超重力场内气液传质强化研究进展

桑乐，罗勇，初广文，邹海魁，向阳，陈建峰

（北京化工大学教育部超重力工程研究中心，北京 100029）

引 言

化学工业是国民经济的重要支柱产业，创造了高达20%的GDP，但存在高能耗、高物耗、高污染“三高”问题，能源消费量占全国总消费量的16.4%，废水排放量居全国工业废水排放总量之首，占 19.7%，是当前国家“节能减排”的重点行业。为解决“三高”问题，西方国家将过程强化技术列为化学工程优先发展的三大领域之一，期望通过化工过程强化从根本上革新当代化学工业[1]。超重力技术是典型的化工过程强化技术之一。作为超重力技术的核心设备，超重力旋转床具有优异的微观混合和传递强化性能，从而极大地缩小了反应器尺寸，降低了投资成本，且还具有液泛点低、开停车容易、维护和检修方便等优点。经过众多科研工作者的努力，超重力技术取得了长足的进展。在基础研究方面，超重力旋转床的流体力学特性、微观混合性能、传递过程强化规律及模型化等研究都取得了不错的成果；在应用研究方面，主要表现在以下3方面：①纳米颗粒材料超重力制备技术；②超重力反应强化技术；③超重力分离强化技术[2-8]。目前，超重力技术已成为化工过程强化的有效途径之一，超重力场内强化传质的研究也得到广泛关注，转子结构不断被发明与优化，其中一些已成功应用到化工工业生产中。本文从旋转床转子结构出发，综述了整体旋转式、双动盘式、动静结合式等转子结构的超重力旋转床气液传质强化的研究进展和理论成果，并展望了超重力旋转床气液强化传质的发展方向。

图1 按操作方式的旋转床分类Fig.1 Types of RPBs according to operation mode

1 超重力旋转床的基本结构与气液传质强化原理

经过 30多年的发展，科研工作者已将超重力旋转床发展成多种形式。按操作方式或气液流动的方向，可分为逆流旋转床[9][图1 (a)]、并流旋转床[10][图 1 (b)]和错流旋转床[11-12][图 1 (c)]。

图2 逆流超重力旋转床结构示意图Fig.2 Structure of counter-current rotating packed bed

逆流超重力旋转床的基本结构如图2所示，旋转床壳体上布置有气体进、出口和液体进、出口。转子跟随转轴转动，转轴由电机驱动，通过变频仪可方便地调节电机转速，利用转子转动产生的强大离心力场(通常为 10～1000倍重力加速度)来模拟超重力场。超重力旋转床在运行时，液体从液体进口通入液体分布器，从液体分布器喷洒在填料上，液体被高速旋转的转子剪切、破碎成细微的液滴、液膜和液丝，与来自气体进口自转子外缘进入内缘的气体，在转子内部填料等多孔介质中与液体逆流接触，完成气液两相传质的强化过程。

图3 按是否填充填料的旋转床分类Fig.3 Types of RPBs according to whether filling of packing

图4 常见的转子结构类型Fig.4 Types of general rotor structure

各类型旋转床最大区别在于其内部转子结构不同，若按转子内是否装载填料分，可分为填充式旋转床[13][图 3 (a)]和非填充式旋转床[14-15]{主要有定转子旋转床[图3 (b)]、折流式旋转床[图3 (b)]}。

从目前的文献报道来看，常见的转子结构有整体旋转式转子[图4 (a)]、双动盘式转子[图4 (b)]、动静结合式转子[图4 (c)、(d)、(e)]、雾化式转子[图4 (f)]等[16-17]。一般而言，整体旋转式转子的结构特点为在转子径向方向上连续填充一定厚度的填料，为单一填料环状，由单台电机驱动；双动盘式转子由上下两层多圈同心填料环组合，由两台电机分别驱动；动静结合式转子为两层转盘咬合而成，由单台电机驱动，主要分为两类：转子内未装载填料的定-转子（同心分布的棒状立柱）、折流式转子（同心分布的多孔环形板）和转子内装载填料的交错式转子（静止的同心分布环形板和旋转的同心分布填料环组合）；雾化式转子一般由环形板组成，也由单台电机驱动。

下面本文从不同转子结构的旋转床出发，综述超重力旋转床气液传质强化的研究进展和理论成果。

2 超重力旋转床的气液传质研究进展

气液传质设备一般采用传质系数来表征其传质能力，对于超重力旋转床而言，研究人员主要对超重力旋转床的传质参数实验测量、传质参数关联式拟合、传质参数模型构建3方面开展了诸多研究工作。

早在19世纪50年代，即超重力旋转床还未发明之前，已有科研人员研究了传质系数与重力加速度之间的关系。Onda等[18]在填料塔中进行了水吸收CO2和NH3的研究，得到液相传质系数kL与重力加速度g的0.38次幂呈正比的关系，如式(1)所示。

1965年，Vivian等[19]将一个内径为0.152 m、高0.305 m装有拉西环填料的填料塔，放置在一个水平旋转平台上，气液逆流接触，利用空气解吸水中饱和CO2的体系测量传质系数。实验结果表明，液相体积传质系数kLa与重力加速度的 0.41～0.48次幂呈正比。

19世纪70年代，受美国宇航传质实验结果的启发，英国帝国化学公司（ICI）发明了超重力旋转床[20-21]，从此开启了超重力旋转床传质过程的研究。

2.1 整体旋转式转子超重力旋转床传质研究

图4 (a)显示的为整体旋转式转子的结构。整体旋转式转子内可装载散装填料，也可装载规整填料，由Ramshaw等[20]于1979年发明，是目前研究最成熟、工业现场最常用的转子结构。

1981年，Ramshaw等[22]在离心力场为240倍重力加速度的超重力旋转床内，得到液相传质系数kL与重力加速度的 0.14～0.504次幂呈正比的实验结果。

1985年，Tung等[23]以溶质渗透理论为基础，假设离心力场的传质过程亦遵循传统填料塔的传质规律，将离心加速度替代重力加速度，得到如下关联式

1989年，Dudukovic等[24-25]在液相为连续相、气相为分散相的超重力旋转床中，填充了glass bead等填料，利用NaOH溶液吸收CO2体系，测得了液相传质系数和有效传质比表面积。基于液体在rotating disk 和rotating blade均为层流流动的液膜假设，得到液相传质系数kL与离心加速度的0.1667次幂呈正比的结论，其关联式为

1990年，Rao等[26]研究了液相为分散相、气相为连续相的超重力旋转床的流体力学性能和传质性能。实验同样采用NaOH溶液吸收CO2体系，测得了液相体积传质系数kLa，在实验的操作范围内，其kLa的值为0.08～0.15 s−1，并将实验结果与Vivian等[19]和Tung等[23]的实验结果进行了对比，认为超重力场下液相体积传质系数kLa的值高出传统塔器1个数量级（图5）。

1991年，杨村[27]采用氮气解吸水中溶氧的实验体系，对装载有泡沫金属填料的超重力旋转床进行传质研究，实验中考察了转速、气体流量和液体流量对传质的影响。实验结果表明，转速和液体流量的增大在一定程度上促进传质，而气体流量的增大对传质无明显作用。

1992年，王玉红[28]基于 Danckwerts表面更新的思想，采用新的处理方法，对超重力场内的传质模型进行了修正。在超重力场下，旋涡把新鲜物料带到相界面上，在新暴露出来的表面上，两相进行不稳定的分子扩散传质，旋涡在界面上停留 0～∞时间后，又被新的旋涡所替代，得到修正后的传质系数方程为

1993年，竺洁松[29]对装载有泡沫金属填料、陶瓷泡沫填料、普通不锈钢丝网填料和RS钢波纹丝网填料的超重力旋转床进行了液相体积传质系数的测定实验。实验结果表明，转子填料区和空腔区均参与传质，在Dudukovic的模型假设基础上[24-25]，同时考虑了液膜和液滴模型，运用溶质渗透理论推导了覆盖在第i层填料表面的液相传质系数为

图5 Rao的传质实验结果与Vivian等的、Tung等的实验结果对比Fig.5 Comparison of mass transfer coefficient results of Rao et al, Tung et al, and Vivian et al

从第i层填料飞出的液滴表面的液相传质系数为

此外，竺洁松还发现了端效应区(靠近转子内缘的区域)的存在，该区域有极高传质系数，原因是在紧靠内径的一两层填料的空间中产生了大量的液滴，而大量液滴的表面积数值相当于全部床层填料表面积的几倍甚至于十几倍。

