超重力工程技术应用的新进展

超重力技术是一种突破性的过程强化新技术，在化工、能源、环保、材料、生物化工等工业领域中有广阔的商业化应用前景。本文概要介绍了该新技术的特点、国内外应用研究和基础研究的最新进展情况。

超重力技术制备纳米氢氧化镁阻燃剂的应用研究

本文采用超重力技术制备纳米氢氧化镁阻燃剂并对其进行湿法表面改性,应用TEM、XRD、BET、吸油值、沉降速度等方法对改性前后的纳米氢氧化镁粉体进行了分析和表征,将改性前后的纳米氢氧化镁应用到软质PVC体系中。实验结果表明:超重力技术制备的纳米氢氧化镁的粒径为70nm,为六方形片状;经不同改性剂改性的粉体中,以硬脂酸锌改性粉体的应用效果较好;未改性纳米氢氧化镁的比表面为21.5760m2/g,而改性粉体的比表面为22.0641m2/g,有一定程度的增大;改性氢氧化镁的沉降速度减慢,吸油值下降,添加量为40份时PVC体系的综合性能较好。

超重力技术在脱硫液再生中的探索性研究

用超重力旋转填充床替代再生槽,进行了超重力法再生脱硫液的研究。实验证明,用1台7L的超重力旋转填充床替代原有的320L再生槽,可以达到更好的再生效果。经超重力旋转填充床再生的脱硫液可提高脱硫效率、减少脱硫液的再生时间,且脱硫后出口净化气的硫化氢质量浓度均低于20 mg/m^3,满足了天然气运输的要求。

超重力技术在工业水处理中的应用研究述评

超重力技术通过转子旋转形成离心力场而模拟产生超重力环境,在该环境下液体处于剧烈的湍动状态,从而使传质效率显著提升。该技术对于气-液传质受限的过程展现出独特的优势,并在多种水处理工艺中得以应用,取得了良好的效果。对超重力技术在有机废水和含氨废水处理、"三废"治理、水脱氧和海水淡化等工业水处理领域中的应用进行了综述,并对该技术的特点和在水处理领域的应用前景进行了述评。

超重力催化反应精馏技术合成乙酸正丁酯的研究

首次以超重力旋转床（RPB）代替反应精馏塔进行催化反应精馏合成乙酸正丁酯的实验研究，以评估超重力技术在反应精馏领域应用的可行性和优劣性。在本研究中心自主设计的新型RPB中，首次用固体酸催化剂制成旋转床填料置于RPB内腔，填充密度为336kg／m^3，乙酸和正丁醇为原料，在RPB中同时进行反应和分离过程。实验中主要考察了旋转床的转子转速对催化精馏效果的影响。结果表明，在转速为700～800r／min时反应的效果最佳，乙酸转化率达88％以上。同时设计催化精馏对比实验，在基本条件相同情况下，催化精馏实验的乙酸转化率为60％，远低于RPB实验，所得产品纯度相差20％以上。因此，超重力条件有利于提高催化剂催化效率。

超重力技术在脱硫液再生中的探索性研究

用超重力旋转填充床替代再生槽。进行了超重力法再生脱硫液的研究。实验证明，用一台7L的超重力旋转填充床替代原有的320L再生槽。可以达到更好的再生效果。经超重力旋转填充床再生的脱硫液可提高脱硫效率、减少脱硫液的再生时间。且脱硫后出口净化气的硫化氢质量浓度均低于20mg／m^3．满足了天然气运输的要求。

超重力尿素湿法烟气脱硝技术的研究

通过考察氮氧化物湿法吸收机理,对NOx液相吸收的传质理论进行了相关分析。采用定-转子反应器(RSR)作为新型吸收设备,对尿素溶液吸收氮氧化物废气的工艺条件进行了试验研究,考察了液体流量、进气流量、定-转子反应器转速、尿素含量及吸收温度等因素对NOx脱除率的影响,确定了脱除NOx的最佳条件。试验结果表明,对定-转子反应器内部结构为SS-RH这种组合,最佳操作参数为液体流量0.2 m3/h、进气流量0.2 m3/h、定-转子反应器转速1400 r/min、尿素溶液质量分数20%、吸收温度60℃。在此条件下,NOx的脱除率可达到63%。

