蔡旭槐折流式超重力床的研究及产业化应用浙江工业大学课件

1、蔡旭槐折流式超重力床的研究及产业化应用浙江工业大学课件折流式超重力床的研究折流式超重力床的研究及产业化应用及产业化应用 蔡旭槐蔡旭槐 工程师工程师20122012年年6 6月月 蔡旭槐折流式超重力床的研究及产业化应用浙江工业大学课件一、超重力技术一、超重力技术(Higee)(Higee)超重力技术：超重力技术：用离心力场代替重力场，气液传质用离心力场代替重力场，气液传质速率可提高速率可提高1010倍以上。倍以上。气相液相g常规气液接触设备液相气相a=w2r超重力气液接触设备蔡旭槐折流式超重力床的研究及产业化应用浙江工业大学课件一、超重力技术一、超重力技术(Higee)(Higee)超重力精馏装

2、置超重力精馏装置精馏塔精馏塔18121812年第一座年第一座精馏塔应用，精馏塔应用，已有近已有近200200年年的历史。的历史。蔡旭槐折流式超重力床的研究及产业化应用浙江工业大学课件一、超重力技术一、超重力技术(Higee)(Higee)英国英国ICIICI公司公司RamshawRamshaw教授在教授在19811981年申请了世年申请了世界上第一个填料式超重界上第一个填料式超重力床专利；力床专利；在吸收、解吸、气液在吸收、解吸、气液反应和纳米材料制备中反应和纳米材料制备中得到应用；得到应用；填料式超重力床未能填料式超重力床未能成功应用于精馏过程。成功应用于精馏过程。蔡旭槐折流式超重力床的研究

3、及产业化应用浙江工业大学课件1 1、难以在转子上进料；、难以在转子上进料；2 2、分离能力不能满足精馏的要求、分离能力不能满足精馏的要求二、填料式超重力床未能在精馏中应用的原因二、填料式超重力床未能在精馏中应用的原因1-下盖板 2-下动 3-转轴 4-液体出口 5-壳体 6-转子 7-气体出口 8-液体进口 9-液体分布器 10-上动密封 11-上盖板 12-气体进口中间进料321456789101112结构：结构：1 1、转子整体旋转，、转子整体旋转，2 2、转子与气相管之间有动密封。、转子与气相管之间有动密封。(b)填料式超重力床顶产品中间中间进料进料冷凝器精馏段提馏段再沸器蔡旭槐折流式超

4、重力床的研究及产业化应用浙江工业大学课件三、折流式超重力床结构三、折流式超重力床结构1、转子由动、静部件组合，可在转子上进料，、转子由动、静部件组合，可在转子上进料，省掉转子与气相管的动密封。省掉转子与气相管的动密封。1-动盘 2-动折流圈 3-气体进口 4-静折流圈 5-静盘 6-气体出口 7-液体进口 8-中间进料 9-壳体 10-液体出口 11-转轴1345679108211蔡旭槐折流式超重力床的研究及产业化应用浙江工业大学课件三、折流式超重力床结构三、折流式超重力床结构1-动盘 2-动折流圈3-气体进口4-1,2,3液体进口5-静盘 6静折流圈7-气体出口8-导流管 9-回流管 10-

5、壳体 11-液体出口12-转轴1234-14-24-3567891011122、多层转子同轴可放便可靠地串联，分离能力大大提高。、多层转子同轴可放便可靠地串联，分离能力大大提高。四层转子串联四层转子串联可以达到可以达到3232块块理论塔板数理论塔板数蔡旭槐折流式超重力床的研究及产业化应用浙江工业大学课件三、折流式超重力床结构三、折流式超重力床结构3、动、静折流圈作为气液接触元件，气液分布均匀。、动、静折流圈作为气液接触元件，气液分布均匀。每个传质单元每个传质单元0.70.7块理论板，块理论板，2727块块/ /米米蔡旭槐折流式超重力床的研究及产业化应用浙江工业大学课件三、折流式超重力床结构三、

6、折流式超重力床结构(a)填料塔底产品顶产品中间中间进料进料冷凝器再沸器精馏段提馏段底产品顶产品中间中间进料进料再沸器冷凝器精馏段提馏段(c)折流式超重力床蔡旭槐折流式超重力床的研究及产业化应用浙江工业大学课件四、折流式超重力床性能四、折流式超重力床性能u 气体流量对压降的影响气体流量对压降的影响气相流量 Q (m3/h)压降 P (kPa)010020030040050060070000.511.522.533.54L=600l/h(a)600rpm800rpm1000rpm1200rpm1330rpm气相流量 Q (m3/h)压降 P (kPa)02004006008001000012345