1994年，基于Dudukovic和竺洁松的研究成果，王桂轮[30]利用水脱氧体系对超重力旋转床内传质过程做了进一步的假设：①气液两相在界面完全混合，达到平衡；②液体从一个填料空心球(填料为球形聚四氟乙烯，假定填料由无数个空心球组成)流到另外一个空心球时，液相混合完全，浓度均一（其中空心球内部传质分两部分：其一是液膜传质；其二是液滴传质）；③由于实验体系为液膜控制，忽略气相传质阻力，得到

王桂轮通过实验设计，证实了端效应区的存在，认为旋转的填料对液体分布器喷射出来的液体进行强烈的切割使液体更好的分散是端效应区气液传质强化的主要原因。

1995年，王刚[31]以黄原胶水溶液为研究对象，利用亚硫酸钠氧化法考察超重力旋转床中非牛顿流体的传质特性，并得到了液相体积传质系数与操作条件的关联式

1995年，万冬梅[32]采用氨法吸收SO2，对超重力旋转床进行了传质实验研究，其将旋转床内部分为3个区，即填料端效应区、填料主体区和转子与壳体之间的空腔区，并建立了上述3个区域的气相体积传质系数的模型。

1996年，Kelleher等[33]利用超重力旋转床内环己烷/正庚烷全回流精馏实验，得到气相体积传质系数kGa的关联式为

1996年，Liu等[12]利用汽提乙醇来测量气相总体积传质系数KGa，通过实验数据的回归，得到经验关联式

式(11)中量纲 1数变化范围为：

可以看出，KGa随离心加速度的0.25次幂变化。

1996年，廖颖[34]采用氮气解吸水中溶氧体系，对装载有锦凸网填料的超重力旋转床进行流体力学和传质特性的实验研究。实验结果显示，气液传质过程主要发生在填料间的自由液体上，填料表面的液膜传质不占主要部分。这一结论对如何进一步提高传质效率提供了依据。根据这一实验结果可知，一味增大填料本身的比表面积对提高传质系数比较有限，大幅提高传质系数的关键在于如何强化填料对液体的剪切，使液体最大程度的被细化。同时，廖颖还假设床内有端效应区、主体区和空腔区，由于3个区在每个位置传质系数不同，给出液相平均体积传质系数计算公式

以及3个区传质系数的关联式

郭锴等[35-36]利用电视摄像机观测了超重力旋转床内流体的流动情况，并测得填料表面液膜厚度为30～80 μm。另外一个贡献是利用电导探头测量了液体在填料内的停留时间分布。根据实验测得的基础物理数据，利用水脱氧体系对超重力旋转床内的平均液相体积传质系数进行了研究。计算结果表明，端效应区的径向厚度为填料内缘的 10 mm左右，其传质系数是转子填料主体区（转子区域除去端效应区剩余的区域）的数倍，空腔区的传质系数约为主体区的1/3。

1996年，张军[37]利用高速频闪摄影技术对装载泡沫金属填料与RS波纹丝网填料的超重力旋转床内，不同区域不同操作条件下的流体流动状况进行了研究。实验结果表明，在300～600 r·min−1时，液体以液膜形式覆盖在填料表面，填料间隙液体以液膜和液滴呈一定比例存在；在800～1000 r·min−1时，填料表面液体主要为液膜态，填料间隙液体主要以液滴形式存在且有少量液线；在空腔区液体主要以液滴形式存在。照片经过分析处理后，得到空腔区液滴直径为 0.1～0.3 mm。此外，张军利用水脱氧体系拟合得到端效应区液相体积传质系数

郭奋等[38-39]在错流超重力旋转床内进行了液膜控制过程（水脱氧）和气膜控制过程（水吸收氨气）的传质实验，并认为液相总体积传质系数为

气相总体积传质系数为

1997年，竺洁松[40]对装载有RS钢波纹丝网填料的超重力旋转床流体流动和氮气解吸水中溶氧体系进行实验研究。实验结果表明，液体分布器与转子之间的相对速度越大，液体分布越均匀，并且液体在端效应区的微粒化程度越强，旋转的填料对液体的微粒化作用是旋转床气液传质强化的主要原因。此外，通过实验结果得到了超重力旋转床设计中的两个重要指标：①液体与填料间的相对碰撞速度；②液体在填料中的均匀分布。

1999年，崔建华[41]采用氮气解吸水中溶氧的实验体系，对超重力旋转床有无内支撑两种情况进行了传质研究。结果表明，实验操作条件下内支撑开孔形状和厚度、内支撑在填料中不同位置对传质影响不大。利用实验数据拟合得到了无内支撑时平均液相体积传质系数为

上述结论对工业应用的超重力旋转床设计有一定的指导意义。例如，对于丝网填料等非整形填料，需有内支撑固定填料，因内支撑的厚度对旋转床传质的影响不明显，所以在设计时无须考虑其对传质的影响，只需考虑其机械强度。

2000年，李振虎[42]提出在超重力旋转床内存在两个表面现象：一是液滴的表面吸附作用，二是微小雾滴的过饱和蒸气压。根据对流扩散方程，在充分考虑这两个现象对传质过程的明显作用下，对旋转床的传质过程进行了模型化。采用水吸收CO2为例，对并流操作和逆流操作分别进行了实验验证，模拟计算结果与实验结果数值吻合良好。

2000年，燕为民[43]采用RS钢波纹丝网填料，以水吸收SO2为研究体系，将自制的电导探头埋藏在填料中，采集液体的浓度信号，首次对超重力旋转床沿径向的液相浓度分布进行了测量。得到了如下的液相体积传质系数经验关联式

同时，基于表面更新理论建立了超重力旋转床填料层内的传质模型。

2001年，杨玲等[44]通过氮气-水系统，对装有三叶草形和球形填料的超重力旋转床进行了传质研究。实验结果表明，液相体积传质系数随着转速和气体流量的增加而增大，同时还得到了气液两相间的传质不总是与填料的比表面积呈正比的重要结论。

2002年，Chen等[45]用水吸收VOCs(异丙醇、丙酮和乙酸乙酯)，对气相体积总传质系数（KGa）进行了研究。实验结果表明，KGa随着GrG的0.18次方增加；旋转床的气相传质系数（kG）在一定范围内与填料塔传质系数值相类似；超重力场下强化传质的原因在于气液有效接触面积大幅度增加。Chen等还提取了 Liu等[12]关于汽提乙醇的实验数据，回归出适用于多种VOCs(异丙醇、丙酮、乙酸乙酯和乙醇)的气相体积总传质系数关联式

2003年，郭奋等[46]利用 TG0.5、TG1.0、和BUCT1、2、3喷头共5种液体分布器（每个液体分布器有 4个供液管，呈十字分布，TG0.5、TG1.0的每个出液管上有两个喷雾孔，孔径分别为 0.5、1.0 mm；BUCT1每个管上有两个孔径为1.0 mm的出液孔；BUCT2每个管上有一条缝隙为0.3 mm、缝长为10.0 mm的小缝；BUCT3每个管上有孔径为1.0 mm的喷雾孔），采用水吸收氨气体系，在不同操作条件下研究了液体初始分散对超重力旋转床传质的影响。结果表明，实验所用5种分布器对传质影响不明显；液体分布器到填料内缘空腔的传质贡献占整个旋转床的传质贡献的10%以下。

2004年，Chen等[47]用水吸收伴随有氧气分解的臭氧，在不同操作条件下对超重力旋转床的液相体积传质系数和有效传质比表面积进行了研究。实验结果表明，液相体积传质系数显著地随着转速、气体流量和液体流量的增大而增大；有效传质比表面积随着液体流量的增大而明显增大，随着转速的减小而缓慢增大，受气体流量影响很小。

2004年，许明等[48]认为前人在超重力旋转床流体力学和传质模型研究中存在不足，于是提出3方面的补充：①应考虑气相对液体分散相的影响；②应更合理地简化丝网填料结构；③应考虑液滴的凝并和破碎。通过这些补充内容，建立了液相平均体积传质系数模型，又利用水脱氧实验对模型进行验证，模型结果与实验结果吻合良好。

2004年，胡孝勇等[49]采用NaOH吸收CO2体系，分别对装载填料（瓷拉西环、玻璃珠、三板式、四板式、五板式）和不装载填料的超重力旋转床在不同操作条件下进行了有效传质比表面积的研究。实验结果表明，转速和液体流量的增大均使有效传质比表面积增大；装载填料测得的有效传质比表面积值均比不装载填料时大，且装载有五板式填料转速为 800 r·min−1、液量为 0.07 m3·h−1时的有效传质比表面积最大，为149.7 m−1。

