超重力旋转床.docx

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超重力旋转床

本实用新型是大气量超重力机，用于锅炉的除尘及去除ＣＯ↓［２］，ＳＯ↓［２］、氮氧化物或是应用于去除其它有毒、有害、异味气体等的空间及场合的装置。

它包括侧面制有进气口的桶形的机壳，机壳中间设有垂直于机壳底板的转动体，转动体的侧壁是旋转填料床，机壳下部设有废液回流出口，转动体的顶端与引风机的进气管相连，整个转动体的下端与提供动力的传动装置相连接，所述转动体与机壳之间设有喷头。

该实用新型具有稳定性好、通风阻力小，功耗低、能保持长时间的连续运转的除尘处理，经济性好的优点。

主权利要求：

大气量超重力机，其特征在于它包括侧面制有进气口的桶形的机壳，机壳中间设有垂直于机壳底板的转动体，转动体的侧壁是旋转填料床，机壳下部设有废液回流出口，转动体的顶端与引风机的进气管相连，整个转动体的下端与提供动力的传动装置相连接，所述转动体与机壳之间设有喷头。

超重力机技术参数

超重力机技术参数

型号额定风量m3/h阻力mmH2O处理效率%液汽比入口气体温度℃主机材料转子电机功率w外型尺寸mm出入口尺寸mm设备重量kg备注

RPB-0.5500025099∽99.9

0.25L/m3＜160不锈钢3701056×Φ700300×300<90

RPB-1.2120005501326×Φ850470×470<150

RPB-2.8280009001576×Φ1100720×720<250

注：

1、风量波动（-50---+20%），处理效率基本不变（＜5%）。

2、外形尺寸以最大投影尺寸计，设备支架可根据用户要求来定。

3、入口气体温度如有要求，可按要求配备相应耐高温密封材料。

4、处理效率：

3μm粉尘捕集率100%，粉尘切割粒径达0.02－0.3μm。

超重力技术

超重力机

　　超重力技术是强化多相流传递及反应过程的新技术,上个世纪问世以来,在国内外受到广泛的重视,由于它的广泛适用性以及具有传统设备所不具有的体积小、重量轻、能耗低、易运转、易维修、安全、可靠、灵活以及更能适应环境等优点,使得超重力技术在环保和材料生物化工等工业领域中有广阔的商业化应用前景。

但目前超重力技术还主要处于应用开发阶段,集中体现在超重力气-固流态化技术和超重力气-液传质技术两个方面。

　　超重力技术原理

　　超重力工程技术的基本原理是利用超重力条件下多相流体系的独特流动行为,强化相与相之间的相对速度和相互接触,从而实现高效的传质传热过程和化学反应过程。

获取超重力的方式主要是通过转动设备整体或部件形成离心力场,涉及的多相流体系主要包括气-固体系和气-液体系。

　　超重力技术的发展历史

　　离心力场（超重力场）被用于相间分离,无论在日常生活还是在工业应用上,都已有相当长的历史。

但为一项特定的手段用于传质过程的强化,引起工业界的重视是70年代末出现的“Higee”,这是英国帝国化学公司的ColinRamshaw教授领导的新科学小组提出的专利技术。

它的诞生最初是由设想用精馏分离去应征美国太空署关于微重力条件下太空实验项目引起的。

理论分析表明,在微重力条件下,由于g→0,两相接触过程的动力因素即浮力因子△（ρg）→0,两相不会因为密度差而产生相间流动。

而分子间力,如表面张力,将会起主导作用,液体团聚,不得伸展,相间传递失去两相充分接触的前提条件,从而导致相间质量传递效果很差,分离无法进行。

反之,“g”越大,△（ρg）越大,流体相对滑动速度也越大。

巨大的剪切应力克服了表面张力,可使液体伸展出巨大的相际接触界面,从而极大地强化传质过程。

这一结论导致了“Higee”（High“g”）的诞生。

　　70年代末至80年代初,英国帝国化学工业公司（ICI）连续提出被称之为“Higee”的多项专利。

利用旋转填料床中产生的强大离心力———超重力,使气、液的流速及填料的比表面积大大提高而不液泛。

液体在高分散、高湍动、强混合以及界面急速更新的情况下与气体以极大的相对速度在弯曲孔道中逆向接触,极大地强化了传质过程。

传质单元高度降低了1～2个数量级,并且显示出许多传统设备所完全不具备的优点。

从而使巨大的塔器变为高度不到2m的超重机。

因此。

超重力技术被认为是强化传递和多相反应过程的一项突破性技术,被誉为“化学工业的晶体管”和“跨世纪的技术”

