碟片填料旋转床气阻与气液传质实验研究

实验测量了超重力旋转床气液传质反应器在采用同心环波纹碟片填料的时的气相压降和气液传质特性,对不同转速,气流量,液流量条件下的气相阻力与气液传质性能进行了实验研究和分析,结果表明干床的气相压降是相同状态下采用金属丝网填料的气相压降的６０％左右。     

多孔波纹板错流旋转床的性能研究

以空气-CO2-NaOH为系统,研究了多孔波纹板错流旋转床的流体力学和传质性能。实验结果表明:在相近的操作条件下,多孔波纹板错流旋转床的压降与文献丝网错流旋转床的相近,不足逆流床的十分之一;体积传质系数分别比文献丝网错流旋转床高0.95—1.47倍,比逆流旋转床略低,比传统气液传质设备高1—2个数量级。多孔波纹板错流旋转床填料具有传质效率高、压降低、动平衡性好等优点。     

气升式环流反应器强制振荡周期对传质影响的研究

在同一反应器中比较了不同振荡周期下的气液传质特性,为最优强制振荡周期的确定提供了实验依据和分析基础。选择体积传质系数及气含率作为传质研究的主要评价指标,实验结果表明,动态操作下的传质效果明显优于稳态,而不同振荡周期传质效果也大不一样。在0.8~2.4m3h-1的气速范围内,由静压力、导流管顶部截面流体速度、全床气含率(及传质系数)周期性变化所确定的振荡周期TP、TV、TK比稳态操作下的全床平均传质系数分别提高了3.92%~27.3%,2.35%~24.5%,28.2%~43.3%。由反应器内全床平均气含率或传质系数确定的振荡周期TK是最佳振荡周期。     

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。     

鼓泡床反应器内流动与传质行为的研究进展

总结了有关浆态鼓泡床反应器内流动、混合用气液传质特性的研究成果,详细地介绍了鼓泡床反应器内气含率、液速、液体轴向扩散系数、传质系数的测量方法,阐述了鼓泡床反应器性能的主要影响因素,如系统压力、温度、气体表观气速、液体性质及固含率等对流动、液相混合和传质特性的影响,并对鼓泡床反应器的应用前景进行了详述.     

多孔波纹板错流旋转床的传质性能

以CO2-NaOH为介质,研究了两种板间距填料结构的传质性能。结果表明：多孔波纹板错流旋转床的体积传质系数在相近的操作条件下分别比文献丝网错流旋转床高0.95～2.1倍、比逆流旋转床略低,比传统气液传质设备高1～2个数量级。应用MATLAB语言编制应用程序对实验数据的回归分析得出了体积传质系数的关联式。     

旋转填充床CFD模拟研究进展

旋转填充床（RPB）反应器凭借填料对液体的切割破碎作用，可以显著强化多相流之间的质量传递，大幅度减少反应时间。但是旋转填充床内部结构和流体力学规律极为复杂，即便使用高速摄像机也很难准确描述填料内的流动和传质规律。计算流体动力学（CFD）凭借其能够有效模拟多相流动过程中的流动和传质规律的独特优势，近年来已被许多研究人员用来模拟RPB反应器中的流动和反应特性。本文综述了近些年来学者利用CFD技术模拟旋转填充床反应器的研究进展，并着重总结了多相流模型的选取、边界条件的确定以及旋转填充床的简化方法等CFD计算中的关键部分。     

旋转床填料内支撑对气膜控制传质过程的影响

采用（氨＋空气）－水这一典型的气膜控制传质体系，研究了旋转床（RPB）中填料内支撑对气膜控制传质过程的影响。实验结果表明：随着转速的增加，旋转率传质系数值提高；随着液量的增加，旋转床传质系数值降低。与无内支撑时情况相比，有内支撑时的传质效果变差。在40％－100％开孔率范围内，随着开孔率的增加，传质系数值缓慢升高，而内支撑在填料中安置位置对传质无明显影响。     