2005年，Chen等[50]采用氮气分别与牛顿流体（甘油水溶液）和非牛顿流体（羟甲基纤维素钠水溶液）进行逆流脱氧实验，对超重力旋转床黏性流体进行了液相传质系数的研究。以流体在填料内的流动方式为层流液膜流为假设建立传质模型，通过实验数据关联出含黏性流体（牛顿和非牛顿流体）的液相体积传质系数

相比于填料塔，流体黏度对旋转床传质的影响很小，超重力旋转床有能力处理黏性牛顿流体和非牛顿（如剪切变薄）流体。

2005年，Chen等[51]采用水脱氧体系，分别对不同转子内半径(固定转子外半径)和转子外半径（固定转子内半径）超重力旋转床的传质性能进行研究。实验结果表明，当旋转床体积不变时，填料径向厚度越小（填料径向厚度最小为10 mm）其液相体积传质系数越大。当填料径向厚度减小时，填料体积亦减小，填料体积越小则液体分布器到转子内缘的体积或转子外缘到壳体内壁的体积越大，这两部分体积越大则端效应越显著。而 Chen等认为的端效应区为转子内缘和转子外缘附近的区域，这一观点与竺洁松[29]认为的端效应区（即转子内缘附近的区域）有所不同。Chen等整理了大量传质实验数据，并将端效应的因素考虑在内，拟合了液相体积传质系数关联式为

2006年，Chen等[52]继续采用水脱氧体系，对4种不同性质（填料大小、形状、原料、表面性质）组合成的 11种填料进行了传质研究。实验结果表明，不同长度的丙烯酸玻璃珠填料对于旋转床的传质效率没有明显影响；在填料形状的实验中，金属丝网状的液相体积传质系数最高，陶瓷玻璃珠液相体积传质系数居中，而拉西环和矩鞍形的液相体积传质系数较低；丙烯酸、玻璃、陶瓷和不锈钢玻璃珠为填料原料，此4种材质测得的液相体积传质系数相近；丙烯酸玻璃珠、玻璃珠、陶瓷玻璃珠和不锈钢玻璃珠经表面疏水处理后液相传质系数值均比未处理前要低，这可能是因为经过处理后，填料不容易被液体润湿，导致气液接触面积减小。最后，在式(24)基础上，将不同填料性质的实验数据进行拟合，得到液相体积传质系数关联式

2006年，金沙杨[53]分别进行了超重力旋转床和填料塔酸性气体吸收的冷模实验。实验结果表明，填料塔中吸收过程的气相总传质系数为 0.1～0.6 s−1，而旋转床的气相总传质系数为 0.2～3.0 s−1，并且旋转床CO2吸收率要明显高于填料塔的吸收率，旋转床的CO2吸收率随操作条件的变化敏感性要低于填料塔。由此可见，旋转床吸收CO2过程的传质效果要优于填料塔吸收过程，吸收效果强于传统的填料塔单独碱洗工艺。

2008年，Chen等[54]利用水吸收VOCs（异丙醇、丙酮和乙酸乙酯），首次在错流超重力旋转床中提出了气相体积总传质系数KGa的经验关联式

2009年，Yi等[55]讨论了超重力旋转床转速超过 800 r·min−1时的气液传质模型。根据 Burns等[56]的可视化实验得知，当转子转速超过 800 r·min−1时，液体在转子内部几乎全部为液滴形态。通过建立物料平衡方程，可得液相传质系数为

利用Onda等[57]基于填料塔内气相传质系数

最终得到旋转床的气相总传质系数

2010年，Yang等[58-59]设计了一种转子内径不变，外径可以变化的可沿程取样的超重力旋转床。他们利用NaOH吸收CO2体系，测定了转子内径不变、外径变化情况下的有效传质比表面积，得到空腔区传质贡献最大占整体的25%，并首次验证了端效应区的有效传质比表面积值数倍于填料主体区值的结论。由于端效应区和主体区的差异，他们提出了分段函数的有效传质比表面积的关联式

李沃源等[60-62]发明了一种脱除聚合物挥发分的超重力旋转床装置。以糖浆为高黏载体、丙酮为挥发分、不锈钢丝网为填料，在不同操作条件下对超重力脱挥装置的脱挥效果进行了研究。实验结果表明，提高真空度、转速和挥发分起始浓度，或减小流体黏度和流体体积流量，均能增强脱挥效率。脱挥效率的提高主要是因为真空度和挥发分起始浓度的提高产生了较高的平均浓度梯度，增加了挥发分丙酮往气相的传质。相比常规脱挥设备，超重力旋转床脱挥装置气液传质效果好，效率高，能耗低。

2010年，钱智等[63]利用CO2-MDEA为实验体系，研究了超重力旋转床中伴有可逆反应的气液传质。首先，实验基于3条假设：①超重力旋转床中液体大部分以液膜形式存在并进行传质；②液膜都有相同的平均寿命；③填料的表面积设为气液的有效接触面积，然后应用渗透模型对MDEA吸收CO2的动态过程建立了扩散-反应偏微分方程，最后通过模型所得模拟值与实验值比较得出结论，超重力旋转床强化传质是由于不断更新的液膜使得可溶性气体短时间内在液膜内形成较大的浓度梯度，并且这种强化作用是在动态中完成的。

2011年，Chen[64]总结了中国台湾地区超重力旋转床传质实验的大量数据，进一步拟合了更加精准的气相体积传质系数的关联式

图6 转子内腔、填料区和转子外腔结构Fig.6 Schematic diagram of inner cavity, packing area,and outer cavity in RPB

2011年，Zhang等[65]在超重力旋转床内首次利用离子液体吸收CO2，同时运用表面更新理论得到如下液相体积传质系数关联式

2012年，Sun等[66]提出了超重力旋转床的设计方程。如图6所示，将旋转床划分为3个区域：转子内腔（r=0～ri）、转子填料区（r=ri～ro）、转子外腔（r=ro～rc），针对上述3个区，分别给出设计方程。

2012年，Luo等[67]为考察超重力旋转床所用填料微结构调变对传质的影响，对不同丝径和孔径的不锈钢丝网组合为8种不同填料，测定其有效传质比表面积。实验结果证实了端效应区的存在，并非线性拟合了含有丝网参数的不锈钢丝网填料有效传质比表面积的经验关联式

2013年，罗会娟[68]设计了一种基于化学吸收法（NaOH吸收CO2），来测定超重力旋转床及其空腔区有效传质比表面积的方法。实验将纯N2通入旋转床填料区域，再将一定浓度的CO2从空腔区外部直接通入空腔区，根据分子扩散理论，合理控制通入两种气体的流量，可保证通入的N2恰好保护填料区域，使化学反应仅发生在空腔区。实验结果表明，超重力旋转床及其空腔区的有效传质比表面积分别为359 m−1和164 m−1，空腔区传质贡献约占整体的25%左右。

2013年，宋俊男等[69]认为端效应区径向厚度由未被填料丝剪切的液体射流所决定。基于液体进入填料后，一部分液体以液膜形态随着填料沿周向移动，另一部分液体继续沿径向流动。基于上述假设，利用N-S方程和质量守恒方程推导出端效应区长度与射流速度、转子转速的关系式。此后，他们利用物理手段（墨迹实验）和化学手段（脱碳实验）对上述推导的关系式所求得的端效应区径向厚度进行了证明。实验结果表明，可视化结果与模拟计算结果误差不超过10%，脱碳实验结果吻合良好。

整体旋转式转子结构简单，转子空间全部装载有填料，广泛用于气液、液液、气液固、气固等反应过程。整体旋转式转子最突出的特征——端效应区，即在转子内缘径向厚度为10～15 mm的环形区域传质效率数倍于转子主体区。近些年来，科研人员正在深入研究端效应现象并利用其来强化主体区传质，过程虽略有进展，但总体仍显缓慢。在未来一段时间，端效应的形成原因仍是研究重点。

2.2 双动盘式转子超重力旋转床传质研究

在精馏、吸收等过程中传质阻力可能控制在气相、液相或气液两相。在超重力旋转床中，气膜控制的传质过程研究偏少，提高气侧的传质系数也是研究的热点问题。双动盘式转子结构[图4 (b)]是源于“调节气相和液相间的切线滑移速度来改变气相传质系数”的思想，由印度的科研人员发明[70]。