　　超重力机的工作原理

　　气相经气体进口管由切向引入转子外腔,在气体压力的作用下由转子外缘处进入填料。

液体由液体进口管引入转子内腔,经喷头淋洒在转子内缘上。

进入转子的液体受到转子内填料的作用,周向速度增加,所产生的离心力将其推向转子外缘。

在此过程中,液体被填料分散、破碎形成极大的、不断更新的表面积,曲折的流道加剧了液体表面的更新。

这样,在转子内部形成了极好的传质与反应条件。

液体被转子抛到外壳汇集后经液体出口管离开超重机。

气体自转子中心离开转子,由气体出口管引出,完成传质与反应过程。

大气量超重力机

一种大气量超重力机，包括机壳及其端盖，传动机构及转动机构，进料喷料机构，集料出料机构，进气管；其特征在于所述传动机构包括由双轴承箱支承的主轴，主轴的一端穿过机壳，与机壳内的离心筐固定密封连接，在双轴承箱与机壳之间的主轴上装密封填料函；所述转动机构包括表面有通孔的开口离心筐，在与离心筐的通孔所对的内腔装有环形填料层，离心筐的开口端与有通孔的离心筐端盖固定密封连接，离心筐端盖的一端伸入到机壳端盖的直管段内，并与机壳端盖上的气密封圈固定连接；在机壳端盖的直管段的出口处装有除沫器；进料喷料机构包括进料管，进料管固定在机壳端盖上，其一端位于机壳端盖外，另一端位于机壳端盖内并进入离心筐的端盖内，与环形分布的多头接头固定连接，每一接头上固定有与其连通，并与环形填料层相对，且开有喷料孔的喷液管；集料出料机构包括除沫器的底部有与机壳端盖连通的集液槽，通过溢流管将集液槽和位于机壳下部的集液箱连通，集液箱的底部装有出液管。

英国欧鲁克（OLKY）公司

含SO2废气超重力脱硫装置

一、应用范围：

此超重力脱硫装置，可高选择性的脱除气体中的硫。

研究结果表明：

1.无论是液相中含铵盐量高还是低，气体中S02浓度高还是低，平衡度都接近于100%，用传统的泡沫塔，平衡度仅为80%左右；

2.排放气体中S02浓度都达到小于300ppm的要求，甚至于能小于50ppm；3.与传统塔技术相比节省投资42%、节省占地50%、能耗降低25%，经济效益明显。

适用：

含SO2废气的脱硫处理。

二、装置组成：

超重力脱硫机，液位控制罐，冷却系统，液位控制系统组成。

伦敦

OLKYTechnologyEquipmentCO.,LTD

ADD:

30IRONMONGERSPLACELONDON,UNITEDKINGDOME149YD

Tel/Fax:

+447886024018

Web:

产品简介：

BZ超重力旋转床是一种新型高效精馏设备，由浙江工业大学分离工程研究所发明与杭州科力化工设备有限公司共同研制。

该设备由一个或多个高速旋转的转子组成，气液以逆向折流方式流经转子，进行接触传质，1.5米高的BZ超重力旋转床相当于15米高的常用精馏塔，是对传统的板式塔、填料塔的重大突破，由国家级专家组鉴定，产品达到国际先进水平（专利号：

ZL011343214）。

已列入国家创新基金重点扶持项目。

适用范围：

由于该设备具有体积小、重量轻、生产效率高、占地面积少、设备投资省、操作维护方便、安全可靠等优点。

可广泛应用于化工、石油化工、制药、轻工等企业的精馏、吸收、解吸、除尘等多种化工单元操作和由传递过程控制的化学反应过程中，己成功应用于乙醇、甲醇、丙酮、四氢呋喃、二氯甲烷等有剂溶剂的回收及产品分离提纯。

