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超重力精馏塔成为节能利器

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    全国化工分离技术交流与展示会不久前落下帷幕,然而会上展出的一台折流式超重力场旋转床却让许多化工企业对它的关注热度至今依然不减。这到底是一个什么样的设备?它的技术先进性体现在哪里?能为企业带来多大收益?针对企业关心的这些问题,记者日前采访了该产品的研制者浙江工业大学分离工程研究所所长计建炳教授。 

    “我们研发的折流式超重力场旋转床已实现工业应用,用户反映甚佳。与传统的塔器设备相比,设备高度降低1至2个数量级,可大大节省场地和材料资源,是一种典型的资源节约型设备。”计建炳教授告诉记者,他们发明的这项专利产品已在国内300多家企业成功用于甲醇、乙醇等溶剂回收的精馏过程和高黏度、热敏性物料中残余溶剂的汽提过程,并开创了在单台超重力场旋转床设备中完成工业生产连续精馏的先河。 

    超重力旋转床又称超重力机,是上世纪80年代初从国外先发展起来的一种新型气液传质设备,典型的结构是填充式旋转床,其基本原理是利用旋转产生一种稳定的离心力场来代替常规重力场,使气液两相之间的传质传热或反应过程得到强化。由于旋转床设备具有体积小、重量轻、维修方便、灵活可靠等优点,因而被称为“化学工业的晶体管”。我国对于该技术的研发在1985年前基本空白,1990年北京化工大学建立了我国第一家超重力工程技术研究中心,之后华南理工大学、湘潭大学、南京工业大学、浙江工业大学、国立台湾大学等一些高等院校也都相继对其基础理论展开研究,包括对旋转床内的流体流动现象、流体力学特性、气液传递过程及传质模型、停留时间测定、微观混合特性及模型以及旋转床结构对传质的影响等方面,并取得了不同程度的突破。 

    计建炳介绍,折流式超重力场旋转床是浙江工业大学经过多年努力,于2004年成功开发出的一种动、静折流圈镶嵌的旋转床设备,主要应用于化学工业中的精馏、吸收、解吸、除尘以及气液、液液化学反应等化工单元操作。 该设备在研发过程中采用了多项创新技术,使设备整体性能大大提升。 

    针对填充式、碟片式、螺旋式旋转床分离能力不足以及无法使用单台设备用于连续精馏等问题,浙江工业大学分离工程研究所的科研人员创造性地设计出折流式超重力场旋转床装置和多层折流式超重力场旋转床装置,实现了气液逆向接触流动的功能,并可成倍提高理论塔板数。他们还成功地将折流式超重力场旋转床装置应用于连续精馏,实现了单台多层式设备中多单元操作的工艺集成,如汽提与精馏、反应与吸收、精馏与萃取。“这是目前国际上的其他旋转床所无法实现的。”计建炳介绍,在结构上,该设备采用了转子上盖板静止,解决了动与静的矛盾,省掉了转子与气相出口之间的动密封,提高了设备的可靠性,降低了制作难度,并可在同一台设备上串联安装两组以上的转子。 

    记者了解到,2004年在浙江省某药企投入使用的第一套折流式超重力场旋转床设备6年来一直保持运行稳定。该厂技术人员告诉记者,采用该设备最明显的好处在于,一是不需要专门用于精馏塔的框架,整个精馏装置的占地面积减少,可以灵活利用空间,若采用分布式溶剂回收的方法,甚至不再需要溶剂回收车间;二是持液量小,开停车时间短,一般开车15分钟就可以正常进出料;三是设备安装维护方便,不再需要高空吊装。 2004年,折流式超重力场旋转床装置获得了中国发明专利;2006年3月,被列为浙江省重大科技计划招标项目的高效气液传质设备超重力场旋转床项目通过了浙江省科技厅鉴定。 

    在强调节能减排的今天,可大大节省场地和材料资源、效率高、能耗低的折流式超重力场旋转床受到企业热捧。业内专家认为,该设备不同于传统的填料式、蝶片式和螺旋式等旋转床,应用于甲醇—水等体系的工业连续精馏过程具有效率高、能耗低、体积小等特点,技术处于国际先进水平。


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