超重力旋转床的原理与影响因素
超重力床标准
超重力床标准
超重力床是一种特殊的床,通过施加超重力力量来实现对人体的压迫和负重感。
其标准可以包括以下几个方面:
1. 具备超重力模式:超重力床应该能够切换为超重力模式,即通过调节床的角度或使用特殊的压力装置,可以施加额外的压力到人体上,使其感受到超过地球正常重力的负荷。
2. 安全性:超重力床的设计应考虑人体的安全,包括防止滑落、固定急转弯等情况的措施。
床的材质和结构应具备足够的强度和稳定性,以支撑用户的体重和承受超重力的力量。
3. 舒适性:超重力床应提供舒适的睡眠体验,包括适当的软硬度、适应人体曲线的弹性、透气性等特点。
同时,床垫和床单等配件也应该符合人体工程学原理,提供良好的支撑和保护。
4. 硬度调节:有些超重力床还配备硬度调节功能,可以根据用户的体重和喜好,调整床的硬度,以最大程度地提供个性化的睡眠体验。
5. 操作便捷性:超重力床的控制方式应简单易懂,并提供用户友好的操作界面。
用户应能够轻松地调节床的角度和超重力力量,以满足个人需求。
需要注意的是,超重力床目前还处于实验阶段,尚未得到广泛的商业应用。
因此,其标准可能因不同厂商和产品而有所差异。
超重力旋转床成为节能利器
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。
超重力旋转床性能简介
超重力旋转床(高效精馏机)简介超重力旋转床又称(高效精馏机),是一种可以将已溶于水中的有机溶剂或多项混合有机溶剂、化学制品有机溶剂等从水中分离、萃取、精馏出来的成套完整工艺设备,其根本特性是有效替代精馏塔完成上述物理性化工处理过程,并具有节能、增效、净化尾液残留等显著特点,不能等同于仅仅是替代了精馏塔的工作环境。
在强调节能环保的今天,超重力旋转床的使用,将还给企业、社会与环境带来明显的经济利益和社会效益。
它可以广泛的被运用在制药、化工、酿酒、食品添加剂等生产过程中的有机溶剂回收利用。
例举:制药回液中的有机溶剂回收利用的意义:制药行业,总体说来,不外乎是萃取与合成着两种工艺过程的实现。
萃取:是将植物或动物体内有药用价值的物质提取出来的过程。
我们中药的熬煎过程实际就是简单的萃取。
如从黄姜中萃取“皂甙”,首先将黄姜清洗、粉碎,经过酸解或酶解,使其木质细胞壁被破坏(破壁处理),将处理后的黄姜侵泡在有机溶剂中,细胞内的“皂甙”物质,被溶剂溶出。
最后将溶剂加温汽化转移,就可以得到相对纯洁的“皂甙”,这个过程就是萃取。
在萃取的过程中,溶剂中会混入一定量的水。
合成:是将两种不同的化学制品合成为一个全新的化学制品。
如:“维生素A”的生产过程,“维生素A”以“β—紫罗兰酮”为基本原料,经过与乙炔气进行反应,在醇纳的催化下与C5醛缩合生成“维生素A醋酸酯”。
“维生素A”不溶于水,只溶于醇、醚、烃、卤代烃等大多数有机溶剂。
因此在它的合成反应中都只能在有机溶剂中进行,而部分反应剂和催化剂是溶于水的,所以反应后的溶剂中将存在大量的水,而对于“β—紫罗兰酮”精确控制要求溶剂必须在无水和单一的状态之下。
所以,在溶剂被使用后就无法再次使用了。
制药行业对有机溶剂的使用广泛且严格,超重力旋转床的推广使用,会给制药行业带来巨大的经济效益与工艺提升和工艺便捷。
一、超重力旋转床(高效精馏机)的工作原理:超重力旋转床是利用设备中活动塔板的高速旋转,产生的被分离精馏液体的重力加速度,来替代精馏塔将精馏液从高空向地面抛洒的自由落体的运动速度。
超重力旋转床
超重力旋转床想要选超重力旋转床,就选杭州钱江干燥设备有限公司。
在中小型农药、医药、精细化工等工业生产中,有机物的分离操作(如精馏、气提或吸收等)大量使用填料塔和板式塔等塔设备,液相在重力场的作用下与逆流的气相进行接触传质,达到分离提纯的目的。
在地球的重力场下,塔设备中的液膜流动较慢,汽液接触比表面积较小,传质效率相对较低,所以设备体积庞大、空间利用率低、占地面积较大。
超重力技术是上世纪80年代发展起来的强化气液传质的新型技术,其工作原理是利用高速旋转产生的数百至千倍重力的离心力场(简称超重力场)来代替常规的重力场,在超重力场下,液体分散飞行时所呈现的是非常细小的液滴、液丝状态。
从而使巨大的塔设备变为高度不到2米的超重机,达到增加效率、缩小体积以及在有些场合可大幅降低能耗的目的。
目前国内外已将此类技术成功地应用到化工过程的吸收、解吸和反应操作过程,已报道的填充式或碟片式等几种类型的超重力旋转床至今都未能在单台设备中实现工业生产中的连续精馏过程。
浙江工业大学发明、与杭州科力化工设备有限公司联合开发的折流式超重力旋转床,已成功地应用于工业生产中的连续精馏过程,展示了很好的应用前景。
下面小编就和大家说一说超重力旋转床有如下特点:(1)传质和混合效率高;(2)开停车容易,达到稳定状态快;(3)持液量小,停留时间短,对快速反应提升显著;(4)不怕颠毅、倾斜、振荡,适用于移动场所;(5)内部清洗容易,填料更换快捷,易于维护和检修。
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重力脱硫机主要由固定的圆柱形外壳和内部圆环柱状的转子组成,核心部分是转子。
其实超重力旋转床的发明有利于多元化的一种发展。
如果还有不明白的请联系我们杭州钱江干燥设备有限公司。
2009超重力旋转床功耗研究
Vol.40No.8(2009)ZHEJIANG CHEMICAL INDUSTRY文章编号:1006-4184(2009)08-0034-03修回日期:2009-05-21作者简介:吴永刚(1977-),男,工程师,主要从事科研项目管理。
超重力旋转床功耗研究吴永刚1,徐欧官2,施媛媛1(1.浙江省化工研究院,浙江杭州310023;2.浙江工业大学之江学院,浙江杭州310024)摘要:超重力旋转床是一种高效的气液接触设备,功率消耗是超重力旋转床设计、选型时需要考虑的一项重要指标。
本文针对逆流式旋转填料床、错流式旋转填料床和折流式旋转床,综述了各旋转床功率消耗的研究方法并进行了分析。
