本发明专利技术公开了一种低压降纳微结构化填料旋转床超重力装置及应用，属于超重力技术领域。超重力装置，包括在密闭的壳体中安装有由转子和填料组成的转动部件，壳体及上盖上开有液体进、出口及气体进、出口，液体进口设有延伸到转子中心空腔中的液体分布器，上述装置中转动部件中的填料采用了具有纳微结构的结构化SiC、烧结陶瓷、粉末烧结钛基合金填料，结构化填料流道直径0.1～5mm，孔隙率55～97％，填料表面具有0.01～3μm凸凹形纳微结构，其比表面积200～2000m2/m3。将其应用于要求低压降的硫酸等工业尾气中二氧化硫深度脱除，超重力装置的压降降低40～80％，处理后有害气体含量低于20～100ppm。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种脱除工业尾气中腐蚀性有害气体的超重力装置及其应用，具体涉 及一种纳微结构化旋转床超重力装置在脱除有害气体工艺中的应用，特别适合于要求低压 降的硫酸等工业尾气中二氧化硫深度脱除，属于超重力
技术介绍
在硫酸、化肥、冶炼等工业尾气中往往包含二氧化硫、硫化氢、HC1、HF等酸性或 NH3、挥发性有机胺等碱性腐蚀性有害气体。随着环保压力以及资源回收有效利用的要求的 日益提高，有害气体的深度脱除受到了高度的重视。以硫酸工业为例，尾气中产生的二氧化 硫已成为了空气的主要污染物之一，由二氧化硫排放所带来的酸雨也更加频繁，严重危害 到了建筑物、土壤和人类的生存环境。因此，世界各国纷纷降低二氧化硫的排放指标，以进 一步限制汽车尾气和工业尾气等烟气中二氧化硫的排放。目前烟气脱硫技术种类达几十 种，按吸收剂及脱硫产物在脱硫过程中的干湿状态可将脱硫技术分为湿法、干法和半干半 湿法；按脱硫剂的种类，可分为以下五种方法以CaC03(石灰石)为基础的钙法，以MgO为 基础的镁法，以Na2SO3为基础的钠法，以NH3为基础的氨法，以有机碱为基础的有机碱法。世 界上普遍使用的商业化技术是化学吸收法。目前，我国硫酸等工业尾气二氧化硫排放指标为800-1200mg/m3。为了满足国家 对于环境保护的要求，国家环保部门正在考虑将二氧化硫排放指标进一步降低至400mg/ m3(折合为 140ppm)以下。为此，需要在原有技术和工艺上增加二氧化硫超低排放、深度 脱硫装置，由于现有工业尾气允许的压降很低(一般小于2000Pa)，因此急需开发低压降深 度脱硫装置及工艺。现有的脱硫装置多为塔设备，传统塔设备存在着设备庞大、运行维护费 用高、传质效率低、压降大等问题，尤其是对于具有腐蚀性的工业尾气，塔设备需要防腐金 属材料多，造价高昂，导致其难以满足工厂现有脱硫技术改造对脱硫装置压降低、占地空间 小、成本低的需求。近年来发展起来的超重力技术是一项强化传质、混合和化学反应的新技术，该技 术利用超重力旋转床内部转子旋转产生的离心力模拟超重力环境来强化传递和反应过 程，大幅度地提高传递与反应过程的效率，关于超重力装置在早期的专利(详见中国专 利91109255. 2,91111028. 3，ZL95215430. 7等)已经公开。目前该技术从最初应用于分 离、解吸等物理过程已经扩展应用到化学反应、超微颗粒制备等诸多领域(详见中国专利 92102061,93104828. 1,95105344. 2,2004100378859 等)。旋转床装置主要包括密闭的壳 体，内有一个旋转的转子，转子上有环形填料层，不同的流体从壳体相应的入口流入旋转 床，在旋转的填料层中的离心力场下(即超重力环境)进行传质过程，传质速率比传统的塔 器中提高1 3个数量级。对旋转床强化传质过程原理的一般认识是流体在离心力场环 境下被撕裂成细小的液滴、液丝或液膜，产生大量的快速更新的表面积，大大强化传质和混 合过程。虽然与塔器设备相比，旋转床超重力装置已经具有被认可的明显优势。但是，现有结构的旋转床超重力装置采用转子内装丝网填料作为核心结构，由于填料的无规整性，仍 然存在压降较大等缺点，导致其也难以满足工厂深度脱硫技术改造时所面临的低压降的需 求。浙江工业大学等提出的折流式孔板(旋转部件无填料)旋转床超重力装置(申请号 01268009,200510049145)的气相压降更大，更难以满足低压降深度脱硫的要求。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对深度脱除工业尾气中有害气体对设备低压降、高效率的要 求，提供了一种低压降、填料具有纳微结构的旋转床超重力装置及脱除有害气体的新工艺， 其核心是采用结构化SiC、烧结陶瓷、粉末烧结钛基合金填料替代杂乱无规的丝网填料或折 流式孔板，使流体在结构可控的规整流道中流动以降低流动阻力，减小压降。