文档介绍：2015年2月 The Chinese Journal of Process Engineering Feb. 2015收稿日期:2014?11?06,修回日期:2014?12?16 基金项目:国家自然科学基金资助项目(编号:21376229; 21206153) 作者简介:谷德银(1989?),男,重庆市丰都县人,硕士研究生,化学工程专业;刘有智,通讯联系人,E-mail: ******@.新型旋转填料床的气相传质特性谷德银, 刘有智, 祁贵生, 张芳芳, 陈小艳(中北大学超重力化工过程山西省重点实验室,山西省超重力化工工程技术研究中心,山西太原 030051) 摘要:以CO2?NaOH体系化学吸收测定不同超重力因子、液量和气液比(体积流量比)条件下的有效传质比表面积a,在相同操作条件下,以氨?空气?水体系进行空气吹脱含氨富液测定不同超重力因子、液量和气液比条件下的气相体积传质系数kya,从而得到气相传质系数ky,对其气相传质特性进行了研究. 结果表明,a随超重力因子、液量和气液比增大而增大,kya和ky均随超重力因子和气液比增大而增大,随液量增大而减小. 通过对比可知,在相近操作条件下新型旋转填料床的气相体积传质系数比文献折流旋转填料床的提高36%. 对实验数据进行回归,拟合出a, kya和ky分别与气相雷诺数ReG、液相韦伯数WeL和伽利略数Ga之间的关联式. 关键词:新型旋转填料床;吸收;气相传质;传质系数中图分类号: 文献标识码:A 文章编号:1009?606X(2015)01?0035?051 前言旋转填料床(Rotating Packed Bed, RPB)是一种新型气液传质设备,与传统塔设备相比,RPB具有设备体积小、传质速率快、停留时间短、微观混合均匀等特点[1,2],已在吸收、解吸、精馏及纳米材料制备等领域得到广泛应用[3?9]. 目前,国内外研究者对RPB的传质特性进行了大量研究. 对于液相传质过程,焦纬洲等[10]和张燕青等[11]分别研究了多孔波纹板和金属丝网错流RPB的传质特性,结果均表明在相近的操作条件下体积传质系数比传统塔设备高1～2个数量级. 这表明RPB能很好地强化液相传质过程. 但对于气相传质过程,Sandilya等[12]在逆流RPB中研究了气膜控制的传质过程,发现气相传质系数与传统塔的处于同一数量级,认为在RPB中,气体宏观上几乎成股流的形式,在填料旋转产生的周向曳力和气体压力作用下通过旋转填料,气体与填料间的相对滑移速度很小. Rao等[13]对前人的大量研究工作进行了分析,结果发现,在普通RPB中液相传质系数能有效提高3～7倍,但气相传质系数与传统塔的相近. 这表明RPB对气相传质过程并未起到较好的强化作用. 基于提高气体与填料间的相对速度及气体的湍动程度,刘有智[14]提出了转子结构为相互嵌套填料环的新型旋转填料床,实验以化学吸收体系CO2?NaOH测定其有效传质比表面积a,在相同操作条件下,以气膜控制传质过程的空气吹脱含氨富液过程测定其气相体积传质系数kya,从而得到气相传质系数ky,对新型