关键词:超重力旋转床;功耗;研究超重力旋转床是20世纪80年代发展起来的一种新兴、高效气液传质设备[1-2]。
其工作原理是在旋转床中环以数百至千倍重力(超重力)的离心力作用下,液相在填料表面形成液膜,液膜快速向外环流动,液膜厚度急剧减小,载体湿润面积增加,相界面积增加导致了由液相控制的传质、传热和反应过程得到极大的强化。
超重力旋转床轴功率消耗是旋转设备总能耗的主要部分,对它的工程计算是设备设计和技术经济分析的双重需要,本文对国内外超重力旋转床功率消耗的模型研究进行综述,并指出其存在的问题和进一步研究的重点。
1超重力旋转床功耗研究现状1.1逆流式旋转床功耗研究Keyvani和Gardner[3]较早地对逆流式旋转床的功耗作了研究,逆流式旋转填料床结构如图1所示,沈浩和施南赓[4]从流体在旋转填料层中分布出发,结合实验结果对轴功率的上述四部分组成重新进行分类,初步讨论了组成轴功率几个部分具体工程计算方法。
(1)液体达到工作转速所需功率N1N1=ρlω2LR o2(1)式中:ρ为液体密度(kg/m3);ω为角速度(rad/s);L为流体流量(m3/h);R2为填料层外半径(m)。
(2)气体通过旋转填料层时能头变化提供的功率N2N2=ρQ g H(2)式中:ρ为气体密度(kg/m3);H为总压头(m);Q为气体流量(m3/h)。
超重力旋转床转子结构与性能研究进展
CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS 2017年第36卷第10期·3558·化 工 进展超重力旋转床转子结构与性能研究进展陆佳冬,王广全,耿康生,计建炳(浙江工业大学化学工程学院,浙江省生物燃料利用技术研究重点实验室,浙江 杭州 310014)摘要:超重力旋转床自问世以来受到了广泛的关注,并已应用于化学工业之中。
目前,超重力旋转床转子结构的改进主要是根据其流体力学以及传质性能的要求不断地进行优化。
本文根据超重力旋转床转子结构的不同,将其分为填料式、板式和复合式3种类型,并据此介绍了不同类型超重力旋转床的转子结构特点和研究现状,并对其流体力学和传质性能进行了总结、对比和分析,指出了不同类型超重力旋转床转子的优点和可能存在的问题,对化工生产过程中超重力旋转床的选型以及转子结构的研究具有指导作用。
最后提出了超重力旋转床在应用方面研究的不足,并对其未来可能的发展方向进行展望,指出超重力旋转床转子结构的改进可以从填料和液体分布等方面进行研究,应用范围可以从装备集成方面进行拓展。
关键词:超重力旋转床;转子结构;填料床;流体力学;传质中图分类号:TQ051.1 文献标志码:A 文章编号:1000-6613(2017)10-3558-11 DOI :10.16085/j.issn.1000-6613.2017-0334Research progress on rotor structure and performance of higeerotating bedLU Jiadong ,WANG Guangquan ,GENG Kangsheng ,JI Jianbing(Zhejiang Province Key Laboratory of Biofuel ,College of Chemical Engineering ,Zhejiang University of Technology ,Hangzhou 310014,Zhejiang ,China )Abstract :The higee rotating bed has drawn a wide attention since it was introduced. It has been applied in the chemical industries. Now ,the structural improvement of higee rotating bed is optimized according to the requirements on the hydrodynamic and mass transfer performance. In this paper ,based on different rotor structures ,the higee rotating bed was classified into three types :packed rotating bed ,plate rotating bed and compound rotating bed. The rotor structure features and recent researches of different types of higee rotating beds were introduced and their hydrodynamic and mass transfer performance was analyzed and summarized ,the advantages and potential problems were pointed out. The results can be used as guidance for the selection of the rotating bed and the study of rotor structure in chemical production processes. Finally ,the insufficiencies of application research and the possible developmental direction of higee rotating bed were indicated. The improvement of the rotor structure of higee rotating bed can be achieved from the aspects of the packing and the liquid distribution ,and the application expansion from the aspect of the equipment integration was also suggested.Key words :higee rotating bed ;rotor structure ;packed bed ;hydrodynamics ;mass transfer过程强化技术是指在完成生产目标的前提下,大幅减小设备体积以及数量,从而提高生产效率,减少污染,降低成本的一种技术。