旋转填充床中伴有可逆反应的气液传质

应用CO2-MDEA气液吸收体系,对旋转填充床中伴有可逆反应的气液传质过程进行了定量的模型研究。在所有反应都可逆的情况下,根据Higbie渗透理论建立了旋转床中CO2-MDEA体系的扩散-反应传质模型。通过模型对传质过程的定量描述以及实验结果对模型的验证,超重力旋转床的强化作用可进一步被揭示为:由于不断更新的液膜使得可溶性气体在液膜内形成较大的浓度梯度,从而极大地增大了传质系数,强化了传质;旋转床的强化作用是在动态的传质过程中完成的,液膜的寿命越短则传质系数越大。在不同转速、温度、MDEA浓度和气液流量条件下进行了实验,本文模型的模拟值和实验结果吻合较好。     

旋转填充床反应器流体流动可视化研究进展

旋转填充床反应器是一种典型过程强化装置,对化工过程中的传质与混合过程具有较好的强化作用。流体流动作为旋转填充床反应器中最为基础的性质,对研究、优化旋转填充床反应器的结构和性能至关重要。光学成像技术与数值模拟作为研究旋转填充床反应器中流体力学性质的重要手段在近年来得到了飞速发展。对近三十年来,旋转填充床反应器可视化研究进行了综述,从早期光学成像开始,在此基础上引入早期计算流体力学模拟,直至现在高速数码摄像可视化和基于真实结构的模拟。对旋转填充床的可视化观测从填料表面逐渐向填料内部发展,对其数值模拟从初步的数学模型发展到包含详细填料几何结构、详细流体特性的流动模拟。现有研究已对填料区、空腔区中的流体流动有了较为详细的描述。     

湿法烟气脱硫设备的研究进展

综述了脱硫吸收塔的改进及新脱硫反应装置,如降膜式反应器、撞击流反应器、旋转填料床等应用于湿法烟气脱硫的研究进展,对比了各自的优缺点,认为化工过程强化技术是解决传统塔设备传质效率低、投资成本高等难题的新途径,其中旋转填料床进行湿法烟气脱硫具有很高的应用价值. 开发既能处理大气量、又能强化气相传质过程的旋转填料床将成为其工业化应用的研究方向.     

Liquid-solid mass transfer in a rotating packed bed reactor with structured foam packing

A rotating packed bed (RPB) reactor has substantially potential for the process intensification of heterogeneous catalytic reactions. However, the scarce knowledge of the liquid-solid mass transfer in the RPB reactor is a barrier for its design and scale-up. In this work, the liquid-solid mass transfer in a RPB reactor installed with structured foam packing was experimentally studied using copper dissolution by potassium dichromate. Effects of rotational speed, liquid and gas volumetric flow rate on the liquid-solid mass transfer coefficient (k_LS) have been investigated. The correlation for predicting k_LS was proposed, and the deviation between the experimental and predicted values was within ±12%. The liquid-solid volumetric mass transfer coefficient (k_LSa_LS) ranged from 0.04-0.14 1^-1, which was approximately 5 times larger than that in the packed bed reactor. This work lays the foundation for modeling of the RPB reactor packed with structured foam packing for heterogeneous catalytic reaction.     

Liquid-solid mass transfer in a rotating packed bed reactor with structured foam packing

A rotating packed bed (RPB) reactor has substantially potential for the process intensification of heterogeneous catalytic reactions. However, the scarce knowledge of the liquid–solid mass transfer in the RPB reactor is a barrier for its design and scale-up. In this work, the liquid–solid mass transfer in a RPB reactor installed with structured foam packing was experimentally studied using copper dissolution by potassium dichromate. Effects of rotational speed, liquid and gas volumetric flow rate on the liquid–solid mass transfer coefficient (k_LS) have been investigated. The correlation for predicting k_LS was proposed, and the deviation between the experimental and predicted values was within ± 12%. The liquid–solid volumetric mass transfer coefficient (k_LSa_LS) ranged from 0.04–0.14 1⁻¹, which was approximately 5 times larger than that in the packed bed reactor. This work lays the foundation for modeling of the RPB reactor packed with structured foam packing for heterogeneous catalytic reaction.     

Mass transfer performance of a rotating packed bed equipped with blade packings in removing methanol and 1-butanol from gaseous streams

The removal of methanol and 1-butanol from gaseous streams by absorption with water was investigated in the RPB equipped with blade packings. The overall volumetric gas-phase mass transfer coefficient (K_Ga) for methanol and 1-butanol absorption was observed to increase with the rotational speed, the gas flow rate, and the liquid flow rate. Also, the local volumetric gas-phase mass transfer coefficient (k_Ga) was estimated, and then the portion of the total resistance to mass transfer in gas phase was determined. The result indicated that more than 90% of the total resistance to mass transfer in methanol and 1-butanol absorption was found to be due to the gas phase. Comparison with the conventional packed tower demonstrated that mass transfer efficiency in the RPB equipped with blade packing was higher than that in the conventional packed tower. Consequently, the RPB equipped with blade packings would be an excellent absorber for the removal of alkanols from the exhausted gases.     