主要材质：

本机采用的主要材质，可根据介质的腐蚀性可分别选用碳钢或不锈钢。

技术参数（Technicalparameter）：

项目|型号BZ600BZ750BZ850

单层双层多层单层双层多层三层四层

转盘直径

（mm）600750850

设计压力

（mpa）0.110.110.11

设计温度

（℃）70-14070-14070-140

转速

（rmp）100010001600

处理量

（m3/h）0.4-0.60.6-0.81.0-1.1

产品纯度

（%）92-9592-9595-99.692-9492-9695-99.694-9996-99.6

功率

（kw）345.545-7.511-1515-18.522-30

外形尺寸

（mm）830X1700830X1900850X2100930X1700930X1900930X21001100X23701100X2800

重量

（kg）4508301000770983120018662160

产品纯度丙酮:

<99.7%/3台

乙醇:

92%/1台99.7%/2台

甲醇:

99.7%

超重力旋转床是一种高效的强化传质和混合的新型设备。

今提出了超重力旋转床中的水脱氧过程的传质模型,分别采用欧拉方法和拉格朗日方法对超重力旋转床中的气相和液滴的运动行为进行了数值模拟;在此基础上计算了液滴的传质系数,计算结果和实验结果符合较好,平均误差为7.9%。

当超重力旋转床中液体存在的主体形式更接近于液滴时,模型计算结果误差减小。

进一步讨论分析了液体和气体流量、转速以及填料内径的变化对于超重力旋转床体积传质系数的影响,分析表明旋转填料对液体剧烈地剪切破碎分散作用是强化传质过程的主要原因。

流式超重力旋转床的基本结构、工作原理和特点

1、基本结构：

折流式超重力旋转床是一种新型的超重力旋转床,其结构主要由圆形外壳和折流式转子组成。

折流式转子是旋转床的核心部件,由静盘和动盘组成,静盘与壳体固定连接,动盘与轴连接并随轴一起转动。

在动、静盘上按一定间距同心安装了一定数量的折流圈,然后将两盘嵌套在一起,动盘上的折流圈与静盘留有一定距离,同样静盘上的折流圈与动盘也留有一定距离,形成了供气液流通的折流式通道。

2、工作原理：

作为连续相的气体由进气口进入壳体，在压差的作用下，从转子外缘沿着静折流圈与动折流圈之间的间隙曲折地由外向中心逐圈流动，最后经出气口离开床体；作为分散相的液体由进液口进入并被引流至动盘中心，随后被一系列高速旋转的动折流圈反复甩向静折流圈，最后在壳体内收集后由出液口引出。

液相在其间经历了多次分散—聚集的过程，在此过程中，液体以极其细微的液滴甩离动圈，高速运动的液滴在静圈上被碰撞、剪切和飞溅，在旋转气体离心力的作用下形成了比表面积极大而又不断更新的气液界面，因此具有极高的传质速率。

3、特点：

折流式超重力旋转床与填充式或碟片式等超重力旋转床相比，在结构上具有独特的优点：

可以在同一个壳体内方便地在同一轴上安装多层转子，同时可以方便地在任意一个静盘上的任意位置设置进料口，将单台设备的理论板数成倍地提高，从而实现连续精馏过程。

折流式超重力旋转床的特点：

传质效率高，设备体积小，停留时间短，持液量小，抗堵能力强，操作维修方便，适用于贵重物料、热敏物料、高粘度物料或者有毒物料的处理，可以在高度、大小受限制的场合使用。

超重力技术将成为21世纪化学工程的支柱技术

来源：

中国化工报2002-01-0914:

21:

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在地球上自然界的一切事物都要受到地球重力场的作用，而作为两种极端的物理条件———微重力环境和超重力环境，则为物理学、生物学、化学、材料科学、生命科学等学科的研究开辟了新天地，注入了新活力。

在微重力科学随着空间技术的发展而成为当前研究热点的同时，超重力科学也开始引起人们的普遍重视。

　　跨世纪技术引人关注所谓超重力技术，是指利用旋转装置产生一种特殊环境，即超重力环境，其加速度要比地球重力加速度大得多。

在超重力环境下，不同大小分子间的分子扩散和相间传质过程均比常重力场下要快得多，不仅使整个反应过程加快，气体的线速度也得到大幅度提高，使单位设备体积的生产效率得到1～2个数量级的提高，从而使得往往高达几十米的巨大设备变为高不及两米的超重力机。