超重力技术在6-APA生产过程中的应用研究

针对超重力技术在直通法6-APA生产过程中的应用,研究了进料温度、气液比、电机频率、真空度等条件对醋酸丁酯脱除效果的影响。结果表明,超重力技术可以用于脱酯工艺,在保证脱酯液质量的同时,使相关产品收率有所提高。

超重力技术碱法深度脱除高浓度SO_2实验研究

本文使用超重力技术,以Na_2SO_3+NaOH/K_2SO_3+KOH为吸收剂,进行高浓度SO_2模拟烟气的脱硫实验研究。考察了吸收剂pH值、超重力机转速及实验液气比对于SO_2脱除率的影响。结果表明在超重力环境下SO_2脱除率随吸收剂pH值、超重力转速以及液气比的增加而增大。当吸收剂pH值在7及以上时SO_2脱除率便可以达到99%以上,实现了SO_2的深度脱除,达到了出口气中SO_2超低排放的理想目标,是烟气脱硫的理想选择。同时对比表明,相同条件下以K_2SO_3+KOH为吸收剂,对于烟气中SO_2的脱除效果要优于以Na_2SO_3+NaOH为吸收剂。

面向海洋工程的超重力过程强化技术及应用

以旋转填料床(rotating packed bed,RPB)为核心装备的超重力技术是典型的化工过程强化技术之一,由于具有体积小、传质及分离效率高的优点,已被成功应用于海洋平台的化工过程中。介绍了超重力技术的核心装备结构及原理,回顾了针对超重力技术的各项基础实验研究、数学模型化和CFD模拟方面的工作,这些工作为超重力技术的工业应用提供了很好的理论支持。最后介绍了近年来超重力技术在海洋平台油气生产中天然气脱水、脱硫及注入水脱氧过程的工业应用。

超重力反应强化技术最新进展

由于可数量级强化传质和分子混合过程,超重力技术成为最受关注的化工过程强化技术之一。综述了北京化工大学教育部超重力工程研究中心近几年在超重力反应器基础研究及超重力反应强化技术在硫化氢脱除、氧化、卤化等方面的研究进展及工业应用情况,并对超重力反应强化技术的发展趋势进行了展望。

超重力场内气液传质强化研究进展

气液传质过程广泛存在于化学工业当中。气液传质强化技术的研究,对缩短工艺流程、缩小设备尺寸、降低投资和运行成本等具有重要的意义。以旋转床为核心装备的超重力技术,是气液传质过程强化的有效技术之一。经过30多年的发展,超重力过程强化技术在基础和应用研究方面都取得了长足的进展,特别是在受混合和传递限制的过程中得到广泛应用。本文从旋转床转子结构出发,综述了整体旋转式、双动盘式、动静结合式等转子结构的超重力旋转床气液传质强化的研究进展和理论成果,并展望了超重力旋转床气液强化传质的发展方向。

超重力法制备纳米二氧化钛影响因素的研究

以四氯化钛和氨气为原料,在新型的超重力反应器(旋转填充床)中采用中和水解法合成出20～30nm的TiO2纳米粉体。研究结果表明旋转填充床中的超重力环境有利于形成颗粒大小均匀一致、分散效果良好的球状纳米TiO2,并且通过实验确定超重力法制备纳米TiO2的适宜工艺条件为:四氯化钛浓度0.5mol/L,旋转床转速1200～1600r/min,反应终点pH值7～9,反应温度30℃。这一工艺具有简单、高效、易于放大的优点。