超重力床技术资料
超重力床技术资料超重力床技术资料超重力床工作原理:通过高速旋转产生的离心力来实现超重力环境,用数百至千倍的离心力场来代替常规的重力场,从而使汽液两相传质速度得到极大的提高,使塔设备高度大大降低。
是对传统的板式塔、填料塔的重大突破。
本设备由国家级专家组鉴定,产品达到国际先进水平(发明专利号:ZL011343214、ZL200510049145.1、美国专利US 7,344,126 B2及多项实用新型专利)。
2007年获国家科技创新基金立项,2008年获中国石油和化学工业协会科技进步一等奖(证书号2008JB0104-1-1),2009年获教育部科技进步二等奖。
超重力床与传统精馏塔相比较,具有性能优、效率高、综合能耗低、体积小、高度低、安全可靠的特点,该设备处理物料时间短,持液量少,抗堵能力强,同时具有操作简单、维护方便、生产安全、管理成本低的特点。
本设备广泛运用于以下有机溶剂的精馏、回收:甲醇、甲醛、甲苯、乙醇、乙二醇、丙酮、乙酸乙酯、乙腈、四氢呋喃、二甲基亚砜、甲缩醛、正丁醇、二氯甲烷、硅醚、环乙烷、异丁烷、异丙醇、冰醋酸、醋酐、DMF、DMSO、DMAA、DMDA等等。
本设备在原料药、医药中间体、精细化工、生物柴油、环保、制酒等行业已产业化应用。
本设备具体优势表现在以下几个方面:1、设备高度低、土建成本低、占地面积小由于在超重力环境下,气液两相有非常大的接触面积和碰撞机率,微观混合和传质过程得到极大的强化,传质效率可提高十倍,使巨大的塔器变为高度不到2米的超重力床。
机身1.2米高的本设备相当于15米高的常用精馏塔。
由于超重力床高度上的优势,与传统的精馏塔相比较,在整个设计方案中,为实现精馏目的所需要的土建成本大大降低。
传统精馏塔所需要的高度常常达到10米以上,甚至更高,安装要求高,并需提供操作人员的工作平台等,为此,土建成本相对较大。
而超重力床单机设备高度只有2米多(含基座高度),安装要求比较低,所以土建要求相对简单,土建费用大大降低。
超重力床精馏设备运行机制解析
超重力床精馏设备运行机制解析1. 超重力床精馏设备概述超重力床精馏设备是一种用于分离和提纯混合物的装置,常用于化工、石油和制药等行业。
它利用与常规精馏不同的运行机制,能够有效地处理具有高粘度、高沸点和高含固体浓度的复杂混合物。
本文将对超重力床精馏设备的运行机制进行解析和分析,以帮助读者更全面地理解这一技术。
2. 超重力床精馏设备的原理超重力床精馏设备利用高速旋转的离心力和物料在重力场中的作用力,实现混合物的分离。
在设备中,混合物通过喷嘴进入转盘状床层,床层在高速旋转的离心力的作用下迅速展开成薄层。
不同的组分在离心力和重力的共同作用下,按照其相对密度和粘度的大小在床层中分层,从而实现分离。
3. 超重力床精馏设备的运行机制3.1 床层展开在超重力床精馏设备中,床层的展开是非常关键的一步。
在高速旋转的离心力作用下,床层迅速展开成薄层,扩大了相对于常规精馏设备的有效分离面积。
这样一来,床层内的混合物接触面积增大,分离效果也随之提高。
3.2 组分分层床层内的复杂混合物在高速旋转的情况下,不同的组分会按照其相对密度和粘度的大小在床层中发生分层。
重组分会向外侧移动,轻组分则会向内侧移动。
这种分层现象是超重力床精馏设备运行的核心机制,也是实现混合物分离的关键。
3.3 产物收集经过床层分离后,轻组分和重组分分别沿着不同的管道收集出来。
通过精心设计和控制,可以实现对不同组分的有效分离和提纯。
这个过程需要根据混合物的特性和要求进行仔细调整,以获得最佳的分离效果。
4. 对超重力床精馏设备的观点和理解超重力床精馏设备是一种创新的分离技术,具有高效、节能、节材等优点。
相比于传统的精馏设备,它能够在更短的时间内完成分离,处理更复杂的混合物,并且可以更好地保留组分的活性和品质。
然而,超重力床精馏设备在实际运行中也面临一些挑战,如转速的控制、床层的稳定性等。
总结与回顾超重力床精馏设备的运行机制是基于高速旋转的离心力和物料在重力场中的作用力,实现混合物的分离。
超重力技术
2. 超重力设备
• 超重力机的理论依据 :旋转填料床产生的 离心力,其离心加速度远大于重力加速度g ,巨大的剪切应力克服了表面张力,可使 液体伸展出巨大的相际接触界面,从而使 气液两相的相流速及填料的有效比表面积 大大增加。液体在高分散、高混合、强湍 动及界面急速更新的情况下与气体以极大 的相对速度在弯曲流道中接触,从而极大 地强化了传质过程。
4.展望
• 超重力强化技术在传质和分子混合限制的 过程以及一些特殊要求的工业过程都显示 出了较强的优势,可广泛应用于吸收、解 吸、精馏、聚合物脱挥、乳化等单元操作 过程及纳米颗粒的制备、磺化、聚合等反 应过程和反应精馏过程,是新一代反应与 分离工业性技术。 • 旋转填料床中微观混合能被极大地强化, 是适合快速反应的新一代反应器,从而必 将成为21世纪的新型反应设备。
化工过程强化
—超重简介
超 重 力 技 术
超重力设备 超重力旋转床的应用 展望
1. 超重力技术简介
• 超重力是指在比地球重力加速度大得多的 环境下物质受到的力 • 利用超重力的环境的技术叫超重力技术 • 可以利用旋转产生的离心力来模拟超重力 环境,这样的旋转设备称为超重力机或旋 转填充床。
• 超重力机的工作原理
3.旋转填料床的应用
