超重力旋转床在溶剂回收中的应用

2022-09-11

随着经济和社会的飞速发展, 我国的工业基础也在逐步加强, 以医药和精细化化工为主的生产过程中, 不可避免会产生大量的溶剂, 这些溶剂如果不能及时加以回收和利用, 就会对环境造成污染, 甚至还会对企业造成严重的成本和浪费。而折流式超重力旋转床作为当前一种新颖和高效的精馏设备, 得到了广泛的应用。基于此, 本文首先结合超重力旋转床的基本原理进行分析, 在此基础上, 对实际的折流式超重力旋转床在溶剂回收中的实际案例进行了分析, 希望可以为同类的应用提供借鉴意义。

1 超重力旋转床概述

1.1 结构原理与特点

所谓超重力旋转床, 也就是旋转填料床, 从上世纪八十年代以来, 已经得到了飞速的发展, 目前常用的超重力旋转床主要有两种结构:立式和卧式.

超重力旋转床具有一系列明显的特点:

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产生液泛。

1.1.2 超重力旋转床和普通的填料塔相比, 其填料空隙率远远大于后者, 可以达到百分之九十以上。在能耗方面, 超重力旋转床也比普通的填料塔要小的多。这是因为, 在高通量之下, 超重力旋转床的气相压降一般比相同传质单元数的普通填料塔还低。

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。

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流式转子与圆形外壳。折流式超重力旋转床的主要原理为:

在压力的作用下, 气体顺着折流式转子的边缘处进入折流式转子, 其主要采用的运动方式是螺旋式的下降和上升, 最后在到达折流式转子的中心处便离开折流式转子。液体从转子中心经分布器后由动盘上的折流圈带动其转动, 在离心力的作用下, 沿着折流圈向上运动, 液体表面不断更新, 到达折流圈上端的液体被飞速抛出, 带有径向速度和切向速度的液体撞击在静盘上的折流圈上, 在强大的撞击力和剪切力的作用下, 被粉碎成大量的细小液滴, 由于受重力的作用, 又下落到动盘被折流圈再次加速甩出, 最后甩离转子。即液体每经过一对动、静折流圈, 需经历加速—抛出—撞击的过程。在此过程中, 液体在转子中形成的液膜、液滴、液丝与螺旋式运动的气流以极大的相对速度逆流接触, 由于液滴非常细小, 比表面积极大, 而且液体在动、静折流圈间的碰撞、聚集和分散更加剧了液体表面的更新, 使得气液接触非常充分, 可达到非常高的传质效率。

3 超重力旋转床在溶剂回收中的应用

超重力旋转床由于其一系列优势, 使得其在蒸馏、精馏、生化和环保等方面得到了广泛的应用, 本文将结合超重力旋转床在溶剂回收中的应用案例进行详细的分析。

3.1 甲醇、乙醇的回收

折流式超重力旋转床在甲醇和乙醇的回收中可以取得良好的效果中, 在实际生产中, 本文分别选取了三层折流式动盘最大外径为750mm、壳体外径830mm、高度800mm和二层层折流式动盘最大外径为750mm、壳体外径830mm、高度550mm的超重力旋转床。将它们分别用于甲醇和乙醇的回收中, 在目前采用的该设备已经稳定运行了将近一年, 取得了良好的效果, 有效降低了甲醇和乙醇的排放, 不仅减少了环境污染。而且和传统的填料塔相比, 一是设备的体积和高度得到了缩小和降低, 对资源也是一种极大的节约。

3.2 在热敏性物料中回收甲醇

超重力旋转床另外一个应用案例便是在热敏材料中回收甲醇, 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记录和分析。

在传统填料法的工艺下, 主要采用减压和直接水蒸气加热的精馏方式, 明显发现原料中的甲醇由之前的百分之十, 降到了百分之零点三。可是, 值得注意的是, 由于该工艺中将对原料进行长时间的加热, 不可避免使得原料产生了一定程度的分解, 而为了达到降低沸点的目的采用的加压方法, 又促使了甲醇的排放, 从而污染了环境。可以看出, 该种方法存在一系列需要我们规避的问题。

之后, 我们采用一台三层折流式的超重力旋转床对传统的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, 同时在提高回收率的基础上也节约了生产的成本。