La historia del desarrollo de la tecnología de hipergravedad
Desde finales de los años 1970 hasta principios de los años 1980, British Imperial Chemical Industries (ICI) presentó sucesivamente una serie de patentes denominadas "Higee". Utilizando la poderosa fuerza centrífuga (súper gravedad generada en el lecho giratorio empaquetado), el caudal de gas-líquido y el área de superficie específica del empaque aumentan considerablemente sin inundación de líquido. En condiciones de alta dispersión, alta turbulencia, fuerte mezcla y rápida renovación de la interfaz, el líquido y el gas entran en contacto a una gran velocidad relativa en el canal curvo, lo que mejora en gran medida el proceso de transferencia de masa. La altura de la unidad de transferencia de masa se reduce entre 1 y 2 órdenes de magnitud, lo que muestra muchas ventajas que los equipos tradicionales simplemente no tienen. De esta forma, la enorme torre se convierte en una máquina con sobrepeso y una altura inferior a 2 metros. La tecnología de hipergravedad se considera una tecnología innovadora que mejora la transferencia y los procesos de reacción multifase, y se la conoce como el "transistor en la industria química" y la "tecnología de todos los siglos".
Campos de fuerza centrífugos (campos de hipergravedad) se utilizan para la separación de fases existe desde hace mucho tiempo, tanto en la vida cotidiana como en aplicaciones industriales.
En 1925, Myers fabricó un laurel de destilación segmentado de forma cónica y con un cuerpo giratorio.
En 1933, Plaquek inventó un dispositivo de contacto gas-líquido en espiral de lado cerrado, en el que el líquido entra en contacto con el gas que fluye en contracorriente desde el interior hacia el exterior a lo largo de la placa en espiral. Unos años más tarde, el dispositivo se mejoró para utilizar cilindros concéntricos con protuberancias para aumentar el tiempo de contacto.
En 1954, Chambers desarrolló un absorbente centrífugo que constaba de un anillo circular conectado a una placa plana giratoria.
En 1965, Vivian fijó una torre empaquetada en el brazo giratorio de una centrífuga grande para medir el efecto de la aceleración centrífuga sobre el coeficiente de transferencia de masa. Las superficies curvas experimentales muestran que el coeficiente de transferencia de masa de la película líquida es proporcional a la potencia de aceleración de 0,41 a 0,48. Vivian fue el primero en estudiar la transferencia de masa en lechos giratorios, pero no propuso el concepto de supergravedad en lechos giratorios.
En 1969, Todd realizó experimentos en un contactor centrífugo. El contactor centrífugo constaba de 12 capas de placas de tamiz concéntricas anulares espaciadas a 1 pulgada de distancia, similar a una torre de placas de tamiz en términos de flujo de fluido.
El concepto de supergravedad apareció por primera vez a finales de la década de 1970 y atrajo la atención de la industria. Se trata de una tecnología patentada propuesta por un nuevo equipo científico dirigido por el profesor Colin Ramshaw de Imperial Chemical Company.
Originalmente surgió de la idea de la separación correctiva para su aplicación al programa de experimentos espaciales de la NASA en condiciones de microgravedad. En 1976, la NASA solicitó proyectos experimentales de campos de microgravedad, el profesor Colin Ramshaw de la compañía británica ICI (Imperial Chemical Company) realizó un estudio sobre los efectos de los campos de microgravedad durante las operaciones de unidades de separación química como la destilación y la absorción, y descubrió que en cero. Bajo la gravedad, la transferencia de masa entre líquido y gas es imposible y el gas y el líquido no pueden separarse eficazmente.
La supergravedad hace que el efecto de la tensión superficial del líquido sea relativamente insignificante. El líquido es arrastrado o desgarrado en pequeñas películas líquidas, filamentos y gotas bajo la acción de una enorme fuerza de corte, lo que da como resultado una enorme área rugosa indirecta, mejorando así en gran medida la transferencia. coeficiente de tasa y mejora la tasa de inundación de la operación a contracorriente gas-líquido, lo que aumenta en gran medida la capacidad de producción del equipo y es potente para el proceso de separación. El resultado de esta investigación condujo al nacimiento de la tecnología de separación por supergravedad.