• (1) 热敏性物料的处理(利用停留时间短); • (2) 昂贵物料或有毒物料的处理(机内残留量少) • (3) 选择性吸收分离(利用停留时间短和被分离物 质吸收动力学的差异进行分离); • (4) 高质量纳米材料的生产(利用快速而均匀的微 观混合特性); • (5) 聚合物脱除单体(利用转轴内高切应力,能处 理高粘性物体和停留时间短的特点); • (6) 可用于两相、三相、常压、加压及真空条件下
超重力床精馏设备的工作原理
超重力床精馏设备的工作原理
超重力床精馏设备是一种利用超重力场作用下物质的分离和纯
化的技术。
其主要原理是通过超重力场的作用下,使物质分子之间的相互作用增强,分子间距减小,从而使分子间的物理性质发生变化。
在超重力场的作用下,物质的表面张力、黏度、密度等物理性质会发生改变,从而使分离和纯化效果得到提高。
超重力床精馏设备的工作原理主要包括以下几个方面:首先,将待处理的混合物置于旋转容器中,通过高速旋转产生超重力场;其次,利用超重力场的作用下,将混合物中的组分分离,不同组分的分子在超重力场中受到不同的离心力,产生不同的沉降速度,从而实现分离;最后,将不同组分的沉降速度差异利用收集器进行收集和分离,得到纯化的目标物质。
超重力床精馏设备具有操作简单、效率高、纯度高等优点,被广泛应用于化工、制药、食品、环保等领域。
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超重力旋转填充床脱除co2体积传质系数的研究
超重力旋转填充床脱除co2体积传质系数的研究近年来,全球变暖和空气污染问题日益突出,人类社会正处于重大的环境危机之中,因此,减少温室气体排放至关重要。
研究表明,二氧化碳(CO2)是主要的温室气体之一,占温室气体排放总量的约70%。
为了减少CO2的排放,研究人员发展了针对CO2的净化技术,其中超重力旋转填充床是一种有效的净化技术。
超重力旋转填充床的原理是将气体通过旋转的填充物把气体拉得比密集,并且利用填充物的摩擦及当前力等机械力,使气体的粒子与填充物粒子碰撞,凝结和吸附于填充物上,从而将气体净化。
与传统脱除技术相比,超重力旋转填充床具有空间小、换热强度高、净化效率高、消耗低等优点。
因此,超重力旋转填充床在CO2的净化方面具有巨大的潜力。
然而,超重力旋转填充床的CO2净化效率依赖于一个重要参数,即CO2体积传质系数,该参数定量衡量CO2填充物和支架之间的体积传递效率。
研究表明,CO2体积传质系数对于CO2净化效率具有至关重要的影响,而这个参数尚未得到较好的估计,对其研究尚有巨大的潜力。
为了更好地研究超重力旋转填充床脱除CO2体积传质系数,本研究采用建模的方法,建立了一个数值模型,用于求解CO2体积传质系数的值。
该数值模型基于填充物的粒径、填充物对流和渗流作用等参数进行建模,并利用计算流体力学(CFD)软件对数值模型进行仿真,具体过程如下:第一步,根据超重力旋转填充床的结构和工作原理,建立CO2数值模型;第二步,设定相关的边界条件,如流量、温度等;第三步,用计算流体力学(CFD)软件对建立的数值模型进行仿真,探究CO2的体积传质系数在不同参数下的变化;第四步,基于仿真结果,得出CO2体积传质系数的估计值;本研究通过建立一个数值模型,利用计算流体力学(CFD)软件对该模型进行仿真,优化了超重力旋转填充床的设计参数,提高了CO2的体积传质系数的准确度,为CO2的净化技术提供了科学的参考和技术支持。
总之,本研究可以为超重力旋转填充床脱除CO2体积传质系数提供参考,从而实现CO2的有效净化。
超重力旋转填料床中气液两相的接触方式
超重力旋转填料床中气液两相的接触方式一、什么是超重力旋转填料床?咱们得先搞清楚什么是超重力旋转填料床,才好聊它里面气液两相的接触方式。
这个名字听起来是不是有点像高大上的科学实验?其实也没有那么复杂。
简单来说,它就是一种利用旋转的力来加速气体和液体之间的接触的设备。
就好比你在厨房里打蛋白的时候,打蛋器的转速越快,泡沫就越多,空气跟蛋白的接触也就越充分。
而这个超重力旋转填料床,就是通过类似的旋转原理,来加速气液之间的交换过程,达成更高效的化学反应。
想象一下,气体和液体就像两位跳舞的舞者,他们需要有一个“舞台”,而这个“舞台”就是那堆旋转的填料。
你知道,旋转的填料床就像是一个非常活跃的“大舞台”,在里面,气体和液体进行各种“热情的交流”,整个过程高效又充满活力。
而“超重力”这个词,实际上是指旋转产生的离心力,它比地球的重力大得多,简直就是个“重力巨无霸”。
这种超重力的存在,使得气体和液体接触的时间更长、效率更高,化学反应也更为迅速,完全超出了普通重力的范畴。
就好像咱们平时练习体能的时候,跑步机的坡度突然提高了,你的身体会更吃力,运动效果自然也就更好了。
二、气液两相接触的方式在超重力旋转填料床中,气液两相接触的方式可是相当独特的。
咱们都知道,气体和液体并不是天然的好朋友,它们想要亲密接触,一定得有个“推手”。
在这个床里面,气体是通过填料床的下方进入的,液体则是从上方滴下来的。
想象一下,气体就像是刚起步的赛车,准备冲刺;而液体呢,则像是从山顶上泼下来的水珠,带着点慵懒的下落。
它们通过填料的作用,撞个满怀,彼此间碰撞出火花。
说到这里,咱们得提一下这些填料的形态。
它们有点像一些不规则的小颗粒、网状物或者泡沫结构,简直就像是一个个“隐形的小桥梁”。
这些小东西不仅能够提供大量的表面积,还能让气体和液体“依附”上去,增加接触的机会。
通过旋转的作用,填料床的内部结构就像被搅动的蛋黄酱一样,气体和液体之间的接触面增大,交换的效率也就更高了。
超重力旋转床
超重力技术原理
超重力工程技术的基本原理是利用超重力条件下多相流体系的独特流动行为,强化相与相之间的相对速度和相互接触,从而实现高效的传质传热过程和化学反应过程。获取超重力的方式主要是通过转动设备整体或部件形成离心力场,涉及的多相流体系主要包括气-固体系和气-液体系。
超重力技术的发展历史
