超重力精馏技术的研发及产业化应用ppt课件

1、超重力精馏技术的研发及产业化运用浙江工业大学计建炳2021年3月 一、工程背景1、化学工业一方面向大型化开展，另一方面向产品功能 化精细化方向开展；2、随着环保要求和消费本钱的不断提高，多种类小批量 的溶剂回收日益增多；3、资源能源节约日趋紧迫。 因此，研发小型高效的化工配备对于节能减排，满足化学工业开展的新需求具有重要的意义。 化工过程强化是实现设备小型高效的重要途径，超重力技术可实现精馏设备小型高效的目的。 一、工程背景 本工程研发的折流式超重力床是我国原创的精馏设 备，并实现了产业化，技术处于国际先进程度，其工业运用胜利丰富了精馏技术； 超重力精馏技术适宜精细化工、医药化工等产品种类多，

2、批量小的场所以及高粘度、热敏物料的分别和空间受限的场所。超重力技术简介二、超重力技术(Higee)来源：1970 年代末期美国太空方案征求微重力场研讨工程，英国 ICI 新科学研讨小组提出。Higee原理：利用离心力场替代重力场，气液传质速率提高10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二、超重力技术(Higee)超重力精馏安装精馏塔1812年第一座精馏塔运用，已有近200年的历史。二、超重力技术(Higee)英国ICI公司Ramshaw教授在1981年恳求了世界上第一个填料式超重力床专利；已在吸收、解吸、气液反响和纳米资料制备中得到运用；开场的研讨目的用于精馏

3、，但未能在精馏胜利运用。Gas InletGas OutletLiquid OutletLiquid InletRotorRotating ShaftRotating Packed Bed (HIGEE)碟片填料式螺旋板式二、超重力技术(Higee)常见超重力旋转床的构造超重力旋转床的优点传质效率/通量非常高，不易液泛；液速非常高，适于高粘度物料的处置；微观混合程度很大，适于制备纳米粉体资料；持液量很小，适于贵重/有毒物料的处置；气液停留时间极短，适于热敏物系的分别；转子可自清洗，适于含固/结垢物料处置；安装方向随意，抗颠簸，可安装于运动物体。二、超重力技术(Higee)二、超重力技术(Hig

4、ee)现有超重力旋转床的缺陷每台设备需2个动密封，多转子串联困难，且上动密封易腐蚀而影响设备的寿命。转子整体转动，故难以实现中间进料，只能用于全回流。假设要实现延续精馏，那么需用2台旋转床。转子的直径有限(受动平衡的限制)，而且因气液接触时间极端短，设备的分别才干遭到限制，不能满足常规精馏分别的要求。1、难以在转子上进料；2、分别才干不能满足精馏的要求三、填料式超重力床未能在精馏中运用的缘由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构造：1、转子

5、整体旋转，2、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进料冷凝器精馏段提馏段再沸器四、构造创新折流式超重力床1、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。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1345679108211四、构造创新折流式超重力床28135679104液体出口气体出口气体入口填料动密封液体入口动密封四、构造创新折流式超重力床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-壳

6、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，分别才干大大提高。四层转子串联可以到达32块实际塔板数四、构造创新折流式超重力床3、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0.7块实际板，27块/米四、构造创新折流式超重力床(a)填料塔底产品顶产品中间进料冷凝器再沸器精馏段提馏段底产品顶产品中间进料再沸器冷凝器精馏段提馏段(c)折流式超重力床上板静止下板旋转，可省掉上动密封，设备可靠性提高上板静止，进料口可设置在上板恣意位置，实现中间进料，因此可用于延续精馏过程转子的气液接触元件为折流圈，不需求中心进料的液体分布器，防