图7 双动盘式超重力旋转床结构Fig.7 Structure of split packing high gravity rotating bed

2006年，Rao等[71]首次对装载有双动盘式转子超重力旋转床（图7）进行了传质系数的测定，利用NaOH溶液吸收NH3和水脱氧体系分别测定气相体积传质系数和液相体积传质系数，得到以下关联式

2011年，Rajan等[72]利用NaOH溶液吸收CO2，对装载泡沫金属填料的双动盘式超重力旋转床进行了传质研究。将实验结果与整体旋转式超重力旋转床和填料塔进行对比，得出结论，装载泡沫金属填料的双动盘式旋转床的有效传质比表面积值分别是填料塔、整体旋转式超重力旋转床的10倍和2倍；液相体积传质系数最大为填料塔的 20倍，并且是整体旋转式超重力旋转床的2倍。但实验中泡沫金属的比表面积值远大于填料塔和整体旋转式超重力旋转床所选用填料的比表面积，双动盘式旋转床强化传质能力的主要原因是其独特的转子结构，有效增大了气液两相间的滑移速度。对于整体旋转式转子而言，表面积的提高对传质的强化没有直接的线性关系，但这一观点目前在双动盘式的转子结构中还未得到证实。

2013年，Rao等[73]继续对装载有双动盘式转子超重力旋转床进行传质研究，利用NaOH溶液吸收SO2和水脱氧体系分别测定气相体积传质系数和液相体积传质系数。实验结果与整体旋转式转子超重力旋转床进行比较，可知，对于气相传质阻力控制的NaOH溶液吸收SO2体系，双动盘式旋转床的传质性能优于整体旋转式转子超重力旋转床，其主要原因可能是气液两相滑移速度的增大导致的；对于液相传质阻力控制的水脱氧体系，在 750 r·min−1以下时，双动盘式旋转床的传质性能较好。

双动盘式转子的上下转动盘各由一个电机驱动，上下盘可以同向也可逆向旋转。由于转子输入了更多的能量，从理论上讲传质特性能得到进一步强化。但双动盘式转子的结构较复杂，加工精度要求较高，目前未获得较好的工业应用。

2.3 动静结合式转子超重力旋转床传质研究

动静盘结合式转子由静盘和动盘组成，静盘固定于壳体，而动盘由电机驱动。动静结合式转子分为两类，其中一类是转子内未装载填料的定-转子[图 4 (c)]和折流式转子[图 4 (d)]。

定-转子由宋云华等[74]设计发明。2007年，林海霞[75]利用氮气解吸水中溶氧体系，对定-转子旋转床的液相体积传质系数kLa进行了测定。实验过程中改变操作条件如气体体积流量、液体体积流量、定转子转速及定转子旋转床特征尺寸，将实验结果与kLa关联得到

林海霞还将定-转子旋转床的kLa与其反应器尺寸相差不大的整体旋转式转子超重力旋转床进行对比，表明定-转子旋转床传质系数略低，但由于其转子结构简单，没有装载填料，这种设计更适高黏或不易清洗的反应体系。

图8 折流式旋转床结构Fig.8 Structure of rotating zigzag bed (RZB)

图9 喷射式超重力旋转床的结构Fig.9 Structure of rotating jet high-gravity bed (RJB)

折流式转子由计建炳等[76]设计发明，结构特点是动盘设置有同心分布的动环形板且静盘设置有同心分布的静环形板，两盘的动静环形板相间排列，折流式转子有效解决了旋转转子的中间进料问题，从而实现单台旋转床完成连续精馏过程。2002年，鲍铁虎等[77]以乙醇-水体系利用全回流精馏操作研究了折流式旋转床（图 8）的传质性能，实验考察了回流液量和转速对于传质效率的影响。实验结果表明，折流式旋转床传质效率可达48.3块理论塔板，传质效率随着转速的增大而增大，而几乎不随通量的增加而变化。喷射式超重力旋转床（图 9）由李育敏等[78]设计发明，喷射式转子仅在动盘上设置有同心分布的环形板，这种新结构的发明为了解决折流式旋转床处理通量小、压降大等问题。李育敏等[79-81]将两种结构为网孔板式和百叶窗式的喷射式转子，采用乙醇-水体系在不同操作条件下对喷射式超重力旋转床传质性能进行研究。实验结果表明，对于网孔板式转子，气体流量和转速的增大有利于传质效率的提高，而以百叶窗式为转子的喷射式超重力旋转床其传质效率随转速增加变化不明显，并且喷射式旋转床与折流式旋转床传质效率相当，可实现大通量操作，目前正在利用其模拟吸收沼气中的CO2，吸收效果良好。2013年，王广全等[82]以乙醇-水为实验体系，考察了新型折流式旋转床（图10）传质性能。新型折流式旋转床转子特点是利用同心分布的凹槽来替代折流式旋转床静盘上的环形板，仅在动盘上设置有同心分布的环形板，且动环形板部分区域设置有液孔和气孔，理论上讲可有效增加气液接触面积。实验结果表明，新型折流式旋转床传质效率为 30块理论板左右，将其与传统折流式旋转床进行比较，这种新型折流式旋转床在传质效率上稍逊于折流式旋转床，还需要通过结构优化来提高。2014年，Li等[83]以乙醇-水为实验体系，对逆流同心环式旋转床（图11）进行了传质性能研究。逆流同心环式旋转床是在折流式旋转床的基础上进行改良，一种改良方法是去掉折流式转子中静盘的环形板，在动盘环形板上开有许多微孔，这些微孔相当于液体分布器，改良后转子称为单环转子；另一种改良方法是在第一种改良方法的基础上在动盘挡板两侧添加金属薄板，并在金属薄板上开有分布均匀的圆孔，这种转子称为复合环转子。Li等还利用表面更新理论对改良后的两种转子结构的旋转床，进行了传质模型的构建。通过精馏实验数据拟合，得到上述改良后两种转子结构旋转床的气相体积总传质系数KGa的关联式分别为

图10 新型折流式旋转床结构Fig.10 Structure of novel rotating zigzag bed (nRZB)

图11 逆流同心环式旋转床结构Fig.11 Structure of counterflow concentric-ring rotating bed

相比于折流式旋转床，同心环式旋转床具有处理较大气液量的能力，称得上是折流式旋转床的升级版。

另一类动静结合式转子，是转子中装载有填料的交错式转子[图4 (e)]，最早由陈建峰等[84]设计发明，交错式转子不仅有上述折流式转子的优点，且转子中装载有填料，还具有较高的传质能力。

2012年，Luo等[16]利用丙酮-水体系，对装载有两个交错式转子的两级逆流式超重力旋转床 (图12)，进行了传质效率的研究。实验结果表明，在填料厚度为0.2 m时，NT为4.94～11.57，相比于传统式超重力旋转床，两级逆流式旋转床传质效率略低，但热损耗较少同时具有占地面积小等优势，有着较大的工业应用潜力。

2012年，Chen等[85]提出了一种动静结合结构的超重力旋转床（图13），转子动盘装有板式填料，静盘装有挡板。利用水吸收异丙醇体系研究了其传质特性。实验结果表明，此旋转床带有静盘的气相体积总传质系数KGa比无静盘时要高37%～117%。

动静盘结合式有利于延长流体在转子内的停留时间，增大气液接触面积，有利于提升传质效率，可用于精馏、多组分吸收等场合。

图12 两级逆流式旋转床结构Fig.12 Structure of two-stage couter-current rotating packed bed(TSCC-RPB)

图13 带有板式填料和挡板的超重力旋转床结构Fig.13 Structure of RPB with blade packings and baffes

图14 螺旋式转子结构Fig.14 Structure of helical rotator

2.4 其他转子结构超重力旋转床传质研究

1995年，陈昭琼等[86]发明了螺旋型超重力旋转床，其中转子结构为加工方便、不易堵塞的螺旋式转子（转子结构见图14）。实验采用CO2-NaOH体系对有效传质比表面积和液相传质系数进行了研究。结果表明，有效传质比表面积和液相传质系数均随转速的增大而增大，有效传质比表面积为5.6～10.8 cm−1,液相传质系数为 0.086～0.110 cm·s−1。1996年，陈昭琼等[87]利用水吸收SO2实验体系，在不同操作条件下对螺旋型超重力旋转床的脱硫和传质性能进行了研究。实验结果表明，气相总传质系数和液相总传质系数均随着转速的增大而增大，在相同条件下气相总传质系数比填料塔的气相总传质系数高一个数量级以上，并且脱硫效率最高为82%。

