超重力精餾塔成為節(jié)能利器

    全國(guó)化工分離技術(shù)交流與展示會(huì)不久前落下帷幕，然而會(huì)上展出的一臺(tái)折流式超重力場(chǎng)旋轉(zhuǎn)床卻讓許多化工企業(yè)對(duì)它的關(guān)注熱度至今依然不減。這到底是一個(gè)什么樣的設(shè)備？它的技術(shù)先進(jìn)性體現(xiàn)在哪里？能為企業(yè)帶來(lái)多大收益？針對(duì)企業(yè)關(guān)心的這些問(wèn)題，記者日前采訪了該產(chǎn)品的研制者浙江工業(yè)大學(xué)分離工程研究所所長(zhǎng)計(jì)建炳教授。 

    “我們研發(fā)的折流式超重力場(chǎng)旋轉(zhuǎn)床已實(shí)現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用，用戶(hù)反映甚佳。與傳統(tǒng)的塔器設(shè)備相比，設(shè)備高度降低1至2個(gè)數(shù)量級(jí)，可大大節(jié)省場(chǎng)地和材料資源，是一種典型的資源節(jié)約型設(shè)備。”計(jì)建炳教授告訴記者，他們發(fā)明的這項(xiàng)專(zhuān)利產(chǎn)品已在國(guó)內(nèi)300多家企業(yè)成功用于甲醇、乙醇等溶劑回收的精餾過(guò)程和高黏度、熱敏性物料中殘余溶劑的汽提過(guò)程，并開(kāi)創(chuàng)了在單臺(tái)超重力場(chǎng)旋轉(zhuǎn)床設(shè)備中完成工業(yè)生產(chǎn)連續(xù)精餾的先河。 

    超重力旋轉(zhuǎn)床又稱(chēng)超重力機(jī)，是上世紀(jì)80年代初從國(guó)外先發(fā)展起來(lái)的一種新型氣液傳質(zhì)設(shè)備，典型的結(jié)構(gòu)是填充式旋轉(zhuǎn)床，其基本原理是利用旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生一種穩(wěn)定的離心力場(chǎng)來(lái)代替常規(guī)重力場(chǎng)，使氣液兩相之間的傳質(zhì)傳熱或反應(yīng)過(guò)程得到強(qiáng)化。由于旋轉(zhuǎn)床設(shè)備具有體積小、重量輕、維修方便、靈活可靠等優(yōu)點(diǎn)，因而被稱(chēng)為“化學(xué)工業(yè)的晶體管”。我國(guó)對(duì)于該技術(shù)的研發(fā)在1985年前基本空白，1990年北京化工大學(xué)建立了我國(guó)第一家超重力工程技術(shù)研究中心，之后華南理工大學(xué)、湘潭大學(xué)、南京工業(yè)大學(xué)、浙江工業(yè)大學(xué)、國(guó)立臺(tái)灣大學(xué)等一些高等院校也都相繼對(duì)其基礎(chǔ)理論展開(kāi)研究，包括對(duì)旋轉(zhuǎn)床內(nèi)的流體流動(dòng)現(xiàn)象、流體力學(xué)特性、氣液傳遞過(guò)程及傳質(zhì)模型、停留時(shí)間測(cè)定、微觀混合特性及模型以及旋轉(zhuǎn)床結(jié)構(gòu)對(duì)傳質(zhì)的影響等方面，并取得了不同程度的突破。 

    計(jì)建炳介紹，折流式超重力場(chǎng)旋轉(zhuǎn)床是浙江工業(yè)大學(xué)經(jīng)過(guò)多年努力，于2004年成功開(kāi)發(fā)出的一種動(dòng)、靜折流圈鑲嵌的旋轉(zhuǎn)床設(shè)備，主要應(yīng)用于化學(xué)工業(yè)中的精餾、吸收、解吸、除塵以及氣液、液液化學(xué)反應(yīng)等化工單元操作。 該設(shè)備在研發(fā)過(guò)程中采用了多項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)，使設(shè)備整體性能大大提升。 

    針對(duì)填充式、碟片式、螺旋式旋轉(zhuǎn)床分離能力不足以及無(wú)法使用單臺(tái)設(shè)備用于連續(xù)精餾等問(wèn)題，浙江工業(yè)大學(xué)分離工程研究所的科研人員創(chuàng)造性地設(shè)計(jì)出折流式超重力場(chǎng)旋轉(zhuǎn)床裝置和多層折流式超重力場(chǎng)旋轉(zhuǎn)床裝置，實(shí)現(xiàn)了氣液逆向接觸流動(dòng)的功能，并可成倍提高理論塔板數(shù)。他們還成功地將折流式超重力場(chǎng)旋轉(zhuǎn)床裝置應(yīng)用于連續(xù)精餾，實(shí)現(xiàn)了單臺(tái)多層式設(shè)備中多單元操作的工藝集成，如汽提與精餾、反應(yīng)與吸收、精餾與萃取。“這是目前國(guó)際上的其他旋轉(zhuǎn)床所無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。”計(jì)建炳介紹，在結(jié)構(gòu)上，該設(shè)備采用了轉(zhuǎn)子上蓋板靜止，解決了動(dòng)與靜的矛盾，省掉了轉(zhuǎn)子與氣相出口之間的動(dòng)密封，提高了設(shè)備的可靠性，降低了制作難度，并可在同一臺(tái)設(shè)備上串聯(lián)安裝兩組以上的轉(zhuǎn)子。 

    記者了解到，2004年在浙江省某藥企投入使用的第一套折流式超重力場(chǎng)旋轉(zhuǎn)床設(shè)備6年來(lái)一直保持運(yùn)行穩(wěn)定。該廠技術(shù)人員告訴記者，采用該設(shè)備最明顯的好處在于，一是不需要專(zhuān)門(mén)用于精餾塔的框架，整個(gè)精餾裝置的占地面積減少，可以靈活利用空間，若采用分布式溶劑回收的方法，甚至不再需要溶劑回收車(chē)間；二是持液量小，開(kāi)停車(chē)時(shí)間短，一般開(kāi)車(chē)15分鐘就可以正常進(jìn)出料；三是設(shè)備安裝維護(hù)方便，不再需要高空吊裝。 2004年，折流式超重力場(chǎng)旋轉(zhuǎn)床裝置獲得了中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利；2006年3月，被列為浙江省重大科技計(jì)劃招標(biāo)項(xiàng)目的高效氣液傳質(zhì)設(shè)備超重力場(chǎng)旋轉(zhuǎn)床項(xiàng)目通過(guò)了浙江省科技廳鑒定。 

    在強(qiáng)調(diào)節(jié)能減排的今天，可大大節(jié)省場(chǎng)地和材料資源、效率高、能耗低的折流式超重力場(chǎng)旋轉(zhuǎn)床受到企業(yè)熱捧。業(yè)內(nèi)專(zhuān)家認(rèn)為，該設(shè)備不同于傳統(tǒng)的填料式、蝶片式和螺旋式等旋轉(zhuǎn)床，應(yīng)用于甲醇—水等體系的工業(yè)連續(xù)精餾過(guò)程具有效率高、能耗低、體積小等特點(diǎn)，技術(shù)處于國(guó)際先進(jìn)水平。