新型旋转填料床强化气膜控制传质过程

转子结构为相互嵌套填料环的新型旋转填料床是基于强化气膜控制传质过程的新型高效传质设备,可适用于受气膜控制的吸收、精馏和低浓度工业气体的净化等过程。分别以化学吸收体系CO2-NaOH和物理吸收体系NH3-H2O测定了不同气量、液气比和超重力因子条件下的有效比表面积a和气相体积传质系数kya,并由此得到气相传质系数ky,对其传质性能进行研究。实验结果表明：a、kya和ky均随着气量、液气比和超重力因子的增大而增大。通过对比可知,新型旋转填料床的气相体积传质系数在相近操作条件下是文献逆流旋转填料床的2倍。并对实验数据进行了回归,拟合出了a、kya和ky分别与气相雷诺数ReG、液相韦伯数WeL和伽利略数Ga之间的关联式。     

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...     

新型旋转填料床的气相传质特性

以CO2-NaOH体系化学吸收测定不同超重力因子、液量和气液比(体积流量比)条件下的有效传质比表面积a,在相同操作条件下,以氨-空气-水体系进行空气吹脱含氨富液测定不同超重力因子、液量和气液比条件下的气相体积传质系数kya,从而得到气相传质系数ky,对其气相传质特性进行了研究. 结果表明,a随超重力因子、液量和气液比增大而增大,kya和ky均随超重力因子和气液比增大而增大,随液量增大而减小. 通过对比可知,在相近操作条件下新型旋转填料床的气相体积传质系数比文献折流旋转填料床的提高36%. 对实验数据进行回归,拟合出a, kya和ky分别与气相雷诺数ReG、液相韦伯数WeL和伽利略数Ga之间的关联式.     

并流旋转床压降与传质特性的研究

利用水-空气系统对并流旋转床的气相压降进行了研究,并与逆流旋转床气相压降进行了对比。研究结果表明：并流较逆流旋转床的气相压降低;并流旋转床的气相压降随气体流量的增大而增大,随液体流量的增大而减小,随转速的增大明显降低;而逆流旋转床的气相压降随转速的增大明显升高。利用水吸收SO2的实验对并流旋转床的传质特性进行了研究。研究结果表明：并流旋转床填料层内各点的体积传质系数随着气体流量、液体流量和转速的增大而增大;填料层半径由70mm增大至90mm时,并流旋转床的体积传质系数迅速增大,而后并流旋转床的体积传质系数随半径的增大而减小。对并流和逆流旋转床填料层内体积传质系数进行了对比。结果表明：填料层半径由70mm增大至130mm时,并流旋转床的体积传质系数较逆流时大;当半径大于130mm后,逆流旋转床的体积传质系数大于并流旋转床的体积传质系数,且随半径增大而增大。根据研究结果,提出了降低系统压降的设想,即并流与逆流旋转床串联操作。     

Preparation of Pd/γ-Al2O3/nickel foam monolithic catalyst and its performance for selective hydrogenation in a rotating packed bed reactor

Selective hydrogenation plays an important role in chemical industries,yet its selectivity is usually lim-ited by the mass transfer.In this work,the enhanced hydrogenation selectivity was achieved in a rotating packed bed (RPB) reactor with excellent mass transfer efficiency.Aiming to be used under the centrifugal filed,a monolithic catalyst Pd/γ-Al2O3/nickel foam suiting for the shape and size of the rotor of RPB reac-tor was prepared by the electrophoretic deposition method.The mechanical strength of the catalyst can meet the requirement of high centrifugal force in the RPB.The hydrogenation selectivity in the RPB reac-tor using the 3-methyl-1-pentyn-3-ol hydrogenation system was 3-8 times higher than that in a stirred tank reactor under similar conditions.This work proves the feasibility of intensifying the selectivity of hydrogenation process in the RPB reactor.