碳酸锂提纯
Higee超传质技术简介
超传质研究始于七十年代美国太空署(NASA)的微重力场实验项目,随着时间的推移超重力技术不断成熟,应用领域也不断拓展。研究表明在微重力场中,气液-两相间的传质效率比地球重力场下的传质效率低,因此逆向思维设想在加速度比重力场大的环境下,气—液两相间的扩散传质过程能够得到强化,从而能提高多相传质速率。超重力也称为Rotating Packed Bed,简称 RPB。超重力技术的主体核心设备为旋转填料床,其在高速旋转时可以产生强大的离心力,大概是重力加速度的几十到几百倍。因此,受到巨大离心力的液体在进入旋转填料床后被高速旋转填料的不断地剪切,被切割成尺寸很小的液丝、液滴和液膜。因而,气—液两相之间的有效接触面积增大许多,气液接触的更新速率和频率大大提高,对流传质增强,按照双膜理论认为当液膜极大的减小时气液两相间的传质阻力也因此急剧减小,甚至可能打破气速受限于液速的现象,因此逆流操作时泛点速率增大,不易液泛。在旋转填料床中能够强化气液相间传质过程,在工业上可将高达几十米的塔设备与高度不到两米的旋转填料床效果相当。因此,超重力技术被誉为“化学工业的晶体管”。
Higee超传质设备原理
普通的精馏塔(板式或填料塔)是在地球重力场作用下(即在1个g作用下)完成汽、液两相间的传热、传质,进而实现产品组分分离的。由于普通塔在重力场下的液泛速度较小,一般在1.5~1.6m/s内,汽相速度必须小于液泛速度,否则即会液泛,届时精馏操作就无法进行,从而使塔内汽速提高受到限制,汽、液两相传质的强化相应也受到限制;而“旋流剪切式超重力精馏装置”是通过高速旋转产生的离心力来实现超重力场(10~1000g作用下)的环境,即超重力因子β(ω2r/g)通常达350~450左右。在该环境下汽、液两相的速度大大提高,其速度可达4~12m/s,从而大大提高液泛速度。塔中的液体在转子高速下旋转下被加速甩出,在转子及定子间折流流道中被逆向尔行的高速旋转的汽流剪切撕裂成微米至纳米级的液膜、液丝和液滴,从而极大地强化了汽、液两相间的传热、传质过程,使传质效率比普通塔高十多倍。同样的产能所需的设备体积也大大缩小(高度缩小8~10倍),分离效果也大为提高(单位体积内的理论塔板数大大提高,传质单元高度仅为1cm左右)。
Higee超传质的特点
由于旋转填料床中气液两相间的传质过程是在高速旋转的填料区完成的,具有以下特点:
1) 设备体积小,节能降耗;
2) 微观混合效果好,传质比例系数大,传质总阻力大大减小,传质效率大幅提高;
3) 安装设备方便,填料起来很容易,操作很容易达到稳定,开停车速度快,数分
钟就可以达到稳定状态;
4) 停留时间短,对处理热敏性物质及选择性吸收等操作具有优势;
5) 物料瞬间可高效、均匀混合,有利于纳米粉体制备等;
6) 设备具有自清洗功能,填料不易堵塞。
Higee超传质与传统塔对比
普通塔器
超传质
液相流动推动力
重力(g)
离心力(10-103g)
泛液速度
低
高
气液两相停留时间
长(100-101s)
短(10-1s)
填料比表面积
小(101-102㎡/m³)
大(102-103㎡/m³)
传质比表面积
小
大
传质单元高度
高(0.1-2m)
低(1-3cm)
设备体积与重量
大
小
超传质设备的选型
逆流式
逆流式超超传质设备转子由填料组成,通常整个转子为传质区,相较于国产折流式超重力机,传质区域更大。
适用于碳酸锂提纯、脱硫、废气处理、精馏、除VOCs、除异味、除尘等
折流式超传质
折流式超传质,转子由动盘和静盘组成,液体经动盘甩出,高速撞击静盘时产生泪珠状传质区,传质区域小于逆流式超重力机,通常传质效率低于逆流式超传质机。
适用于中间加料、化工、精馏
普通塔器 | 超传质 | |
液相流动推动力 | 重力(g) | 离心力(10-103g) |
泛液速度 | 低 | 高 |
气液两相停留时间 | 长(100-101s) | 短(10-1s) |
填料比表面积 | 小(101-102㎡/m³) | 大(102-103㎡/m³) |
传质比表面积 | 小 | 大 |
传质单元高度 | 高(0.1-2m) | 低(1-3cm) |
设备体积与重量 | 大 | 小 |