7、67n=1200rpm(b)0l/h400l/h600l/h800l/h1000l/h1240l/h蔡旭槐折流式超重力床的研究及产业化应用浙江工业大学课件四、折流式超重力床性能四、折流式超重力床性能u 夜体流量对压降的影响夜体流量对压降的影响液相流量 L (l/h)压降 P (kPa)02004006008001000 1200 1400012345n=1000rpm(a)100m3/h200m3/h300m3/h400m3/h500m3/h600m3/h液相流量 L (l/h)压降P (kPa)02004006008001000 1200 140000.511.522.5Q=300m3/h(

8、b)600rpm800rpm1000rpm1200rpm1330rpm蔡旭槐折流式超重力床的研究及产业化应用浙江工业大学课件四、折流式超重力床性能四、折流式超重力床性能u转速对功耗的影响转速对功耗的影响转速n (rpm)功率P (kW)4006008001000120014000.511.522.5L=1000l/h(a)100m3/h200m3/h300m3/h400m3/h500m3/h600m3/h转速n (rpm)功率P (kW)5007009001100130000.511.522.53Q=600m3/h(b)0l/h400l/h600l/h800l/h1000l/h1240l/h蔡

9、旭槐折流式超重力床的研究及产业化应用浙江工业大学课件四、折流式超重力床性能四、折流式超重力床性能u气液流量和转速对传质效率的影响气液流量和转速对传质效率的影响回流量L (l/h)理论板数 NT01002003004005006007006810121416(a)600rpm800rpm1000rpm1100rpm转速 n (rpm)理论板数NT5006007008009001000 1100 120046810121416(b)100l/h200l/h300l/h400l/h600l/h每个传质单元每个传质单元0.70.7块理论板，块理论板，2727块块/ /米米蔡旭槐折流式超重力床的研究及产

10、业化应用浙江工业大学课件四、折流式超重力床性能四、折流式超重力床性能u机械性能的研究机械性能的研究1 1、对设备长期运转动密封的可靠性和转子动平衡的要求、对设备长期运转动密封的可靠性和转子动平衡的要求2 2、通过工业化试验，对可操作性、稳定性和安全性进行、通过工业化试验，对可操作性、稳定性和安全性进行 了长期考察；了长期考察；3 3、从真空到常压，对不同的精馏体系进行了工艺与设备、从真空到常压，对不同的精馏体系进行了工艺与设备 相匹配的系列研究试验。相匹配的系列研究试验。 经过十多年的研究和工业应用经验积累，形成了经过十多年的研究和工业应用经验积累，形成了 设计、制造和工业应用一条龙的成套超重

11、力精馏技术。设计、制造和工业应用一条龙的成套超重力精馏技术。 研究结果在研究结果在Ind.Eng.Chem.ResInd.Eng.Chem.Res， Chem.Eng.Process,Chem.Eng.Process,Chin.J. Chem.Eng.Chin.J. Chem.Eng.石油化工等国内外期刊上发表了数十篇论石油化工等国内外期刊上发表了数十篇论文。文。 蔡旭槐折流式超重力床的研究及产业化应用浙江工业大学课件五、产业化应用五、产业化应用精馏流程精馏流程冷却水进冷却水出水蒸汽进冷凝水出塔釜产品塔顶产品回流液中间进料冷凝器再沸器3.6米蔡旭槐折流式超重力床的研究及产业化应用浙江工业大学课

12、件五、产业化应用五、产业化应用吸收解吸耦合流程吸收解吸耦合流程原料原料载气载气尾气尾气吸收剂吸收剂富液富液贫液贫液蔡旭槐折流式超重力床的研究及产业化应用浙江工业大学课件五、产业化应用五、产业化应用1 1、已应用于多种体系的连续精馏、解吸和萃取精馏过程；、已应用于多种体系的连续精馏、解吸和萃取精馏过程；2 2、甲醇、甲醇/ /水、水、DMSO/DMSO/水、甲醇水、甲醇/ /甲缩醛甲缩醛/ /水、甲醇水、甲醇/ /叔丁醇、氯叔丁醇、氯 化苯化苯/ /异己烷、三乙胺异己烷、三乙胺/ /甲基异丙胺甲基异丙胺/ /水、萃取精馏制水乙水、萃取精馏制水乙 醇及医药中间体分离醇及医药中间体分离3030多种体