离心力场(超重力场)被用于相间分离,无论在日常生活还是在工业应用上,都已有相当长的历史。但为一项特定的手段用于传质过程的强化,引起工业界的重视是70年代末出现的“Higee”,这是英国帝国化学公司的ColinRamshaw教授领导的新科学小组提出的专利技术。它的诞生最初是由设想用精馏分离去应征美国太空署关于微重力条件下太空实验项目引起的。理论分析表明,在微重力条件下,由于g→0 ,两相接触过程的动力因素即浮力因子△(ρg )→0 ,两相不会因为密度差而产生相间流动。而分子间力,如表面张力,将会起主导作用,液体团聚,不得伸展,相间传递失去两相充分接触的前提条件,从而导致相间质量传递效果很差,分离无法进行。反之,“g”越大,△(ρg)越大,流体相对滑动速度也越大。巨大的剪切应力克服了表面张力,可使液体伸展出巨大的相际接触界面,从而极大地强化传质过程。这一结论导致了“Higee”(High“g”)的诞生。
重力床工作原理
重力床工作原理
一、重力床的工作原理
重力床是一种物理治疗仪器,它的原理是将身体放入特殊的重力床,利用重力床的支撑特性,使身体处于重力影响之下,达到放松身心和缓解肌肉疼痛的效果。
重力床利用物理学中的力学原理来实现对身体的缓解和放松,由重力、力学和操作构成。
重力会把身体放在合适的位置,从而使肌肉放松,消除痉挛和疼痛,有利于肌肉缓解;力学能够利用重力床内部的特殊变形材料来改变身体的形状,从而支撑身体;操作能够控制重力床上的各种技能,从而调节身体的重心与均衡,达到支撑身体的效果。
重力床在使用时,可以根据患者的身体情况来调节重力床的参数,使身体处于恰当的位置,有利于身体的放松和缓解。
重力床可以调节肌肉组织的伸展,减轻肌肉紧绷,缩减疼痛,有助于病症的恢复。
二、重力床的作用
重力床的作用有很多,可以用来缓解痉挛和疼痛,缓解肌肉紧张,促进肌肉伸展,改善身体的体态,增强体育功能,改善血液循环,缩短恢复时间,增强身体活力。
它还可以用于改善肌肉及关节的质量,改善睡眠质量,增强抗病能力,改善心脏功能,调节内分泌,减少肩颈疼痛,改善腰椎不适等。
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超重力旋转床工作原理
超重力旋转床工作原理
超重力旋转床工作原理是通过基于惯性和离心力的运动原理,以及采用超重力技术实现的一种床式设备。
它可用于仿真重力环境,以研究人体在高重力条件下的生理和生化变化。
其工作原理主要包括以下几个方面:
1. 旋转速度调控:超重力旋转床通过控制电动机的转速,调节旋转床的旋转速度。
一般来说,旋转速度会根据需求在几倍地球重力的范围内进行调节。
2. 离心力的产生:当旋转床开始旋转时,床上的物体和人体也会随之旋转。
由于旋转的离心力的存在,重力会在床上产生一个人工的超重力环境。
离心力的强度与旋转的速度直接相关。
3. 超重力的模拟:超重力旋转床通过在旋转时产生的离心力(即体感加速度)提供一个人工的超重力环境。
模拟超重力的目的是为了研究和观察人体在高重力环境下的生理和生化变化,以及对人类航天和体育训练的应用。
4. 实验条件的控制:为了研究不同的超重力条件对人体的影响,超重力旋转床通常具有分段控制的功能,可以根据需要设置特定的旋转时间和超重力水平。
超重力旋转床的原理基于物体的惯性以及离心力的作用,通过旋转运动模拟高重力环境,从而使研究人员能够更好地了解人体在不同重力环境下的适应能力和生理变化。
超重力旋转床微米级粉尘脱除实验研究2
超重力旋转床微米级粉尘脱除实验研究胡显平,田东磊,邓先和(华南理工大学化学与化工学院,广东广州510640)摘要:以超重力旋转床作为除尘设备,用超细滑石粉模拟工业微米级粉尘,考察旋转床除尘的分离效率和设备压降。
在气量500~700m 3/h 、液量016~110m 3/h 、转速560~1400r/min 、平面丝网层数为3的条件下,除尘总效率均大于97%,设备总体压降不超过490Pa 。
超重力旋转床相对于其他除尘设备,显示了高效除尘和低压降性能。
关键词:微米级粉尘;超重力旋转床;除尘效率;压降中图分类号:TQ028.24文献标识码:A文章编号:0253-4320(2009)12-0069-04Experimental research on removing of micron scale dust by high gravityrotating packed bedH UXian -ping ,TIAN Dong -lei,DENG Xian -he(School of Chemistry and Chemical Eng i neering,South China University of Technology,Guangzhou 510640,China)Abstract :The particle removal efficiency and pressure drop of rotating packed bed is investigated in this paper,with hi gh gravity rotating packed bed used as particle removal equipment and superfine talc used to si mulate i ndustrial micron scale dus t.The results show that the total removal efficiency is more than 97%and the pressure drop of the equipment is less than 490Pa,under the following condi tions that the gas flow rate of 500~700m 3/h,liquid flow rate of 016~110m 3/h,rotational speed ranges of 800~1400r/min and axial plane mesh number of 3.The high gravity rotating packed bed has a high particle removal efficiency and lower pressure compared wi th other conventional equipmen t.Key w ords :micron scale dust;rotating packed bed;particle removal efficiency;pressure drop收稿日期:2009-07-17基金项目:广州市科技计划项目(2006Z2-D9041)作者简介:胡显平(1983-),男,硕士生;邓先和(1954-),男,博士生导师,教授,主要从事换热器和超重力旋转床烟气除尘脱硫的研究,通讯联系人,cexhdeng@ 。
