超重力分离技术

超重力气-固接触技术的突出特点主要表现在以下3个方面: a. 在超重力流化床中，由于重力场强度和流化速度均可调 节,因此可将流化速度控制在鼓泡速度之下操作，从而获得 良好的流化质量。 b. 在超重力条件下,由于颗粒有效重力增加，因而流化时气 固之间的相互作用(相对速度)大大增强，从而使其传质传热 速率远高于传统流化床。 c. 近年来，随着超细粉体技术的发展， Gel-dart C类颗粒或 超细颗粒的流态化加工过程成为科技界和工业界的关注热 点 ,但这类颗粒由于粘附性强,流化时易形成稳定沟流,因而 难以流态化。但在超重力条件下,气固之间的剪切力大为增 强，有可能克服颗粒之间的团聚力,从而促进聚式流态化向 散式化的转变,从而改善超细颗粒的流化质量。
2.干燥过程 超重力气-固流化床技术研究较多集中于不同物料 干燥过程的应用,包括不同物料初始流化行为和干 燥过程中传质传热速率的研究。如Farkas Lazar等 对片状和块状土豆、胡萝卜和苹果等在超重力(离 oberts等应用超重力流化床对制作方 便快餐米饭进行了研究;德国学者Alstet-ter用超重 力(离心)流化床干燥密度小、湿含量高的小颗粒物 料。
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。70 年代末至80 年代初,英国帝国化学工业公司 ( ICI) 连续提出被称之为“Higee”的多项专利。利用旋转填 料床中产生的强大离心力———超重力,使气、液的流速及 填料的比表面积大大提高而不液泛。液体在高分散、高湍 动、强混合以及界面急速更新的情况下与气体以极大的相 对速度在弯曲孔道中逆向接触,极大地强化了传质过程。超 重力技术被认为是强化传递和多相反应过程的一项突破性 技术,被誉为“化学工业的晶体管”和“跨世纪的技术”
a. 在超重力传质反应器中 ，液体受到的有效重力 将是传统重力场中的数十倍甚至上百倍，液泛点大 大提高，使得通过提高气速来增强气-液之间的相 对速度成为现实，从而极大地强化气-液体系的传 质反应效率。 b. 在超重力场中，气液两相流体相对滑动速度很 大,巨大的剪切应力克服了液体表面张力，使液体 伸展出巨大的相际接触界面,液膜变薄，几乎没有 持液现象，液体在高分散、高湍动、强混合以及界 面急速更新的情况下与气体以较大的相对速度在填 料的弯曲孔道中接触，从而极大地强化了传质过程。
桂红光，陶俊宇，顾超凡
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。
超重力分离技术是强化多相流传递及反应过程的新 技术，上个超重力机世纪问世以来，在国内外受到 广泛的重视，由于它的广泛适用性以及具有传统设 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、灵活以及更能适应环境等优 点，使得超重力技术在环保和材料生物化工等工业 领域中有广阔的商业化应用前景。但目前超重力技 术还主要处于应用开发阶段，集中体现在超重力气 -固流态化技术和超重力气-液传质技术两个方面
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填料。液体由液体进 口管引入转子内腔,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。在此过程 中,液体被填料分散、破碎形成极大的、不断更新 的表面积,曲折的流道加剧了液体表面的更新。这 样,在转子内部形成了极好的传质与反应条件。液 体被转子抛到外壳汇集后经液体出口管离开超重机。 气体自转子中心离开转子,由气体出口管引出,完成 传质与反应过程。
传统重力流化床
超重力流化床
1.海水淡化
a.可代替传统塔器, 缩小其体积，尤其适宜于代替贵重 金属制作的传统设备及加压设备。可进行热敏性物料 的处理, 减少分解损失。 b.进行热敏性物料的处理, 减少分解损失可进行传质控 制的化学沉淀反应, 制备超细粉失可进行传质控制的化 学沉淀反应, 制备超细粉体。 c.可适用振动较大的环境, 如海上平台,激烈的振动会使 塔器倾斜造成重力偏流而使分离失效, 而超重机因不受 重力影响而保持优良的分离性能。 d.适应于小批量、多品种产品的生产。 f.可适用于处理传统设备无法处理的粘度大的体系，如 高分子物质脱除单体等。