超重力烟气脱硫的实验研究

超重力旋转床(RPB)是一种高效强化传质的设备。以亚硫酸钠溶液为吸收剂,采用并流操作方式在RPB中进行了模拟烟气脱硫的实验研究,考察了吸收液中钠离子浓度、旋转床转子的转速、气液比(l=G/L)等工艺参数对二氧化硫脱除率的影响。实验结果表明:当钠离子浓度小于0.20 mol·L-1时,SO2的脱除率随钠离子浓度的升高迅速上升,而在钠离子浓度大于0.20 mol·L-1后,二氧化硫脱除率的升高速率变缓;二氧化硫脱除率随超重力设备转子转速的增加而增大,随气液比的增大而减小。在吸收液中钠离子浓度为0.25 mol·L-1,模拟烟气中SO2浓度为3420～3580 mg·m-3,超重力设备转子转速为900 r·min-1,气液比为1140的情况下二氧化硫的脱除率仍可达到90%以上,表明超重力技术在脱硫方面具有良好的工业应用前景。

超重力技术进展——从实验室到工业化

超重力(旋转床)技术是一种能够极大强化传递和分子混合过程的突破性过程强化新技术,本文对超重力技术的基础研究,在反应与分离过程强化、纳米材料制备方面的应用研究以及工业化应用的最新进展情况进行了综述,重点介绍了本中心的研究成果.

超重力络合铁法脱除石油伴生气中H_2S的中试研究

以络合铁为脱硫液,在旋转填充床中,进行石油伴生气脱H_2S的实验。考察了石油伴生气流量、石油伴生气中H_2S的质量浓度、脱硫液流量、旋转填充床转速对H_2S脱除率(θ)和气相传质系数(K_Ga)的影响。实验结果表明,θ和K_Ga随脱硫液流量的增大而增加,随旋转填充床转速的增大先增加后降低,随石油伴生气中H_2S质量浓度的增大而降低。超重力络合铁法脱除H_2S较佳的工艺条件为:石油伴生气流量30～70 m^3/h,石油伴生气中H_2S质量浓度20～80g/m^3,脱硫液流量0.5～1.0 m^3/h,旋转填充床转速900～1 100 r/min。在此条件下,θ稳定在99.80%以上。

超重力反应结晶法制备纳米立方形CaCO_3颗粒Ⅰ.实验研究

以Ｃａ（ＯＨ）２悬浊液和ＣＯ２气体在超重力反应器（旋转填充床反应器）中进行碳化反应制备纳米立方形ＣａＣＯ３为研究对象，中试实验研究了超重力加速度ｇｒ、液体循环量Ｌ、气体流量Ｇ、Ｃａ（ＯＨ）２初始浓度等操作条件对产物粒度及其分布、碳化反应时间的影响。结果表明，利用超重力反应结晶法可以制备出平均粒度为１５－４０ｎｍ、分布较窄的立方形ＣａＣＯ３；碳化反应时间是传统方法的１／４－１／１０。

旋转床超重力环境下多相流传递过程研究进展

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。

超重力反应强化技术在酸性气体尾气处理中的工业应用

超重力技术作为化工过程强化的典型技术,在化学过程工业中发挥了重要作用。本文介绍了超重力技术的基本原理,以及超重力技术的发展概况,并以电厂烟气CO2捕集与利用、硫酸厂尾气SO2脱除、炼厂气选择性吸收H2S为例,阐述了超重力反应强化技术在酸性气体尾气处理中的应用,证明了超重力技术是一项有重要工业应用的反应强化技术。

超重力法制备超细二氧化硅及影响因素的研究

以水玻璃和硫酸为原料,在超重力反应器中采用沉淀法合成了超细二氧化硅粉体.探讨了反应pH值、陈化作用、旋转床转速等因素对二氧化硅性能的影响规律.研究结果表明：超重力环境不仅可以使沉淀反应时间大大缩短,而且有利于生成粒径小、比表面积大的超细二氧化硅产品;确定了最佳制备工艺条件为反应终点pH值2～3、陈化时间60～90min、旋转床转速800～1000 r/min.