邓先和等[88-93]发明了碟片式旋转床(图15)，其转子由多块同心圆环碟片沿轴线叠加而成，实验采用NaOH吸收CO2体系在不同操作条件下对碟片间距、液相体积传质系数和有效传质比表面积进行了研究。实验结果表明，转速较低时，碟片数量较多且碟片间距较窄时传质效果较差，而碟片数量较少间距较大时可获得较高的传质系数，转速较高时情况恰好相反，经实验测得液相体积传质系数和有效传质比表面积最大值分别为2.61 s−1、1300 m−1。陈明功等[94-96]利用三维激光多普勒测速仪和高速摄像技术，在不同操作条件下对碟片式旋转床进行了流体流动的研究，目的在于深入分析液体形态（液滴、液膜等）对气液传质的影响。实验结果表明，液滴的Sauter平均直径随着转速或碟片间距的增大而减小，随着液体流量的增大而增大，受气体流量影响较小；液膜分率（液膜体积/轴心喷出总液量）随着转速的增大、液体流量的增大、气体流量的增大、碟片间距的增大和碟片开孔率的增大而增大。此外，碟片式旋转床具有气液相流动阻力小、气相流动功耗小的特点，在CO2脱除中也有很好的应用前景。

图15 碟片式旋转床的结构Fig.15 Structure of wave form disk rotating bed

图16 雾化式超重力旋转床结构Fig.16 Structure of rotating bed with spraying

1997年，邓先和等[97]发明了雾化式超重力旋转床(图16)，雾化式旋转床中气体沿轴向流动，无须克服离心阻力，气体阻力极低；液体沿径向流动，在多层填料的离心加速作用下可不断雾化分散。1999年，陈海辉等[95]采用化学吸收法测定了多级离心雾化超重力旋转床的液相体积传质系数。实验结果表明，测得的液相体积传质系数值为 0.21～0.44 s−1，比传统填料塔高出一个数量级。2006年，潘超群等[99]采用NaOH吸收CO2体系对两级丝网雾化超重力旋转床进行传质研究，以双膜理论为基础建立传质模型，并在实验中测得液相体积传质系数在0.17～0.25 s−1之间，为多级雾化旋转床的工业设计奠定基础。2010年，潘超群等[100]采用NaOH吸收SO2体系，对多级雾化超重力旋转床进行气相体积传质系数（kya）的研究。实验中考察了操作条件对传质系数的影响。实验结果表明，当转速N=1400 r·min−1、液体流量为 0.8 m3·h−1，气体流量为 650 m3·h−1时，kya=2250 mol·(m3·s)−1，气相体积传质系数相比传统填料塔高一个数量级，但比相近操作条件下实验[34]所得值略低。2012年，邓先和等[101]采用NaOH吸收CO2体系和有机胺吸收SO2体系，对多级离心雾化超重力旋转床中试吸收设备进行了传质研究。实验结果表明，中试设备的有效传质比表面积为 7.06 m−1，液相体积传质系数为 1.03 m·s−1，与填料塔相比，雾化超重力旋转床所用填料体积最小是其1/21，显而易见，旋转床所用材料少，降低了制造成本。在超高速的运行状态下，雾化式转子对流体可起到良好的雾化扩展界面作用，有效地提高气液接触面积，具有气体阻力小，系统风机操作能耗低等优点，一般适用于大气量的气液传质过程。

Lin等[102-103]设计了一种新型超重力旋转床，此床的填料转子为板填料(图 17)，板填料结构由 12个导向板组成，其中每两个板相隔 30°，每个板上覆盖有不锈钢金属丝网填料。Lin等利用水吸收有机挥发性化合物（乙醇、丙酮、乙酸乙酯）对此床进行传质研究，将实验结果进行关联得

图17 板填料式转子结构Fig.17 Structure of blade packing rotor

式(42)量纲 1数群范围：3＜KGadp/DGat＜83，10＜ReG＜105，17＜ReL＜4，258＜GrG＜2320，3.4×10−4＜H＜5.5×10−3。

图18 导向板式超重力旋转床Fig.18 Structure of blade-packing rotating packed bed

图19 分段进液式超重力旋转床Fig.19 Structure of multi-liquid-inlet rotating packed bed

2012年，Luo等[104]设计了一种导向板式超重力旋转床（图18），即转子内装载有填料和导向板。为实现总体模型的构建，基于表面更新理论并借鉴前人对旋转平板和旋转立板研究基础上建立模型，将转子填料分成填料区和导向板区，得到了导向板式旋转床的液相平均总传质系数模型

邢子聿等[105-106]利用端效应现象，以强化主体区传质并实现转子整体强化为目的，发明了分段进液式超重力旋转床（图 19）。分段进液式超重力旋转床的特点是通过改变转子内部结构，人为地在填料内部制造多个端效应区。实验利用NaOH溶液吸收混合气体中CO2考察了多段进液式旋转床的有效传质比表面积和液相体积传质系数。实验结果表明，在相同的操作条件下，这种新型旋转床的有效传质比表面积和液相体积传质系数值均略大于整体旋转式超重力旋转床。

2013年，姚文等[107]发现折流式旋转床在实际生产中有通量较小的缺点， 提出了一种网板填料复合超重力旋转床（RCB），其中转子由上下两块动盘及固定在动盘之间的同心环网板组成，上下两块动盘与同心环网板整体转动。实验采用乙醇-水体系进行全回流精馏实验，考察4种不同网板填料转子（图20）的气相体积总传质系数Kya。实验结果表明，转子 4（鲍尔坏周向填充）传质系数值最大为1100 mol·m3·s−1，传质效率最高，同时也说明网板填料复合旋转床有潜力取代折流式旋转床，可应用在大规模生产的场合。

图20 网板填料复合旋转床的转子Fig.20 Photos of rotor in RCB

3 结论与展望

超重力旋转床经过 30多年的发展，对其传质强化的研究已取得较大的成绩。从以上综述可以看出，整体旋转式、双动盘式、动静结合式、雾化式超重力旋转床较适用于气液反应、气体吸收等操作；交错式和折流式的超重力旋转床，由于其在转子中设置了中间进料结构，较适用于连续精馏操作。相比其他类型的旋转床，整体式超重力旋转床的研究最为深入，广泛用于气液、液液、气液固、气固等反应过程。

科研工作者对超重力旋转床传质研究主要围绕3个方面来进行：传质参数的实验测量、传质参数的关联式拟合、传质参数的模型构建。传质参数的实验测量手段和体系趋于成熟和完善，传质参数的关联式也不断优化。基于可视化结果，超重力场中的流体形态多以液滴、液膜、液线为假设，构建超重力旋转床内的传质参数模型。但关于超重力旋转床内的传质强化研究还有许多值得关注的内容，主要体现在以下几个方面。

（1）针对传质参数kG的实验测量、关联式、传质模型构建的研究相对偏少，需进一步加强。

（2）在累积更多实验数据的基础上，针对不同结构旋转床的传质参数关联式还可进一步优化。

（3）获取更加真实的旋转床转子内的流体形态是构建精确传质参数模型的前提。随着可视化技术的不断发展，旋转床转子内的流体形态可视化还有待进一步的研究。

（4）针对旋转床的端效应现象研究不够深入。探究端效应现象产生的原因和机理，对开发以强化整体转子传质为目标的第二代旋转床技术提供理论基础。

由于旋转床内流体流动情况的复杂性，在未来研究工作中，实验和计算机模拟相结合的方法有望成为基础研究的有效手段；此外，在更加合理简化旋转床结构的基础上，研究的重点可转向旋转床的内构件创新设计，如转子内结构、高效填料、液体分布器等，以实现超重力旋转床的高效传质强化，为其工业放大和广泛工业应用提供坚实的基础。