En 1981, el profesor Ramshaw del ICI solicitó la primera patente del mundo para una cama de hipergravedad compacta. En los años siguientes (198L ~ 1983), propuso sucesivamente una serie de nuevas tecnologías llamadas HIGEE (hipergravedad). Patentes de tecnología.
Se puede decir que la aparición de la tecnología de supergravedad es un salto cualitativo en el fortalecimiento del proceso de transferencia de masa. Desde la década de 1980, la gente empezó a darse cuenta de que esta tecnología tiene amplias perspectivas de aplicación en la industria química. En la actualidad, muchas grandes empresas químicas del mundo están compitiendo para desarrollar e investigar tecnología de supergravedad y han realizado determinadas pruebas piloto u operaciones industriales. Actualmente hay muchos dispositivos presurizados, de presión normal y de presión negativa en funcionamiento, incluidas operaciones y experimentos como absorción, desorción, extracción y destilación. La ingeniería ha logrado algunos avances.
La Universidad de New Castle, la Universidad Case Western Reserve, la Universidad de Texas y la Universidad de Washington se encuentran en el nivel avanzado del mundo en la investigación y el desarrollo de dispositivos de supergravedad.
En 1983, ICI Corporation informó sobre una unidad HIGEE a escala industrial en paralelo con una columna de placas convencional para separar etanol e isopropanol de benceno y ciclohexano, y que funcionó con éxito durante miles de horas, lo que afirma la ingeniería. y viabilidad técnica de esta nueva tecnología.
En 1984, Glitsch Company, una empresa de Estados Unidos que se especializa en la fabricación de torres y empaquetaduras de torres y ocupa un mercado importante en el mundo, compró la patente HIGEE de ICI Company y estableció un centro de I+D dedicado a HIGEE. , realizó una gran cantidad de investigaciones y trabajó con la Universidad Case Western Reserve, la Universidad de Washington (Misuri), la Universidad Estatal de Taxas Austin, Fluor Corporation, que se especializa en procesamiento de gas, y el Instituto de Investigación de Gas (GRI) han establecido una colaboración esfuerzo de investigación. Con el firme apoyo del Ministerio de Energía, se han invertido decenas de millones de yuanes en investigaciones científicas experimentales sobre diversos sistemas en dispositivos de demostración industriales, a pequeña escala y a escala piloto, y se han logrado grandes avances.
En 1985, la Guardia Costera de EE. UU. estableció el primer conjunto de dispositivos de hipergravedad para eliminar los componentes volátiles de las aguas residuales subterráneas, separando el benceno y el tolueno del agua subterránea contaminada y reduciendo el contenido de 200 ppb y 500 ppb a aproximadamente 1 ppb. La unidad ha estado funcionando con éxito durante 6 años.
En 1987, FlourDaniel Company, con sede en EE. UU., construyó un dispositivo de hipergravedad en ELPaso Natural Gas Company en Nuevo México que utilizaba dietanolamina para absorber selectivamente H2S del gas natural que contenía H2S y CO2.
En julio de 1987, Gretsch llevó a cabo dos experimentos en Luisiana, utilizando dietanolamina para absorber CO2 y trietilenglicol para secar gas natural, los cuales tuvieron éxito.
Grich afirmó en 1989 que la compra de un equipo HIGEE puede sustituir una torre de 50 pies, lo que equivale a 30 bandejas. Es la forma más económica y eficaz de transformar las torres tradicionales y mejorar la calidad del producto.
De 65438 a 0984, el profesor N.C. Gardner de la Universidad Case Western Reserve estudió la desulfuración y despolimerización de gases de combustión con el apoyo de Norton Company y Dow Company.
Martin y Martelli utilizaron un lecho giratorio empaquetado (RPB) conectado a una columna de destilación convencional y probaron un sistema de separación de ciclohexano y n-heptano utilizando un empaque de malla metálica.