超重力旋转床设计
1 超重力技术超重力技术是强化传递和多相反应的一项突破性技术,基本原理是利用超重力条件下多相流体系的独特流动行为,强化相与相之间的相对速度和相互接触,从而实现高效的传质传热过程和化学反应过程。
它的广泛适用性强,具有传统设备所不具有的体积小、重量轻、能耗低、易运转、易维修、安全、可靠与灵活等优点[1]。
2 超重力设备结构及其工作原理本论文所设计的新型设备为具有内置中段板式冷凝器的用于精馏的超重力折流式旋转床,结构示意图如图1所示。
1.全凝器;2.回流液流量计;3.折流式旋转床;4-再沸器图1 具有内置中段板式冷凝器的用于精馏的超重力折流式旋转床的结构示意图工作原理:旋转床3、再沸器4、回流液流量计2与全凝器1组成全回流精馏系统。
超重力旋转填料床外面的冷却水通过静止的冷却液进口管和转动的冷却液进口管进入中段板式冷凝器,冷却水在换热板箱内一上一下流动,流过全部换热板箱后,冷却水通过旋转和静止的冷却液出口管流到超重力旋转填料床外面。
原料液注入再沸器中,再沸器通加热蒸汽,原料液部分汽化形成气体。
气体从气体进口通过第一通道口进入超重力旋转填料床底部,在压力作用下,气体再沿着动折流盘、静折流盘、动折流圈和静折流圈之间的折流圈通道,由外向内进行“S”形折流式流动,遇到中段板式冷凝器,气体从相邻换热板箱间隙流过,换热板箱中流动的冷却水使部分气体冷凝为液体,该液体与来自导液管排除液小孔处的液体汇合,在离心力的作用下向外流动,构成中段回流系统。
未冷凝的气体继续向第二通道口流动,从气体出口流出,进入全凝器,在全凝器中,气体全部冷凝成液体。
冷凝液体全部回流,经液体进口进入超重力旋转填料床,通过静盘上的导液管和导液管壁上开设的多排出液小孔喷射到第二通道口,在离心力作用下,液体从第二通道口经过折流圈通道向第一通道口流动,最终由液体出口排出,重新进入再沸器中[2]。
3 设备总体结构3.1 超重力折流式旋转床结构包括动力传递结构、转轴结构、冷却液传递反应结构、气体冷凝结构及固定构件结构。
一种高效精馏设备——折流式超重力旋转床
2 入 壳 体 , 压 进 在
差 的作用 下 , 从
转 子外 缘 沿 着 静 图 1 折 流式 超 重 力场 旋转 床 结 构简 图
1 转动盘 一 2 气体入 口管 3 折流圈 一 一 67 , 一液体进料 管
转 床 , 已成功 地应 用 于工业 生产 中的连续 精馏 过程 [6 4] -, -
样 静 盘 上 的折 流 圈 与动 盘 也 留有 一 定 距 离 , 成 了供 气 形
液 流 通 的折 流式 通 道 , 图 1 示 。 如 所
12 工 作 原 理 .
等 , 由于 单 台设 备 分 离 能 力 有 限 、 法 实 现 中间 进 料 但 无 等原因, 已报 道 的填 充 式 或碟 片 式 等 几种 类 型 的超 重 力
在 中小 型 农 药 、 医药 、 精细 化 工 等工 业 生 产 中 , 机 床 的基 本 结构 、 有 工作 原 理 、 点及 其 在 工 业 生 产 中 的应 特
物 的分 离 操 作 ( 精 馏 、 捉 或 吸 收 等 ) 量 使 用 塔 器 , 如 汽 大
包 括 填 充塔 和 板 式塔 , 液 两相 依 靠 重 力场 的作 用接 触 气 用情况。
摘
要: 介绍 了一种新 型、 高效 的精 馏设备—— 折流式超重力 旋转 床的结构 、 工作原理 、 特点及 在工业生产连续 精馏 中
的应 用 , 与传 统 塔 设 备 进 行 比较 。 结 果 表 明 , 流 式 超 重 力 旋 转 床 由于 其 结 构 独 创 , 质 性 能 好 , 积 小 , 度 低 , 置 和 并 折 传 体 高 购 运 行 成 本 低 , 用 维 护 方 便 , ~ 值 得 大 力 推 广 的 资 源 节约 型气 液传 质 设 备 。 使 是 种 关 键 词 : 流 式 旋 转 床 ; 馏 设 备 ; 剂 回 收 ; 重 力 折 精 溶 超
超重力旋转床在溶剂回收中的应用
醇的 回收 , 达到 了两个方 面的重要 优势 : 一是 , 对产品 的质量得 到 了极大 的提 高 , 二是 可 以二次 利 用顶部 浓 缩的 甲醇 , 同时在
超重 力旋 转床具有一 系列 明显 的特 点 : 甲醇 , 具 体采用 的超 重力旋转 床为一 台三 层折 流式 的超重 力旋 1 . 1 . 1 超重 力旋 转床的可 以取得很 大的气液通 量 , 尤其对于 转床 , 通过 它对 传统 的填料塔 生产工 艺进行 了改造 。试验 分别
液泛 来说 , 即便是 气液 通 量提 高到很 多 , 也 不会 在重 力场 之下 在传 统填料 塔和 改造下 的工艺分 别进行 , 并 对试验 结果进 行 了 产生液泛 。 记录 和分析 。