因此，超重力工程技术被认为是强化传递和多相反应过程的一项突破性技术，被誉为跨世纪的技术，超重力机也被誉为“化学工业的晶体管”。

　　概括地说，超重力机具有极大地缩小设备尺寸与重量，极大地强化传递过程，物料在设备内的停留时间极短，易于操作，维护与检修方便，可任意方向安装，能快速而均匀进行的微观混合等特点。

因此，超重力技术可应用于热敏性物料的处理、昂贵物料或有毒物料的处理、选择性吸收分离、高质量纳米材料的生产、聚合物脱除单体等特殊工艺过程。

　　由于超重力技术显而易见的优点，世界上许多大化学公司都竞相对该技术进行开发研究，并进行了一定的中试或工业性运行，但商业性应用迄今未见报道。

同时，欧美一些大学也在大公司的支持下从事旋转床等方面的基础研究工作。

　　1988年，北京化工大学与美国CaseWesternReserve大学就超重力工程技术设立了合作研究课题，并得到国家有关方面的大力支持，被列为“八五”国家重点科技攻关项目，并于1990年建成我国第一个超重力工程技术研究中心。

十多年来，该中心开展了一系列创新性研究工作，制造了多台用于实验研究、中试和工业应用等不同规格的超重力机，并在超重力纳米粉体材料的制备、油田注水脱氧、锅炉水脱氧、含SO2

　　烟气脱硫等应用研究方面取得了具有国际领先水平的研究成果。

　　制纳米材料得天独厚近两年，纳米热骤然升温。

现在，人们已能制备出粒度低于100纳米的金属、金属氧化物、碳化物等纳米材料，但却难以制备纳米盐类化合物。

因为该类物质的制备通常涉及相间传递、反应、结晶等多个步骤，且各步骤间是一个复杂的串并联过程。

同时，相间传递过程常常是整个过程的控制步骤，它不仅影响过程进行的快慢，更重要的是它明显地影响最终产品的形态，从而影响其性能。

因此，要想制备分布较窄的纳米盐类化合物，就必须尽可能地强化相间传递及微观混合过程，而超重力技术恰恰在这方面具有独特优势。

　　1996年1月至2000年12月，北京化工大学教育部超重力工程研究中心承担了国家“863”项目———“纳米粉体材料超重力法工业制备新技术”。

该中心在多年研究基础上，在国际上率先原创性地提出了超重力反应沉淀法合成纳米粉体的新方法，获得了粒度小、分布均匀的高质量纳米粉体产品。

现在，利用该方法可制备出各种形态的纳米碳酸钙。

纳米碳酸钙产品可广泛应用于塑料、涂料、橡胶、造纸、油漆、油墨、化妆品和医药等领域，而且其潜在应用领域亦很巨大，尤其在无机或有机纳米复合材料中将有大面积的应用价值，国际科学界和工业界普遍看好这一领域。

　　现在该技术已顺利完成了从小试、中试到工业化放大的技术开发，在广东广平化工实业有限公司建成了国际上首条3000吨／年超重力法合成纳米碳酸钙工业生产线，并开发了纳米材料的应用技术，使科技成果走向市场，转化为生产力。

该技术已获2项国家发明专利，通过了教育部鉴定，并吸引了美国陶氏化学公司以及德国巴斯夫公司等著名跨国公司的科技合作，还转让给了新加坡纳米材料科技公司等国外企业，成为我国对外出口的第一个纳米工业化技术，使我国从该领域产品及技术进口国一跃而变为出口国。

　　全新领域应用前景广阔超重力法制备技术和装备不但适用于气－液－固三相反应，而且还适用于气－液和液－液反应体系来制备纳米材料。

现在利用超重力技术和装置已可成功地制备出纳米阻燃剂、碳酸锶、碳酸钡、钛白粉、氧化锌等纳米材料，并可进一步推广至其他纳米材料的制备，应用前景广阔。

例如，高抑烟性纳米阻燃剂工业化生产技术已被列入科技部科技型中小企业技术创新基金项目，产品包括纳米氢氧化铝、氢氧化镁和水滑石等，可广泛添加在各种防火涂料及聚合物材料之中，起到高抑烟、高阻燃作用。