符 号 说 明

ac——离心加速度，m·s−2

ae——有效传质比表面积，m−1

(ae)p——填料区有效传质比表面积，m−1

ap——填料的比表面积，m−1

aP′——2 mm玻璃珠的比表面积，m−1

at——填料的比表面积，m−1

C——液相总浓度，mol·m−3

dp—— 填 料 的 当 量 直 径[dp= 6 (1 −ε)/ap=6(1−ε)/at]，m

D——扩散系数，m·s−2

DG——气相溶质扩散系数，m2·h−1

Di——反应器特征尺寸，m

Gr——Grashof数

——液相第i层填料表面的Grashof数

g——重力加速度，m2·s−1

H——填料轴向高度，m

He——亨利常数，Pa·m3·mol−1

Hy——量纲1亨利常数

li——单位丝网长度上液体流量，m3·s−1

KGa——气相总体积传质系数，s−1

KLa——液相体积传质系数，mol·s−1·m−3

kGa——气相体积传质系数，s−1

kL——液相传质系数，m·s−1

kf——第i层填料飞出的液滴表面传质分系数，

Lim·s−1

ks——第i层填料表面液相传质分系数，m·s−1

Li

kLa——液相平均体积传质系数，h−1

(kLa)e——端效应区的液相体积传质系数，h−1

(kLae)B——导向板区液相体积传质系数，s−1

(kLa)b——主体区的液相体积传质系数，h−1

(kLa)c——空腔区的液相体积传质系数，h−1

(kLae)P——填料区液相体积传质系数，s−1

(kLae)T——液相体积总传质系数，s−1

k1——拟一级速率常数，s−1

N——转速，r·min−1

Qw——填料单位宽度的液体流量，m2·s−1

Re——Reynolds数

Res——液相第i层填料表面Reynolds数

Li

r——填料半径，m

rc——旋转床外壳内半径，m

re——端效应区径向长度，m

ri——填料内半径，m

ro——填料外半径，m

S——表面更新率，s−1

Sc——Schmidt数

Sh——Sherwood 数

ug——气相空床气速，m·s−1

Vi——填料内径以内的体积，m3

Vo——填料外径与外壳内径间的体积，m3

Vt——旋转床总体积，m3

We——Weber数

ΔX——表面更新参数，m

σ——表面张力，kg·s−2

σc——填料临界表面张力，kg·s−2

σw——水表面张力，kg·s−2

ρ——密度，kg·m−3

υ——运动黏度，m2·s−1

μ——动力黏度，Pa·s

φ——液体未被丝网捕获的理论概率

ε——孔隙率

ω——转速，rad·s−1

θi——液体由第i层填料飞至i+1层填料的飞行时间，s

下角标

e ——平衡值，有效值

G ——气相

L ——液相

[1]Sun Hongwei (孙宏伟), Chen Jianfeng (陈建峰). Advances in fundamental study and application of chemical process intensification technology in China [J].Chemical Industry and Engineering Progress(化工进展), 2011, 30 (1): 1-15

[2]Zhang Jianwen (张建文), Gao Dongxia (高冬霞), Li Yachao (李亚超),et al. Research progress of multiphase transport in high gravity environment in rotating packed bed [J].CIESC Journal(化工学报),2013, 64 (1): 243-251

[3]Zhao H, Shao L, Chen J F. High-gravity process intensification technology and application [J].Chem.Eng.J., 2010, 156 (3):588-593

[4]Rao D P, Bhowal A, Goswami P. Process intensification in rotating packed beds (HIGEE): an appraisal [J].Ind.Eng.Chem.Res., 2004,43 (4): 1150-1162

[5]Llerena Chavez H, Larachi F. Analysis of flow in rotating packed bedsviaCFD simulations—dry pressure drop and gas flow maldistribution [J].Chem.Eng.Sci., 2009, 64 (9): 2113-2126

[6]Chen J F, Wang Y H, Guo F, Wang X M, Zheng C. Synthesis of nanoparticles with novel technology: high-gravity reactive precipitation [J].Ind.Eng.Chem.Res., 2000, 39 (4): 948-954

[7]Chen J F, Shao L. Mass production of nanoparticles by high gravity reactive precipitation technology with low cost [J].ChinaPart.,2003, 1 (2): 64-69

[8]Chu Guangwen (初广文), Luo Yong (罗勇), Zou Haikui (邹海魁),et al. Reaction process intensification: application of acidic tail-gas treatment by high gravity technology [J].Chemical Reaction Engineering and Technology(化学反应工程与工艺), 2013, 29 (3):193-198

[9]Sun Baochang (孙宝昌). Simultaneous absorption of CO2and NH3in a rotating packed bed [D]. Beijing: Beijing University of Chemical Technology, 2012

[10]Li Zhenhu (李振虎), Guo Kai (郭锴), Yan Weimin (燕为民),et al.The comparison of the gas pressure drop under counter-current and co-current on a rotating packed bed [J].Journal of Beijing University of Chemical Technology(北京化工大学学报), 2001, 28 (1): 1-5

[11]Lin C C, Chen B C, Chen Y S,et al. Feasibility of a cross-flow rotating packed bed in removing carbon dioxide from gaseousstreams [J].Sep.Purif.Technol., 2008, 62 (3): 507-512

[12]Liu H S, Lin C C, Wu S C,et al. Characteristics of a rotating packed bed [J].Ind.Eng.Chem.Res., 1996, 35 (10): 3590-3596

[13]Chen Jianfeng (陈建峰), Guo Kai (郭锴), Guo Fen (郭奋),et al. The Higee Technology and Application: A New Generation of Reaction and Separation Technology (超重力技术及应用：新一代反应和分离技术)[M]. Beijing: Chemical Industry Press, 2003

[14]Chu G W, Song Y H, Yang H J,et al. Micromixing efficiency of a novel rotor-stator reactor [J].Chem.Eng.J., 2007, 128 (2/3):191-196

[15]Wang G Q, Xu Z C, Yu Y L,et al. Performance of a rotating zigzag bed—a new higee [J].Chem.Eng.Process., 2008, 47 (12): 2131-2139

[16]Luo Y, Chu G W, Zou H K,et al. Characteristics of a two-stage counter-current rotating packed bed for continuous distillation [J].Chem.Eng.Process., 2012, 52: 55-62

[17]Gao Xin (高鑫). Studies of distillation in a novel multi-stage counter-current rotating packed bed [D]. Beijing: Beijing University of Chemical Technology, 2010

[18]Onda K, Sada E, Murase Y. Liquid-side mass transfer coefficients in packed towers [J].AlChE J., 1959, 5: 235-239

[19]Vivian J E, Brian P L T, Krukonis V J. The influence of gravitational force on gas absorption in a packed column [J].AlChE J., 1965, 11: 1088-1091

[20]Ramshaw C, Mallinson H R. Mass transfer process [P]: EP,0002568. 1979-3-17

[21]Luo Yong (罗勇). Studies on mass transfer and distillation in a rotating packed bed with blade packing [D]. Beijing: Beijing University of Chemical Technology, 2013

[22]Ramshaw C, Mallinson R H. Mass transfer process [P]: US,4283255. 1981-08-11

[23]Tung H H, Mah R S H. Modeling liquid mass transfer in higee separation process [J].Chem.Eng.Commun., 1985, 39: 147-153

[24]Munjal S, Dudukovic M P, Ramachandran P. Mass-transfer in rotating packed beds (Ⅱ): Experimental results and comparison with theory and gravity flow [J].Chem.Eng.Sci., 1989, 44 (10):2257-2268

[25]Munjal S, Dudukovic M P, Ramachandran P. Mass-transfer in rotating packed beds (Ⅰ): Development of gas-liquid and liquid-solid mass-transfer correlations [J].Chem.Eng.Sci., 1989, 44(10): 2245-2256

[26]Kumar M P, Rao D P. Studies on a high-gravity gas-liquid contactor[J].Ind.Eng.Chem.Res., 1990, 29 (5): 917-920

[27]Yang Cun (杨 村 ). The research of rotating packed bed’s hydrodynamics and mass transfer characteristics and application in a high gravity field [D]. Beijing: Beijing University of Chemical Technology, 1991

[28]Wang Yuhong (王玉红). The research of flooding and mass transfer in rotating packed bed [D]. Beijing: Beijing University of Chemical Technology, 1992

[29]Zhu Jiesong (竺洁松). The research of mass transfer characteristics in rotating packed bed [D]. Beijing: Beijing University of Chemical Technology, 1993

[30]Wang Guilun (王桂轮). The research of mass transfer mechanism in rotating packed bed [D]. Beijing: Beijing University of Chemical Technology, 1994

[31]Wang Gang (王刚).The research of fluid mass transfer an pseudo plastic non-Newtonian in rotating packed bed [D]. Beijing: Beijing University of Chemical Technology, 1995

[32]Wan Dongmei (万冬梅). Study on chemical absorption in rotating packed beds [D]. Beijing: Beijing University of Chemical Technology, 1995