1 . 1 . 3超 重 力旋 转床 在节 省企业 成本 方面 也有 着 巨大的优 醇 的排 放 , 从 而污 染 了环境 。可 以看 出 , 该 种方 法存 在一 系列 势, 它的设备不需要 占用过多 的面 积 , 而且在 空间体积方面也要 需 要我们规避 的问题 。 求较小 。同时 , 超 重力旋转床还可 以有效减少工期 的投 入 , 和传 之后 , 我 们采用 一台 三层折流式 的超 重力旋 转床对传 统 的 统填料塔相比 , 可以 明显低降低产 品生产所需要投入的成本。 填料法 工艺进 行 了有效 改造 , 使 产生的水 蒸气和 物料直接 进入 床 内进行 常压精 馏 。该 种方 法极 大地 促使 了热 敏性 材料 中甲 2 折流式超重力旋转床 折流式超 重力旋转床是 目前较为新型的一种重力旋转床 , 它 和填料式超重力旋转床相比 , 主要的两个主要组成部分同样是折
关键词 : 超重力旋转床 ; 溶 剂回收 ; 实际应 用
1 . 1结构原理与特点 传 统 的填 料塔 相 比 , 一是 设 备 的体 积和 高 度得 到 了缩 小 和 降 所 谓超 重力旋 转 床 , 也 就是旋 转填 料床 , 从上 世纪 八 十年 低 , 对资源也 是一种极大 的节约 。 代以 来 , 已经得到 了飞 速 的发展 , 目前 常用 的超 重力旋 转 床主 3 . 2在热敏性物料 中回收甲醇 要有两种结 构 : 立式 和卧式. 超 重 力旋 转床 另外 一个 应用 案例 便是 在 热敏 材料 中 回收
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超重力旋转床的基础研究与应用一、前言化学工业是国民经济的重要支柱产业,但在化工生产过程中伴随着"三高"(高污染、高能耗、高物耗)问题的产生。
在化工生产过程当中,如何有效地减少"三废"(废水、废气、固废)、降低能耗、提高效率己经成为研究者们共同的目标。
化工过程强化技术是实现这一目标的有效手段。
其方式主要可从设备和工艺两个途径出发,超重力旋转床是其中过程强化设备的典型代表。
二、超重力技术简介超重力工程技术是一项强化“三传一反”化工过程的新型技术及设备,利用离心力强化传递与微观混合实现高效多相反应与分离。
超重力旋转床由内部转子高速旋转产生的离心力将液滴切割成更小的微元体,大大强化传质效率,它能在很大程度上实现节约能源消耗,减少设备投资。
超重力旋转床有如下特点:(1)传质和混合效率高;(2)开停车容易,达到稳定状态快;(3)持液量小,停留时间短,对快速反应提升显著;(4)不怕颠毅、倾斜、振荡,适用于移动场所;(5)内部清洗容易,填料更换快捷,易于维护和检修。
超重力脱硫机主要由固定的圆柱形外壳和内部圆环柱状的转子组成,核心部分是转子。
转子有不同的结构形式,其内部一般都装填了多孔填料,并通过转轴与电动机连接,以每分钟数百转至数千转的速度旋转,其主要作用是固定和带动填料旋转,实现良好的气液接触和微观混合。
气相经气体进口管由切向引入转子外腔。
在气体压力的作用下,由转子外缘处进入的填料液体由液体进口管引入转子中心的内腔,经喷头淋洒在转子内缘上。
进入转子的液体受到转子内填料的作用,周向速度增加,所产生的离心力将其推向转子外缘。
液体被转子抛到外壳汇集后经液体出口管离开旋转填充床,气体经填料层进入转子中心上升至出口管引出,完成传质与反应过程。
三、原理1传质模型建立选用双模理论气相中气体通过扩散,克服气膜阻力到达气液相界面处转入液相,液相中气体通过扩散,克服液膜阻力后,到达液相主体。
双膜理论模型如下图所示。
双模理论模型 2理论计算(以氨水吸收二氧化硫为例)由于在超重力场中气液两相受到强大的超重力作用,使其在填料内的停留时间很短,基本无返混,因此根据超重力场中气液接触特点作出如下假设:(1)整个填料层的传质速率常数稳定不变;(2)气相浓度在填料层径向不变;(3)液相浓度在填料层轴向不变;(4)忽略沿旋转填料床轴向和径向的压力变化;(5)气液相在填料层内流量稳定,且分布均匀。
采用超重力氨法脱除烟气中的2SO 气体时,其实质首先是水吸收SOZ ,然后液相中的2SO 再与423()NH SO 和43NH HSO 混合溶液中423()NH SO 发生化学反应。
一方面由于423()NH SO 溶于水的反应为快速反应,另一方面有化学吸收的存在,使得进入液相的2SO 能够迅速地反应,进一步减小了液相阻力,使得423()NH SO和43NH HSO 混合溶液吸收2SO 的传质过程成为气膜控制的过程。
2SO 在气膜中扩散速率为:k ()A y e N y y =- (1)2SO 吸收反应为快反应,整个反应过程在液膜内完成,吸收液液相主体中2SO 的浓度为零[[63]。
气相的传质阻力起主要作用,有G y K k ≈,因此,又可写为:()A G e N K y y =- (2)在超重力旋转填料床填料内取一半径为r ,厚度为dr ,轴向高度为H 的体积微元。
填料模型图如下图所示。
1r 为填料内半径,2r 为填料外半径。
超重力旋转填料床传质模型图在填料半径为r 处做吸收2SO 的物料衡算,气相中2SO 减少量等于气相向液相的传质量,得到:(3)式中:a 为填料有效比表面积,m2/m3将式(2)代入式(3)中,得到:(4)两边同时积分得:(5)在旋转填料床中的化学吸收过程,液膜极薄,且由于吸收液浓度足够,溶入液相的2SO 与吸收液迅速反应,因此,可认为相界面处2SO 浓度为零,即。
对式(5)进行积分可以得到: (6)定义:脱硫率,则。
因此式(6)可以写为:(7)四、超重力旋转床影响因素以氨法脱硫为例,分别考察超重力因子、液气比、吸收液 pH 值、入口SO2浓度、气体流量对脱硫率的影响规律,并根据相关脱硫率,结合推导出的理论传质模型,考察各操作参数对超重力旋转填料床传质效率的影响规律。
(1)超重力因子对脱硫率及气相总体积传质系数的影响控制气体流量为8m3/h ,液气比为3.15L/m3,吸收液中(NH4)2SO3和NH4HS04总浓度为0.05mol/L--O.1 mol/L ,吸收液pH 值为6.0,在入口SO 2浓度不同的情况下,考察超重力因子对脱硫率及气相总体积传质系数(K G a )的影响。
超重力因子对脱硫率的影响如图下图所示由上左图可知,在入口SO2浓度一定时脱硫率随超重力因子的增大而增大;在超重力因子一定时,脱硫率随入口SO2浓度的增大而减小。
