超重力旋转填料床是一种高效传质和反应设备。超重力填料是决定其气液传质效果的核心部件。在除尘等含杂质较多的化工过程中,传统丝网和散装填料极易出现填料堵塞和填装不均等现象,由此造成了气相阻力增大、设备动平衡差和气液分布不均匀等问题,对设备的长期、高效和稳定运行均有不利影响。为此,本文设计和开发了一种错流大通道规整板式填料,通过减小转子直径来实现大气量处理,将多孔隙填料改为多孔大通道板式填料,同时具有防堵和动平衡稳定等优点,实现低压降高传质特性。首先利用CFD技术研究了板式填料对流体的作用规律。研究表明,新型板式填料的安装方式(板尺度、板倾角和夹角)均对流体运动产生影响,对气相具有扰动作用,可延长气相停留时间;对液相具有成膜效果和雾化作用。以上机制均有利于气液混合性能的提高和传质过程的强化。以空气-水为实验体系,对新型板式旋转填料床的压降性能进行研究,采用单因素实验和正交实验方法,考察转速N、液量L、气量G、周向板数N1和径向板数N2对新型板式填料压降性能的影响。结果表明,新型板式旋转填料床具有低压降特性(25~275Pa);压降值随着各个因素增大而增大,当径向板数为4,周向板数为5时,压降变化出现拐点,后趋势平缓;正交实验结果表明气量G是影响压降最重要的因素,压降随气量G呈抛物线型增长,转速N和液量L对压降影响较小,径向板和周向板间存在有交互作用。与不同文献对比,新型板式填料压降低于逆流分层式和折流式分别为91.25~93.75%和84.28~91.67%,表现出较优的压降性能。以NaOH-CO2为实验体系,对新型板式旋转填料床的传质性能进行研究,采用单因素实验和正交实验方法,考察转速N、液量L、气量G、周向板数N1和径向板数N2对新型板式填料传质性能的影响。结果表明,新型板式旋转填料床一定程度上强化了传质效果,kLa最大值可达4.3s-1,且kLa均随参数的增大而增大;正交实验表明各个参数对kLa影响较为接近,且径向板数影响最大,表明在径向板对液相的雾化剪切作用在传质过程中发挥了重要作用,径向板和周向板存在交互作用,以板组合形式影响填料床传质性能。与不同文献对比,新型板式填料传质系数高于分层式旋转填料约70.4%~88.1%,高于错流多级离心雾化填料约89.5%~95.0%,一定范围内表现出了优良的传质性能。对超重力环境下新型板式填料、鲍尔环填料和丝网填料的传质及压降性能进行了对比实验研究。结果表明,相同操作条件下,丝网填料床传质性能最优,丝网填料床传质性能比新型板式填料床传质性能平均高出0.14~0.38,新型板式填料床与鲍尔环填料床传质性能接近,平均相差0~15%;相同操作条件下,压降对比实验显示丝网填料床压降值>鲍尔环填料床压降值>新型板式填料床压降值,丝网填料床压降值是新型板式填料床压降值约0.45~1.2倍,损失一定传质效能的情况下,可以实现低压降。最后,对新型板式填料床进行了脱除硫化氢和除尘实际应用研究,结果表明在相同条件下,新型板式旋转填料床的脱硫率为85%~94.2%,粉尘去除率为89.3%~95.3%,基本满足了一般的工业需求,具有广泛的通用性。