7、堵塞的才干强转子内气液以“S形道路经过折流圈，流动途径增长，停留时间延伸，有利于提高传质效率易于在一个壳体内实现多转子同轴串联，实际塔板数成倍的提高四、构造创新折流式超重力床折流超重力旋转床特点五、设备性能研讨 气体流量对压降的影响五、设备性能研讨 夜体流量对压降的影响五、设备性能研讨转速对功耗的影响五、设备性能研讨气液流量和转速对传质效率的影响每个传质单元0.7块实际板，27块/米五、设备性能研讨机械性能的研讨1、对设备长期运转动密封的可靠性和转子动平衡的要求2、经过工业化实验，对可操作性、稳定性和平安性进展 了长期调查；3、从真空到常压，对不同的精馏体系进展了工艺与设备 相匹配的系列研讨实

8、验。 经过十多年的研讨和工业运用阅历积累，构成了 设计、制造和工业运用一条龙的成套超重力精馏技术。 研讨结果在Ind.Eng.Chem.Res， Chem.Eng.Process,Chin.J. Chem.Eng.石油化工等国内外期刊上发表了数十篇论文。 六、产业化运用精馏流程六、产业化运用1、已运用于多种体系的延续精馏、解吸和萃取精馏过程；2、甲醇/水、DMSO/水、甲醇/甲缩醛/水、甲醇/叔丁醇、氯 化苯/异己烷、三乙胺/甲基异丙胺/水、萃取精馏制水乙 醇及医药中间体分别30多种体系等；3、浙江、江苏、湖北、山东、河南、安徽、江西、贵州、 广东等12省市产业化运用；4、推行设备200多台套

9、台，且推行速度不断加快； 2004的第一套设备已延续运转六年多，设备性能稳定。 六、产业化运用1、热敏高粘度产品的分别泛酸钙维生素B5脱除甲醇。高沸点、高粘度、热敏，含有水和10%的甲醇，要求甲醇0.1%，采用填料塔只能到0.3%，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) 六、产业化运用折流式超重力床和填料塔主要技术目的的对比164系统占地面积m2 3518总电功耗费kw无18超重力床电机kW15无真空机组kW20无冷冻机组kW有无真空系统冷冻盐水循环水冷却系统8无再沸器容积m30.3%0.1%产品中甲醇含量22原料处置量t/h填料塔折流式超重力床称号8

10、012系统所占空间m3六、产业化运用2、建立分布式溶剂回收方式，产品与溶剂及时分别。六、产业化运用乙醇-水超重力精馏安装六、产业化运用甲醇-水超重力精馏安装六、产业化运用无水酒精超重力萃取精馏安装超重力超重力六、产业化运用医药中间体超重力精馏安装六、产业化运用医药中间体超重力精馏安装超重力超重力七、超重力精馏技术特点1、体积小、高度低相同精馏要求折流式超重力床和填料塔的尺寸对比物系设备直径(m)总高度(m)体积(m3)高度比/体积比甲醇/水折流式超重力床0.830.80.43313.8/7.2填料塔0.611.03.11乙醇/水折流式超重力床0.80.550.27616.4/4.1填料塔0.4

11、9.01.13七、超重力精馏技术特点2、资源能源节约 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而带来的热损失减小以及冷却水循环泵功率的降低，普通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。精馏条件下折流式旋转床和填料塔的能量消耗对比名称甲醇-水乙醇-水填料塔折流式超重力床填料塔折流式超重力床设备热损失kJ/h11.011041.1011048.461041.02104再沸器负荷kJ/h121.1104111.210493.0610485.45104水循环泵功耗kW1.89电机功耗kW-10-10总能耗kJ/h121.782104114.98210493.

12、49710489.189104产品单耗kJ/kg2435.62299.61870.01783.8八、经济和社会效益2、社会效益1资源、能源节约 1 米高的折流式超重力床可替代10 多米高的精馏 塔，钢材用量和占地面积仅为精馏塔的1/4，辅助设 施建立本钱显著降低；2消费平安 无需思索台风、雷击、地震及高空作业等在精馏塔 建立中必需思索的要素，消费的平安性大大提高， 实践运用时操作和维修方便；3运用在空间受限的场所。十、知识产权 授权发明专利6 项，其中美国专利1项 授权适用新型专利8项,编制企业规范1项发明专利：1、折流式超重力场超重力床安装 ZL01134321.42、多层折流式超重力超重力床安装ZL200510049145.13