[33]Kelleher T, Fair J R. Distillation studies in a high-gravity contactor[J].Ind.Eng.Chem.Res., 1996, 35 (12): 4646-4655

[34]Liao Ying (廖颖). Study on mass-transfer mechanism in rotating packed bed [D]. Beijing: Beijing University of Chemical Technology,1996

[35]Guo Kai (郭锴). A study on liquid flowing inside the higee rotor [D].Beijing: Beijing University of Chemical Technology, 1996

[36]Guo K, Guo F, Feng Y D,et al. Synchronous visual and RTD study on liquid flow in rotating packed-bed contactor [J].Chem.Eng.Sci.,2000, 55: 1699-1706

[37]Zhang Jun (张军). Experimental study and numerical simulation of fluid flow and mass transfer in rotating packed bed [D]. Beijing:Beijing University of Chemical Technology, 1996

[38]Guo Fen (郭奋). Characteristics of hydrodynamics and mass transfer in cross flow rotating packed bed [D]. Beijing: Beijing University of Chemical Technology, 1996

[39]Guo F, Zheng C, Guo K,et al. Hydrodynamics and mass transfer in crossflow rotating packed bed [J].Chem.Eng.Sci., 1997, 52 (21/22):3853-3859

[40]Zhu Jiesong (竺洁松). Effect of liquid atomization on mass transfer intensification in rotating packed bed [D]. Beijing: Beijing University of Chemical Technology, 1997

[41]Cui Jianhua (崔建华). Effects of inner supports on liquid-film controlled mass transfer in rotating packed bed [D]. Beijing: Beijing University of Chemical Technology, 1999

[42]Li Zhenhu (李振虎). A study on modeling of mass-transfer in RPB[D]. Beijing: Beijing University of Chemical Technology, 2000

[43]Yan Weimin (燕为民). A study on the character of mass transfer in rotating packed bed [D]. Beijing: Beijing University of Chemical Technology, 2000

[44]Yang Ling (杨玲), Zhang Pengyuan (张鹏远). Mass transfer characteristics of packing in a rotating packed bed [J].Journal of Beijing University of Chemical Technology(北京化工大学学报),2001, 28 (3): 13-16

[45]Chen Y S, Liu H S. Absorption of VOCs in a rotating packed bed [J].Ind.Eng.Chem.Res., 2002, 41 (6):1583-1588

[46]Guo Fen (郭奋), Wang Dongguang (王东光), Wu Jinliang (吴金良),et al. Effect of different initial liquid distribution on mass transfer in a counter-current flow rotating packed bed [J].Journal of Beijing University of Chemical Technology(北京化工大学学报), 2003, 30(3): 30-34

[47]Chen Y H,Chang C Y, Su W L,et al. Modeling ozone contacting process in a rotating packed bed [J].Ind.Eng.Chem.Res., 2004, 43(1): 228-236

[48]Xu Ming (许明), Zhang Jianwen (张建文), Shen Zhigang (沈志刚),et al. Numerical simulation of gas-liquid two-phase flow and mass transfer in a rotating packed bed [J].Journal of Beijing University of Chemical Technology(北京化工大学学报), 2004, 31 (5): 30-35

[49]Yang Ping (杨平), Hu Xiaoyong (胡孝勇). Determination of efficient delivering material ration in interphase area for high gravity reactor [J].Journal of Minjiang Universtity(闽江学院学报), 2004,25 (2):83-86

[50]Chen Y S, Lin C C,Liu H S. Mass transfer in a rotating packed with viscous Newtonian and non-Newtonian fluids [J].Ind.Eng.Chem.Res.,2005, 44 (4): 1043-1051

[51]Chen Y S, Lin C C,Liu H S, Liu H S. Mass transfer in a rotating packed with various radii of the bed [J].Ind.Eng.Chem.Res., 2005,44 (20):7868-7875

[52]Chen Y S, Lin F Y, Lin C C,et al. Packing characteristics for mass transfer in a rotating packed bed [J].Ind.Eng.Chem.Res., 2006, 45(20): 6846-6853

[53]Jin Shayang (金沙杨). Study on absorption of carbon dioxide by sodium hydroxide solution in rotating packed bed [D]. Beijing :Beijing University of Chemical Technology, 2006

[54]Chen Yu-Shao, Hsu Yi-Chun, Lin Chia-Chang,et al. Volatile organic compounds absorption in a cross-flow rotating packed bed [J].Environ.Sci.Technol., 2008, 42 : 2631-2636

[55]Yi F, Zou H K, Chu G W,et al. Modeling and experimental studies on absorption of CO2by benfield solution in rotating packed bed [J].Chem.Eng.J., 2009, 145: 377-384

[56]Burns J R, Ramshaw C. Process intensification: visual study of liquid maldistribution in rotating packed beds [J].Chem.Eng.Sci.,1996, 51: 1347-1352

[57]Onda K, Takeuchi H, Okumoto Y. Mass transfer coefficient between gas and liquid phases in packed columns [J].J.Chem.Eng,Jpn.,1968, 1: 56-62

[58]Yang Kuang (杨旷). Study on micromixing and gas-liquid mass transfer characteristic in rotating packed bed [D]. Beijing: Beijing University of Chemical Technology, 2010

[59]Yang K, Chu G W, Zou H K,et al. Determination of the effective interfacial area in rotating packed bed [J].Chem.Eng.J., 2011, 168:1377-1382

[60]Chen Jianfeng (陈建峰), Li Woyuan (李沃源), Chu Guangwen (初广文),et al. Method and apparatus for removing polymer devolatilization [P]: CN, 200710120712. 2009-02-25

[61]Li W Y, Wu W, Zou H K,et al. Process intensification of VOC removal from high viscous media by rotating packed bed [J].Chinses Journal of Chemical Engineering, 2009, 17 (3): 389-393

[62]Li Woyuan (李沃源), Wu Wei (毋伟), Zou Haikui (邹海魁),et al.Devolatilization of high viscous polymer via high gravity rotating packed bed [J].Chemical Industry and Engiveering Progress(化工进展), 2010, 29: 211-216

[63]Qian Zhi (钱智), Xu Lianbin (徐联宾), Li Zhenhu (李振虎),et al.Gas-liquid mass transfer accompanied by reversible reaction in rotating packed bed [J].CIESC Journal(化工学报), 2010, 61 (4):832-838

[64]Chen Y S. Correlations of mass transfer coefficients in a rotating packed bed [J].Ind.Eng.Chem.Res., 2011, 50: 1778-1785

[65]Zhang L L, Wang J X, Xiang Y,et al. Absorption of carbon dioxide with ionic liquid in a rotating packed bed contactor: mass transfer study [J].Ind.Eng.Chem.Res., 2011, 50: 6957-6964

[66]Sun B C, Zou H K, Chu G W,et al. Determination of mass-transfer coefficient of CO2in NH3and CO2absorption by materials balance in a rotating packed bed [J].Ind.Eng.Chem.Res., 2012, 51:10949-10954

[67]Luo Y, Chu G W, Zou H K,et al. Gas- liquid effective interfacial area in a rotating packed bed [J].Ind.Eng.Chem.Res., 2012, 51:16320

[68]Luo Huijuan (罗会娟). The measurement of the effective interfacial area in rotating packed bed and its cavity zone [D]. Beijing: Beijing University of Chemical Technology, 2013

[69]Song Junnan (宋俊男), Qian Zhi (钱智), Liu Chengbin (刘承斌),et al. A study of the end effect area of a rotating packed bed [J].Journal of Beijing University of Chemical Technology(北京化工大学学报), 2013, 40 (6): 10-15

[70]Chandra A, Goswami P S, Rao D P. Characteristics of flow in a rotating packed bed (Higee)with split packing [J].Ind.Eng.Chem.Res., 2005, 44 (11): 4051-4060

[71]Reddy K J, Gupta A, Rao D P,et al. Process intensification in a higee with split packing [J].Ind.Eng.Chem.Res., 2006, 45:4270-4277

[72]Rajan S, Kumar M, Ansari M J,et al. Limiting gas liquid flows and mass transfer in a novel rotating packed bed (Higee)[J].Ind.Eng.Chem.Res., 2011, 50: 986-997

[73]Shivhare M K, Rao D P, Kaistha N. Mass transfer studies on split-packing and single-block packing rotating packed beds [J].Chem.Eng.Process., 2013, 71: 115-124