再如，金红石型纳米钛白粉生产技术也已成熟，该产品应用范围非常广泛，添加在涂料中可增强其耐磨及抗老化性能，涂在公路上可在光照作用下分解汽车尾气；添加在聚合物材料中可增强、增韧、耐老化，还可抗菌消毒，可制成电冰箱、洗衣机的内衬或用于食品包装和制鞋材料等；添加在化妆品中因其具有良好的吸收紫外线功能，可制成防晒品等。

　　总体上看，超重力技术的实质是离心力场的作用，它的核心在于对传递过程的极大强化，它的目的是把整个工厂的物理尺度缩小，以达到在投资、能耗、环境、安全等全方位的效益。

超重力工程技术近年来虽已取得了巨大进展，但这一全新技术的特点和广泛应用，以及在这项技术中尚未充分揭示的现象和深入研究的理论则还像冰山的水下部分。

尽管如此，该技术已显示出这是一个全新的领域，是化学工程科学的新分支。

由于它适用的广泛性以及可生产出传统设备所无法生产出的更小、更精、更安全、更高质量的产品及更能适应环境和对环境友好等特殊品质，为化工科技发展开创了一个新阶段，将成为21世纪化学工程的支柱技术。

　　陈建峰，教授，博士生导师，北京化工大学教育部超重力工程研究中心主任，国家高技术研究发展计划（“863”计划）新材料领域特种功能材料技术主题组专家，中国颗粒研究学会超微颗粒专业委员会常务委员、秘书长。

主要研究方向和领域包括：

纳米材料制备科学与工程技术、环境材料与环境污染治理技术、微观混合理论及应用、超重力工程技术及应用、多相流反应工程

超重力技术助化工提质降耗

中国设备网2009-3-30文字选择：

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包括超重力技术在内的化工过程强化目前已成为实现化工过程高效、安全、环境友好、密集生产，推动社会和经济可持续发展的新兴技术。

美国、德国等发达国家已将这一技术列为21世纪化学工程优先发展的领域。

可以预期，在21世纪里它将会成为国民经济建设的众多领域中普遍使用并带来巨大经济和社会效益的技术。

科研开发热度渐升

目前国内外正在形成研究超重力传质技术的热潮。

日渐重视该项研究的国家和地区已从最早开始的英国迅速扩展至中国、美国、印度、澳大利亚和中国台湾等多个国家和地区。

在国内，自1984年汪家鼎院士在第二届高校化学工程会议上作了关于超重力技术及其应用前景的报告后，北京化工大学、中北大学、华南理工大学、浙江工业大学等高校竞相对这方面进行了基础应用研究工作。

许多应用技术达到了国际领先或先进水平。

迄今为止，国内相关研发单位已在国外发表论文近百篇，在国内发表研究论文超过两百篇，获得专利近百项。

工业应用取得成效

国内科研单位不仅在超重力技术基础研究领域取得了一批成果，更可贵的是，迄今为止，一批装置设备已在煤化工、化肥、制药、粉体制备、废气净化和废水治理等化工行业中得到了广泛的应用。

相对于传统技术，采用超重力技术可将高30～40米、直径为3～5米的塔设备缩小为高3米、直径为1.5米的超重力装置，显著缩小设备尺寸，大幅度提高设备效率，简化工艺流程路线，降低投资成本和运行操作费用，实现低耗高效的工业生产。

以中北大学成果为例，该校已开发了直径300～2500毫米的系列超重力装置，在化工、化肥、焦化、火炸药等行业的20多个企业进行了示范工程和工程化技术推广，经济效益显著，同时取得了良好的环境和社会效益。

