMPLE算法,填料层用多孔介质(Porous Media)模型,模拟结果与实验数据吻合良好。结果表明:SP-RPB内气相压降主要产生在填料区,切向速度远大于径向速度,流场以旋转场为主,湍动程度高于普通的旋转填料床,且湍动能沿径向的分布更为均匀,表明分层填料旋转床在强化气相传质方面比普通旋转填料床更具优势。

错流旋转填料床中空气法再生络合铁脱硫液

采用错流旋转填料床空气法对络合铁脱硫液进行了再生实验研究。考察了气/液流量比、超重力因子、液体流量、苯酚类催化剂浓度对络合铁脱硫液再生率的影响。结果表明,在气、液接触极短时间内,双错流旋转填料床串联再生体系的再生率可达到89%以上,显著提升了络合铁脱硫液的再生效率。

错流型多级雾化旋转填料床传热性能的试验研究

采用空气冷却热水方式,对错流型旋转填料床进行传热性能试验.试验结果表明,比表面积、体积传热系数、以湿度为基准的气相体积传质系数均与雾化次数有显著关系,二次雾化比一次雾化增加21%,三次雾化比二次雾化增加18%,而与液流量无关.传热系数、以湿度为基准的气相体积传质系数不随雾化次数和液流量变化,基本上保持在0.52 kW·m-2·K-1,0.122 kg(m2·sΔH)-1.从而揭示出错流型旋转填料床强化气液传热的机理是由于将液滴雾化,极大地增加了传热面积,而不是提高了传热系数和以湿度为基准的气相体积传质系数.错流型旋转填料床经过三级雾化后,体积传热系数可达98 kW/(m3·K),结构更紧凑.

错流旋转填料床气相压降特性实验研究

旋转填料床的气相压降是衡量设备性能的一项重要指标。利用空气-水体系,在转速0 r/min^1300 r/min,气量200 m3/h^1110 m3/h,液量0 m3/h^7 m3/h范围内,对错流旋转填料床的气相压降进行中试实验研究。结果表明:旋转填料床的干床压降随着气量和转速的增大而增大;湿床压降随着气量的增大而增大,在小气量或小液量条件下也随着转速的增大而增大,但在大气量、大液量条件下则随着转速的增大先降低后升高;当高转速、低气量时,会出现短暂的旋转填料床干床压降大于湿床压降的现象,其他条件下,湿床压降大于干床压降;错流旋转填料床未发生液泛现象。

错流旋转填料床中络合铁-888法脱除模拟气中H_2S

以错流旋转填料床为脱硫设备,络合铁-888复合体系为脱硫剂,对模拟气中的H2S进行了脱硫实验研究。考察了气液流量比、超重力因子、气体流量、H2S入口质量浓度对脱硫率的影响,并对比分析了888、络合铁及络合铁-888复合体系的脱硫效果。结果表明,在气、液接触极短时间内,络合铁-888复合体系获得了99%以上的脱硫率,较888及络合铁脱硫剂的脱硫率明显提升,说明脱硫剂复合之后性能得到优化,脱硫能力更强。相比888脱硫剂,络合铁体系更适合于旋转填料床脱硫过程,其受气体流量变化影响较大,适合于脱除低含硫尾气中H2S的场合。

新型错流旋转填料床气相流场的三维CFD模拟

目前鲜有关于错流旋转填料床结构改进研究方面的报道。以自主研发的错流旋转填料床为计算模型,建立了三维物理模型,采用标准k-ε湍流模型和SIMPLE算法,填料层用多孔介质模型,运用CFD方法对其内部气相流场进行了模拟,研究了转速和气量对速度场和干床压降的影响规律,并通过实验进行了验证。由结果可知:干床压降几乎不受转速的影响,模拟值与实验值相对误差在11.2%以内;旋转填料层内气相流场主要以旋流场为主,切向速度与填料线速度大小相当,且不受气量的影响。轴向速度值受气量的影响,其径向分布受转速的影响。与切向速度和轴向速度相比,径向速度小1—2个数量级,说明气体在径向的偏移量很小;中间静止填料层能够有效减小气旋,强化气相流场扰动,表明新型错流旋转填料床能够强化气相传质。

错流旋转填料床气相压降的模型化及实验研究

旋转填料床气相压降性能是超重力技术工程应用和工程设计的一项重要指标．以空气一水为介质，在气体流量0～1300m^3／h，液体流量0～7m^3／h的中试规模对错流旋转填料床的气相压降进行了模型化及实验研究．结果表明：错流旋转填料床的气相压降随气体流速、超重力因子的增加而显著增加；超重力因子对于气相压降的影响呈线性关系；液体喷淋密度的增加会造成气相压降的增加，但增加的程度随气体流速的增加而增加，随超重力因子的增强而减弱．经实验数据拟合，确定了压降模型的参数，得到计算气相压降的关联式，为错流旋转填料床压降的计算提供了依据．

错流旋转填料床中络合铁法脱除气体中硫化氢

以H2S和N2模拟含硫工业气体,以错流旋转填料床为脱硫设备,采用自制的络合铁脱硫液进行脱硫实验。考察了不同配方溶液、气体流量、脱硫液流量、液气比、超重力因子等因素对脱硫率的影响。研究结果表明,配方溶液工作硫容可达4.25g/L;在气液接触时间仅为0.6s的情况下,脱硫率达到94%以上。错流旋转填料床络合铁法脱硫工艺可实现快速、高效脱硫,且脱硫设备体积小、操作弹性大,符合节能减排的发展趋势,有广阔的发展空间。

两种错流旋转填料床气相压降对比和分析

旋转填料床气相压降是旋转填料床应用和设计的一项重要指标。目前应用的错流旋转填料床按其内部结构的不同分为密封式错流旋转填料床和开放式错流旋转填料床,因其内部结构不同而导致这2种错流旋转填料床气相压降的变化规律存在差异。通过用空气-水系统对2种错流旋转填料床的气相压降进行实验研究表明,2种错流旋转填料床气相压降的共同点是气相压降都随进液量的增大而上升,旋转床在低转速下随进气量的增大而上升。不同点是密封式错流旋转填料床在一定进气量下气相压降随旋转床转速的上升而缓慢下降,开放式错流旋转填料床气相压降随转速的增大气相压降先降后升。

旋转填料床精馏五亚甲基二异氰酸酯的应用研究

采用旋转填料床(RPB)分离纯化五亚甲基二异氰酸酯(PDI),得到了高含量、低水解氯、低色度的PDI单体。考察了再沸器温度、超重力因子(β)和回流比对PDI含量和收率、水解氯含量的影响。结果表明,在再沸器温度为100℃、操作压力为150 Pa、β值为400、回流比为4的条件下,RPB的分离性能最佳;PDI含量高达99.9%,收率为86.5%,水解氯可降至52 mg/L,色度10 APHA。与常规精馏塔相比,PDI含量提高了0.3%,收率提高了8.9%,分离时间缩短了50%,RPB适用于工业化制备高质量的PDI。