[74]Song Yunhua (宋云华), Chu Guangwen (初广文), Chen Jianming(陈建铭),et al. Rotor-stator reactor and its application [P]: CN,200410042631. 2005-12-7

[75]Lin Haixia (林海霞). Studies on gas-liquid mass transfer and pressure drop characteristics of rotor-stator reactor [D]. Beijing:Beijing University of Chemical Technology, 2007

[76]Ji Jianbing (计建炳), Wang Lianghua (王良华), Xu Zhichao (徐之超). Rotating zigzag high gravity apparatus [P]: CN, 01134321.2001-10-30

[77]Bao Tiehu (鲍铁虎), Xu Zhichao (徐之超), Ji Jianbing (计建炳),et al. Study on mass-transfer efficiency of the new rotating bed [J].Petro-chemical Equipment(石油化工设备), 2002, 31: 16-18

[78]Li Yumin (李育敏), Ji Jianbing (计建炳), Wang Ying (王营),et al. A rotating packed bed of multiayered cylinder rotary liquid distributor[P]: CN, 101890250. 2010-11-24

[79]Tong Zhengfu (童政富), Li Xiaohua (李肖华), Li Yumin (李育敏),et al. Hydrodynamic and mass transfer performance of rotating jet high-gravity bed [J].Petrochemical Technology(石油化工), 2010,39: 275-279

[80]Wang Ying (王营), Li Xiaohua (李肖华), Li Yumin (李育敏),et al.Mass transfer model and experiment for rotating jet high-gravity bed[J].Petrochemical Technology(石油化工), 2011, 40: 392-396

[81]Gao Sheng (高升), Liu Xuejun (刘学军), Wang Guangquan (王广全),et al. Studies on CO2absoption by rotating jetting bed [J].Chemical Industry and Engineering Progress(化工进展), 2011, 30:822-824

[82]Guo Chengfeng (郭成峰), Wang Guangquan (王广全), Gao Sheng(高升),et al. Mass transfer performance of a novel higee rotating zigzag bed [J].Petrochemical Technology(石油化工), 2013, 42,47-52

[83]Li Y M, Li X H, Wang Y,et al. Distillation in a couterflow concentric-ring rotating bed [J].Ind.Eng.Chem.Res., 2014, 53:4821-4837

[84]Chen Jianfeng (陈建峰), Gao Xin (高鑫), Chu Guangwen (初广文),et al. A multistage countercurrent rotating packed bed device [P]:CN, 200920247008. 2010-7-21

[85]Sung Wei-Der, Chen Yu-Shao. Characteristics of a rotating packed bed equipped with blade packings and baffles [J].Separation and Purification Technology, 2012, 93: 52-58

[86]Chen Zhaoqiong (陈昭琼), Xiong Shuangxi (熊双喜), Wu Jiguang(伍极光). Helical rotating absorber [J].Journal of Chemical Industry and Engineering（China）(化工学报), 1995, 46 (3):388-392

[87]Chen Zhaoqiong (陈昭琼), Tong Zhiquan (童志权). Helical rotating absorber (Ⅱ)[J].Journal of Chemical Industry and Engineering(China)(化工学报), 1996, 47 (6): 758-762

[88]Deng Xianhe (邓先和), Ye Shuzi (叶树滋), Li Chengdao (李城道),et al. Concentric annular plate gas-liquid rotating packed bed reactor[P]: CN, 92146115. 1996-6-26

[89]Jian Qifei (简弃非), Deng Xianhe (邓先和), Deng Songjiu (邓颂九).Experimental investigation on gas-liquid mass-transfer performance in rotating bed using wave form disk plate [J].Chemical Engineering(China)(化学工程), 1998, 26 (3): 11-14

[90]Jian Qifei (简弃非), Deng Xianhe (邓先和), Deng Songjiu (邓颂九).Experimental investigation of gas flow resistance and gas-liquid mass-transfer performance in super-gravity force rotating packed bed with wave form disk packing [J].Chemical Reaction Engineering and Technology(化学工程与工艺), 1998, 14 (1): 42-48

[91]Chen Haihui (陈海辉), Jian Qifei (简弃非), Deng Xianhe (邓先和).The measurement of effective gas-liquid interfacial area of rotating bed by chemical absorption method [J].Journal of South China University of Technology(华南理工大学学报), 1999, 7: 32-37

[92]Jian Qifei (简弃非), Deng Xianhe (邓先和), Zhang Yajun (张亚军).Experimental on the flow resistance and mass transfer characterisitics of low resistance and hiah efficiency concentric ring disk rotating packed bed [J].Sulfuric Acid Industry(硫酸工业),2000, 5: 11-16

[93]Jia Jiangxia (荚江霞), Chen Minggong (陈明功), Zhang Jun (张君),et al. Study on the influence of the structure of super-gravity bed with disks on scrubing CO2in flue gas [J].Journal of Anhui University of Science and Technology(安徽理工大学学报), 2006,26 (3): 70-72

[94]Jia Jiangxia (荚江霞). Study on drop and film ditribution in rotating discs super-gravity bed [D]. Anhui: Anhui University of Science and Technology, 2007

[95]Chen Minggong (陈明功), Chen Jingling (陈晶铃), Takashima T,et al. Experiments of liquid-film volume ration in cross-current rotating discs packed bed [J].Journal of Chemical Engineering of Chinese Universities(高校化学工程学报), 2013, 22 (4): 569-573

[96]Chen Minggong (陈明功), Zhang Hongliu (张洪流), Chen Mingqiang (陈明强),et al. Study on droplet diameter in cross-current rotary discs supergravity field [J].Chemical Engineering(China)(化学工程), 2009, 37 (5): 26-29

[97]Deng Xianhe (邓先和), Huang Siming (黄思铭), Deng Songjiu (邓颂九). Gas-liquid mass transfer device of gas axial flow rotating packed bed [P]: CN, 97212054. 1997-3-7

[98]Chen Haihui (陈海辉), Deng Xianhe (邓先和), Zhang Jianjun (张建军),et al. The effective gas liquid interfacial area and volumetric mass transfer coefficient measured by chemical absorption method in rotating packed bed with multiple spraying under centrifual force[J].Chemical Reaction Engineering and Technology(化学反应工程与工艺), 1999, 15: 91-96

[99]Pan Chaoqun (潘朝群), Zhang Yajun (张亚君), Deng Xianhe (邓先和),et al. Experimental investigation into mass transfer between liquid and gas in multistaged spraying rotating packed bed [J].Journal of South China University of Technology(华南理工大学学报), 2006, 34: 67-71

[100]Zhang Yanqing (张燕青), Pan Chaoqun (潘超群), Deng Xianhe (邓先和),et al. Experimental investigation into mass transfer between liquid and gas in multistaged spraying rotating packed bed [J].Journal of South China University of Technology(华南理工大学学报), 2010, 29: 228-232

[101]Dai Yu (戴玉), Deng Xianhe (邓先和), Liu Haimin (刘海敏),et al.Experimental study on mass transfer test in multistaged spraying rotating packed bed//2012 Sulfuric Acid Industry Technology Exchange Conference [C]. Yinchuan, 2012

[102]Lin C C, Chien K S. Mass-transfer performance of rotating packed beds equipped with blade packings in VOCs absorption into water [J].Separation and Purification Technology, 2008, 63 (1): 138-144

[103]Lin C C, Lin Y C. Mass transfer performance of a rotating packed bed equipped with blade packings in removing methanol and 1-butanol from gaseous streams [J].Chem.Eng.Process:Process Intensification, 2012, 53: 76-81

[104]Luo Y, Chu G W, Zou H K,et al. Mass transfer studies in a rotating packed bed with novel rotors: chemisorption of CO2[J].Ind.Eng.Chem.Res., 2012, 51: 9164-9172

[105]Chen Jianfeng (陈建峰), Luo Yong (罗勇), Chu Guangwen (初广文),et al. A multi-liquid-inlet rotating packed bed device of enhancement the rotor end effect [P]: CN, 102258880. 2010-7-21

[106]Xing Ziyu (邢子聿). Studies on gas pressure drop and mass transfer performance in a novel mulit-liquid-inlet rotating packed bed [D].Beijing: Beijing University of Chemical Technology, 2012

[107]Yao Wen (姚文), Li Yumin (李育敏), Guo Chengfeng (郭成峰),et al.Mass transfer performance of rotating compound bed with perforated sheet and paking [J].Journal of Chemical Engineering of Chinese Universities(高校化学工程学报), 2013, 27 (3): 386-392