Bajo la dirección del profesor Gardener de la Universidad Case Western Reserve, Hao estudió un método para eliminar los monómeros residuales del poliestireno utilizando un lecho giratorio.
El equipo dirigido por el profesor Colin Ramshaw de la Universidad de Newcastle en Reino Unido lleva muchos años dedicado a la investigación sobre la desoxigenación del agua de mar.
Dow Chemical Company desarrolló un proceso de lecho empacado giratorio para producir ácido hipocloroso en 1999.
Además, la investigación extranjera sobre la aplicación de la tecnología de supergravedad se centra principalmente en los siguientes aspectos: (1) destilación y rectificación; (2) eliminación de polvo y niebla en la protección del medio ambiente y eliminación de SO2 y gases nocivos en gases de combustión, separación líquido-líquido, separación líquido-sólido (3) Absorción: secado, descarbonización y desulfuración de gas natural y absorción de CO2 (4) Desorción, es decir, expulsión de hidrocarburos aromáticos y calor químico; (absorción y desorción) de aguas subterráneas contaminadas; (5) Reactores electroquímicos giratorios y pilas de combustible (eliminación rápida de burbujas y reducción de sobretensión; (6) Reactores de polimerización giratorios; (7) Intercambiadores de calor y evaporadores de discos giratorios; de volatilización de polímeros (9) Fortalecer el proceso de reacción de oxidación biológica (las reacciones bioquímicas tradicionales se llevan a cabo en tanques de fermentación)
La investigación de mi país sobre la aplicación de la tecnología de hipergravedad comenzó tarde, pero también ha logrado resultados notables. Se utiliza principalmente desoxigenación de agua por inyección, preparación de nanomateriales, proceso mejorado de eliminación de polvo, proceso de reacción bioquímica mejorado y destilación en campos petroleros. Antes de 1985, la investigación sobre tecnología de ingeniería de supergravedad estaba básicamente en blanco.
En 1983, el académico Wang Jiading presentó la nueva tecnología desarrollada por ICI en una conferencia nacional de ingeniería química.
En 1984, la Universidad de Tecnología Química de Beijing y la Universidad Case Western Reserve en Estados Unidos confirmaron su intención de cooperar en la investigación y el desarrollo de tecnología de ingeniería de supergravedad.
65438-0988El profesor Zheng Chong de la Universidad de Tecnología Química de Beijing cooperó con la Universidad Case Western Reserve en los Estados Unidos y comenzó la aplicación de lechos empacados giratorios. Ha recibido gran atención y fuerte apoyo del Ministerio de Industria Química y de la Comisión Nacional de Ciencia y Tecnología. Después de la demostración, ha sido incluido como proyecto nacional de ciencia y tecnología durante el Octavo Plan Quinquenal y también ha recibido apoyo de la Fundación Nacional de Ciencias Naturales para esta investigación básica de alta tecnología.
En 1990, se estableció el primer centro de investigación de tecnología de ingeniería de hipergravedad de China en la Universidad de Tecnología Química de Beijing y se llevaron a cabo una serie de trabajos de investigación innovadores. A lo largo de los años, ha obtenido varias patentes nacionales en investigación básica y aplicada sobre tecnología de hipergravedad. Al mismo tiempo, otras universidades nacionales, como la Universidad Tecnológica de Zhejiang, la Universidad Tecnológica del Sur de China, la Universidad de Tianjin, etc. , también desarrolló esta tecnología y logró resultados notables.
En 2001, el profesor Ji Jianbing de la Universidad Tecnológica de Zhejiang y otros solicitaron una patente para un dispositivo de lecho giratorio llamado campo de supergravedad deflector, y fue autorizado en junio de 2004. La aplicación de la tecnología de ingeniería de hipergravedad en la destilación ha alcanzado un nuevo nivel; luego, la Universidad Tecnológica de Zhejiang solicitó gradualmente varias patentes de invención y patentes de modelos de utilidad.
Como resultado, han surgido en el mercado interno varias empresas que producen rectificadores de hipergravedad.