同时，在填料 表面通过烧结等方法构筑了微观上凸凹形的纳微结构，进一步提高比表面积，以强化传质， 实现高效深度脱除有害气体的目的。本专利技术提供的工业尾气有害气体深度脱除用低压降、表面具有纳微结构的结构化 填料旋转床超重力装置，包括在密闭的壳体中安装有由转子和填料组成转动部件，壳体及 上盖上开有液体进、出口及气体进、出口，液体进口设有延伸到转子中心空腔中的液体分布 器，其特征在于，上述装置中转动部件中的填料采用了具有纳微结构的结构化SiC、烧结陶 瓷、粉末烧结钛基合金填料，结构化填料流道直径0. 1 5mm，孔隙率55 97%，填料表面 具有0. 01 3 μ m凸凹形纳微结构，其比表面积200 2000m2/m3。对于上述旋转床超重力装置，可采用气液并流操作，此时转动部件上安装排风型 叶片，与转子同轴安装在转子中心空腔中；也可采用气液逆流操，此时与转子同轴安装引风 型叶片，叶片延伸至中央的气体出口管道中。对于上述旋转床超重力装置，排风型叶片为后弯式，与转子同轴安装于转子内部 中心空腔中。对于上述旋转床超重力装置，引风型叶片为轴流式，与转子同轴安装并延伸至中 央的气体出口管道中。本专利技术提供的利用旋转床超重力装置深度脱除工业尾气有害气体的工艺方法是 指将尾气与吸收液在装有纳微结构化填料旋转床超重力装置中进行逆流或并流接触脱除 尾气中的有害气体。对于上述工艺方法中，处理酸性有害气体的吸收液为工业上常用的氨水、有机胺、 亚硫酸铵、硫酸铵、亚硫酸钠、柠檬酸/柠檬酸钠、氢氧化钠等碱性溶液，处理碱性有害气体 的吸收液为工业上常用的稀硫酸、稀硝酸等酸性溶液，可根据具体工艺过程和用户要求选定。吸收时系统的压力可为常压，系统的温度30 8 5 °C，旋转床的转速为 50-3000rpm，优选80-1000rpm。吸收液与尾气在经过纳微结构化填料旋转床超重力装置后， 尾气有害气体的含量低于20 120ppm，压降低于500 20001^。对于上述利用旋转床装置深度脱除工业尾气二氧化硫的工艺方法，气体体积流量 与液体体积流量比为300 1500 1，优选400 1000 1。专利技术效果本专利技术通过采用结构化填料使流体在结构可控的规整流道中流动以降低压降。同时，利用填料表面凸凹形的纳微结构实现深度脱除工业尾气中有害气体。为工业尾气中有 害气体低压降深度脱除提供了一种传质效率更高、气相压降更低的旋转床超重力装置及利 用该装置脱除工业尾气中有害气体的工艺方法，比杂乱无规的填料旋转床超重力装置的压 降降低40-80%，处理后有害气体含量低于20-100ppm。同时，设备具有造价低、操作弹性 大、占地面积小特点，尤其适合现有工业尾气有害气体处理装置的升级改造。附图说明图1是本专利技术并流型旋转床结构示意图；1从动皮带轮、2轴承箱、3液体出口、4外壳、5气体出口、6上盖、7液体进口、8液 体分布器、9轴、10气体进口、11螺栓、12排风型叶片、13气体密封、14转子、15机械密封、16 填料、17电机、18主动皮带轮、19皮带图2是本专利技术逆流型旋转床结构示意20气体出口、22引风型叶片、25气体进口 ；液体补充阀37、图3是结构化规整填料照片；图4是结构化规整填料表面纳微结构照片；图5是排风型叶片结构示意图6是引风型叶片结构示意图7是本专利技术并流工艺流程31储罐、32泵、33采出阀本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种低压降纳微结构化填料旋转床超重力装置，包括在密闭的壳体中安装有由转子和填料组成转动部件，壳体及上盖上开有液体进、出口及气体进、出口，液体进口设有延伸到转子中心空腔中的液体分布器，其特征在于，上述装置中转动部件中的填料采用了具有纳微结构的结构化ＳｉＣ、烧结陶瓷、粉末烧结钛基合金填料，结构化填料流道直径０．１～５ｍｍ，孔隙率５５～９７％，填料表面具有０．０１～３μｍ凸凹形纳微结构，其比表面积２００～２０００ｍ２／ｍ３。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：陈建峰，初广文，邹海魁，赵宏，罗勇，
申请(专利权)人：北京化工大学，苏州海基环能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：11
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