13、系等；多种体系等；3 3、浙江、江苏、湖北、山东、河南、安徽、江西、贵州、浙江、江苏、湖北、山东、河南、安徽、江西、贵州、 广东、台湾等地产业化应用；广东、台湾等地产业化应用；4 4、推广设备、推广设备300300多台套台；多台套台； 2004 2004的第一套设备已连续运行六年多，设备性能稳定。的第一套设备已连续运行六年多，设备性能稳定。 蔡旭槐折流式超重力床的研究及产业化应用浙江工业大学课件五、产业化应用五、产业化应用1 1、热敏高粘度产品的分离、热敏高粘度产品的分离泛酸钙（维生素泛酸钙（维生素B5B5）脱除甲醇。高沸点、高粘度、热敏，含有水和）脱除甲醇。高沸点、高粘度、热敏，含有水和10

14、%10%的甲醇，要求甲醇的甲醇，要求甲醇0.1%，采用填料塔只能到采用填料塔只能到0.3%0.3%，无法出口。，无法出口。(a) 进料进料水蒸气水蒸真空系统冷却水甲醇甲醇冷冻盐水产品产品(b) 蔡旭槐折流式超重力床的研究及产业化应用浙江工业大学课件五、产业化应用五、产业化应用折流式超重力床和填料塔主要技术指标的对比折流式超重力床和填料塔主要技术指标的对比164系统占地面积系统占地面积m2 3518总电功消耗总电功消耗kw无无18超重力床电机超重力床电机kW15无无真空机组真空机组kW20无无冷冻机组冷冻机组kW有有无无真空系统真空系统冷冻盐水冷冻盐水循环水循环水冷却系统冷却系统8无无再沸器容积

15、再沸器容积m30.3%0.1%产品中甲醇含量产品中甲醇含量22原料处理量原料处理量t/h填料塔填料塔折流式超重力床折流式超重力床名称名称8012系统所占空间系统所占空间m3蔡旭槐折流式超重力床的研究及产业化应用浙江工业大学课件五、产业化应用五、产业化应用2 2、建立分布式溶剂回收模式，产品与溶剂及时分离。、建立分布式溶剂回收模式，产品与溶剂及时分离。蔡旭槐折流式超重力床的研究及产业化应用浙江工业大学课件五、产业化应用五、产业化应用乙醇乙醇- -水超重力精馏装置水超重力精馏装置蔡旭槐折流式超重力床的研究及产业化应用浙江工业大学课件五、产业化应用五、产业化应用甲醇甲醇- -水超重力精馏装置水超重力

16、精馏装置蔡旭槐折流式超重力床的研究及产业化应用浙江工业大学课件五、产业化应用五、产业化应用无水酒精超重力萃取精馏装置无水酒精超重力萃取精馏装置超重力超重力超重力超重力蔡旭槐折流式超重力床的研究及产业化应用浙江工业大学课件五、产业化应用五、产业化应用医药中间体超重力精馏装置医药中间体超重力精馏装置蔡旭槐折流式超重力床的研究及产业化应用浙江工业大学课件五、产业化应用五、产业化应用医药中间体超重力精馏装置医药中间体超重力精馏装置超重力超重力超重力超重力蔡旭槐折流式超重力床的研究及产业化应用浙江工业大学课件六、超重力精馏技术特点六、超重力精馏技术特点1 1、高度低、体积小、高度低、体积小相同精馏要求折

17、流式超重力床和填料塔的尺寸对比相同精馏要求折流式超重力床和填料塔的尺寸对比物系物系设备设备直径直径(m)(m)总高度总高度(m)(m)体积体积(m(m3 3) )高度比高度比/ /体积比体积比甲醇甲醇/ /水水折流式超重力床折流式超重力床0.830.8330.43313.8/7.213.8/7.2填料塔填料塔0.60.611.011.03.113.11乙醇乙醇/ /水水折流式超重力床折流式超重力床50.550.2760.27616.4/4.116.4/4.1填料塔填料塔9.01.131.13蔡旭槐折流式超重力床的研究及产业化应用浙江工业大

18、学课件六、超重力精馏技术特点六、超重力精馏技术特点2 2、能源节约、能源节约 折流式超重力床能耗降低主要来自于设备体积大幅度减小折流式超重力床能耗降低主要来自于设备体积大幅度减小而带来的热损失减小以及冷却水循环泵功率的降低，一般来而带来的热损失减小以及冷却水循环泵功率的降低，一般来说超重力床电机功耗是可以被热损失减小的部分抵消的；此说超重力床电机功耗是可以被热损失减小的部分抵消的；此外，电机消耗的电能大部分用于加热床内的液体。外，电机消耗的电能大部分用于加热床内的液体。精馏条件下折流式旋转床和填料塔的能量消耗对比精馏条件下折流式旋转床和填料塔的能量消耗对比名称名称甲醇甲醇-水水乙醇乙醇-水水填料塔填料塔折流式超重力床折流式超重力床填料塔填料塔折流式超重力床折流式超重力床设备热损失设备热损失kJ/h11.011041.1011048.461041.0