通过超重力装置开发以及与先进的化学工艺耦合和创新，推进了过程强化的产业化进程。

应用领域不断扩展

超重力技术已成功应用于废水、废气中氨氮废水和氮氧化物等的治理，开辟了一条低能耗、低成本、高效率的净化新途径。

大型煤制合成氨、甲醇装置原料气采用低温甲醇洗净化工艺后，放出大量含硫化氢的二氧化碳废气，传统脱硫装置受原料煤种等因素影响都不能正常运行，成为行业难题。

如今超重力技术装置已在该领域投入应用，不仅主体设备体积缩小到1/70，使设备投资、占地大大减少，且减排效果显著。

该技术还推广应用于焦炉煤气的脱硫净化。

中北大学还应用超重力技术对化肥厂铜洗工序的氨氮废水进行了治理，能耗明显低于传统吹脱法，运行费用是传统方法的30%，投资费用约为传统方法的40%。

该项目被列入2002年度国家科技成果重点推广计划。

火炸药生产工艺过程中易产生含大量挥发性有机溶剂的醋酸气体，既浪费资源，又对员工健康造成了严重影响。

传统处理方法投资费用高、吸收效率低、占地面积大，而且根据火炸药的特点只能在生产厂房中进行净化治理，生产车间空间位置又十分有限。

中北大学采用超重力法回收醋酸有机挥发性溶剂，实现了节能减排。

超重力技术还成功应用于超细粉体制备，简化了制备工艺，增加了产品品种，提高了产品活性。

随着国内外科技工作者、企业和科研院所对超重力技术的广泛关注和认识程度的提高，超重力技术将不断扩展应用领域，可望在磺化、硝化、卤化等快速反应，液液接触与反应，节能降耗等领域产生深刻的影响，将不断向紧凑、高效、节能的方向发展，极大降低化工产品成本，为化工行业提效注入新动力。

（来源:

化工设备网）

超重力技术及其在环保中的应用

2006-10-26来源：

上海苏豪智能系统有限公司>>进入该公司展台

作者：

赵晓曦，邓先和，潘朝群，陈海辉

摘要：

超重力技术是一项新兴的强化传递过程的技术，应用在环保、化工、材料、能源等领域可以大大强化传递过程。

介绍了超重力技术的作用原理、研究进展和在环保中的应用，以及应用超重力技术的2种旋转填料床

关键词：

超重力技术；旋转填料床；脱硫；除尘

中图分类号：

TQ052.7文献标识码：

A文章编号：

1006-1878（2002）03-0412-05

多相流之间的质量、热量传递与反应是化工、环保、能源等工业生产中最基本的过程之一，在这些过程中大量使用着塔器，如填料塔、板式塔等。

气液逆流接触设备是在地球重力场的作用下实现气-液接触进行传质的，由于重力场较弱，液膜流动缓慢，单位体积内有效接触面积小、由液膜控制的传质过程的体积传质系数Kια低，故这类设备体积庞大，空间利用率和设备生产强度低。

自从英国帝国化学工业公司（ICI）于1983年开发成功高强度气-液传质设备Higee（HighGravityRotaryDevice）以来，引起了工业界的密切关注，国内外的一些研究机构竞相开展对超重力技术（HighGravityTechnology）这种新型强化传递过程技术的基础理论研究，并进行了一定的中试，在化工、环保、材料等领域进行了工业运行，取得了较好的强化效果。

旋转填料床（RotatingPackedBed,或RPB是利用高速旋转的填料床产生的强大离心力（或超重力,使气液的流速及填料的有效比表面积大大提高，液体在高分散、高混合、强湍动以及界面急速更新的情况下与气体以极大的相对速度在弯曲流道中接触，极大地强化传递过程的一种设备[1］。

这种设备由于利用了超重力技术，所以又称超重机。

超重力技术的理论根据是：

在重力加速度g≈0时，两相接触过程的动力因素即浮力因子△ρg→0，两相间不会因密度差而产生相间流动，此时分子间力（如表面张力）将会起主要作用，液体团聚至表面积最小的状态而不得伸展，相间传递失去两相充分接触的前提条件，使相间传递作用越来越弱，分离无法进行。

反之，ρ越大、△ρg越大，流体相对速度也越大，巨大的切应力克服了表面张力，使得相间接触面积增大，从而导致相间传递过程的极大加强。

超重力技术正是通过高速旋转，利用离心力来增大g，从而增大△ρg达到强化相间传递过程的效果。

1超重力技术的理论研究

目前，对于在超重力场作用下的旋转填料床内液体的流体力学特性、气液两相间的传质传热规律的理论研究很多，人们正在逐步掌握其作用机理。

1.1超重力场下的流体力学特性

超重力场下的液体流动形式非常复杂，且