当超重力因子大于55.64时,脱硫率随着超重力因子增大而增大的趋势趋于平缓。
从上右图亦可知,在入口SO2浓度一定时,随着超重力因子的增大,气相总体积传质系数呈现出先增长而后趋于平缓的趋势。
这是由于超重力因子的增大,即超重力旋转填料床转速的增大,由高速旋转所产生的离心力就会越来越大,从而使物料在填料层中被剪切成极细小的液滴、液丝及液膜,且随着超重力因子的增大,使得这些液滴、液丝、液膜在填料层中的运动获得更大的加速度,液体的湍流程度不断加剧,从而极大地增加了气液接触面积及表面更新速率,因此气相总体积传质系数增大。
但是,超重力因子的增加也减小了气液在填料层中的接触时间,不利于吸收的进行。
综合二者影响,最终当超重力因子达到一定程度时,使得两图最终趋于平缓。
(2)、液气比对脱硫率及气相总体积传质系数的影响液气比是考察脱硫性能的重要参数之一,从经济的角度考虑,液气比的大小直接影响脱硫装置的投资和运行费用。
控制入口模拟烟气SO2浓度为2850mg/m3,超重力因子为55.64,吸收液中(NH4)ZS03和NH4HS0:总浓度为0.0 5 mol/L--0.1 mol/L,在吸收液pH值分别为6.0, 6.2, 6.5时,固定气体流量为8m3/h,通过改变液体流量,考察液气比对脱硫率的影响。
结果如图所示:由左图可知,在吸收液pH值一定时,脱硫率随液气比的增大而增大,当液气比大于2.5L/m3后,脱硫率随着液气比的增大而开始缓慢增长。
由右图可以看出,气相总体积传质系数随着液气比的增大而增大,当液气比小于2.5L/m3时,气相总体积传质系数随液气比增大而增大的趋势较明显;当液气比大于2.5L/m3时,增长趋势较平缓。
这是因为,在其他条件一定时,气体流量不变,增加液气比,即增加液体流量,则有效传质比表面积增大,传质推动力增加,气相传质系数增大。
但是,在气体流量不变的情况下增加液气比,意味着液体流量的增加,而随着液体流量的不断增加,会使得液膜厚度逐渐增加,从而使得气液间的传质阻力增大,所以气相总体积传质系数随液气比增大而增大的趋势趋于平缓。
在不同pH值下对比发现,pH值越低,脱硫率随着液气比的变化规律越明显。
主要原因是,在其他条件一定的情况下,pH值越低,吸收液的总碱度也越低,吸收能力也大大降低,脱硫率也随之降低。
(3)吸收液pH值对脱硫率及气相总体积传质系数的影响控制入口模拟烟气SO2浓度为2920mg/m3,超重力因子为55.64,气体流量为8m3/h,液气比为 2.5L/m3,吸收液中(NH4)2SO3和NH4HS03总浓度为0.05mol/L--O.1 mol/L,考察吸收液pH值对脱硫率及气相总体积传质系数的影响。
结果如图所示。
由左图可知,脱硫率随着吸收液pH 值的增大逐渐增大,这是因为,随着吸收液pH 值的增大,吸收液的碱度增大,吸收液中(NH4)2S03的含量有所增大,从而有利于吸收。
但当吸收液pH 值小于6.0时,吸收液pH 值越低,脱硫率越低,一方面由于吸收液pH 值越低,吸收液碱度越小,另一方面由于吸收液pH 值越低,吸收液中H+浓度较高,从而抑制了H2S03的解离,使SO2在水中的溶解度降低。
从脱硫率的角度来看,吸收液pH 值越高越好,但吸收液pH 值过高会造成氨的大量逃逸,使吸收液的利用率下降由右图可知,随着吸收液pH 值的增大,气相总体积传质系数逐渐增大。
其主要原因是:在吸收过程中,随着SO2的不断溶解,溶液中的H+浓度不断增加,由于pH 值高的吸收液结合H+的能力高于pH 值低的吸收液,增大了传质推动力,所以表现出较高的气相总体积传质系数。
(4)入口2SO 浓度对脱硫率及气相总体积传质系数的影响取2SO 浓度为单一变量进行分析,其结果如图由图上左可知,脱硫率随着入口2SO 浓度的增大而降低。
这是由于增大入口2SO 浓度相当于增加了烟气中2SO 的分压,根据双膜理论,增大烟气中2SO 的分压相当于增大了气相主体分压,从而增加了气相主体与相界面间的分压差,增大了气相传质推动力,有利于2SO 的吸收。
但是由于吸收液是一定的,吸收液吸收2SO 的限度也就是一定的,入口2SO 浓度增大的同时,由于吸收液吸收2SO 的能力受到了限制。
另外,在超重力旋转填料床中由于气液传质面积以及停留时间的限制,入口2SO 浓度的不断提高,会使部分2SO 气体来不及与吸收液进行接触即离开超重力旋转填料床,也会影响吸收效果。
因此,脱硫率和气相总体积传质系SO浓度增大而降低。
数随着入口2(5)气体流量对脱硫率及气相总体积传质系数的影响取气体流量为单一变量进行研究,其结果如下由上图可知,脱硫率随着气体流量的增大而降低,其主要原因是:一方面,气体流量的增加导致气体流速增大,而气体流速增加可提高气液两相的湍动,从而降低SO2气体与液滴间的膜厚度,提高传质系数,有利于对SO2气体的吸收;另一方面,气体流量增加,使气体流速增大,导致SO2气体在超重力旋转填料床内的停留时间缩短,气液接触时间减少,不利于吸收的进行。
两者相互作用下,脱硫率随着气体流量的增加呈下降趋势(后者的作用占优势):气相总体积传质系数随着气体流量的增大先增大后逐渐降低。
五、应用目前,北京化工大学苏州研究院"苏州海基环能科技有限公司与浙江巨化股份有限公司合作已建成200kt/a 和 150kt/a硫酸的装置尾气脱硫示范装置各一套; 与安徽铜陵华兴化工有限公司合作已建成200kt/a硫酸的尾气脱硫装置3套。
2012年,山东寿光联盟磷复肥有限公司的一套150kt/a硫酸的尾气脱硫装置; 中石化集团南京化学工业有限公司的两套250kt/a和一套300kt/a硫酸的尾气脱硫示范装置于13年6月底开车试运行; 同时,与云天化国际三环分公司也达成了超重力脱硫技术的合作。
其工艺流程图如下图:六、参考文献[1]方晨组合式转子超重力旋转床传质特性及脱硫应用研究北京化工大学研究生学位论文2016.5.26[2]王俊超重力烟气脱硫的实验研究高校化学工程学报2011.2 第25卷第1期[3]孙志斌超重力氨法烟气脱硫技术基础研究中北大学硕士学位论文2013.5.3。