專利名稱：一種折流式氣液錯(cuò)流型超重力場旋轉(zhuǎn)床裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氣液接觸傳質(zhì)設(shè)備，尤其是指一種折流式氣液錯(cuò)流型超重力場旋轉(zhuǎn)床裝置，可廣泛地 應(yīng)用于化工、制藥、冶金、輕工等行業(yè)的吸收、精餾、傳熱、化學(xué)反應(yīng)及納米材料制備等場合，由于延長 了氣相的路徑而尤其適用于氣體吸收過程。
背景技術(shù)：
自從上個(gè)世紀(jì)70年代誕生之后，超重力技術(shù)由于可以大大縮小設(shè)備的體積而備受青睞。最早關(guān)于超 重力技術(shù)的授權(quán)專利是Ramshaw教授在歐洲的專利EP0002568，專利名稱為Mass transfer apparatus and its use,公開了一種填料式超重力場旋轉(zhuǎn)床(旋轉(zhuǎn)填料床)，其后很多超重力技術(shù)的專利如ZL97212054.8, CN95214611.8等都屬于這一典型結(jié)構(gòu)，不同的只是填料的種類及氣液進(jìn)出的方式。報(bào)道中旋轉(zhuǎn)填料床最早 商業(yè)應(yīng)用是用于酸性氣體的吸收過程(Smelser a/. Selective acid gas removal using the HIGEE absorber. AIChE Spring Meeting, Orlando, Florida. 19卯,18)，但是旋轉(zhuǎn)填料床應(yīng)用于吸收過程有其自身的缺陷。由于 轉(zhuǎn)子的高速旋轉(zhuǎn)，氣液兩相在床內(nèi)接觸時(shí)間非常短，因此雖然氣液傳質(zhì)效率很高，但是單個(gè)轉(zhuǎn)子的傳質(zhì)能 力相對還是有限的，這對于中等濃度的氣體吸收而言是不利的。另一方面由于單個(gè)轉(zhuǎn)子的傳質(zhì)能力有限， 因此在某些對傳質(zhì)能力要求較高的場合就需要多個(gè)轉(zhuǎn)子，但是至今公開的專利中尚未見到單個(gè)殼體內(nèi)串聯(lián) 多個(gè)填料轉(zhuǎn)子的報(bào)道。專利ZL01134321.4和ZL200510049145.1公開了一種可以在單個(gè)殼體內(nèi)串聯(lián)多個(gè)轉(zhuǎn)子的折流式超重力 場旋轉(zhuǎn)床裝置，由于采用了動(dòng)靜部件結(jié)合的結(jié)構(gòu)，使得其能夠簡單地實(shí)現(xiàn)多層轉(zhuǎn)子的串聯(lián)，使得單臺設(shè)備 的傳質(zhì)能力成倍地提高。雖然該旋轉(zhuǎn)床具有較高的傳質(zhì)能力，但是也存在著自身的弱點(diǎn)，由于轉(zhuǎn)子采用了 動(dòng)靜部件結(jié)合的結(jié)構(gòu)，液體在轉(zhuǎn)子內(nèi)經(jīng)歷了多次的靜止-加速過程，因此轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的能耗較高；另一方面， 由于轉(zhuǎn)子內(nèi)部有一半空間為非傳質(zhì)區(qū)域，因此氣體在轉(zhuǎn)子內(nèi)部的流通面積小，氣體在轉(zhuǎn)子中的阻力較大， 所以該設(shè)備氣體壓降較大。此外，折流式超重力場旋轉(zhuǎn)床的轉(zhuǎn)子內(nèi)部存在傳質(zhì)和非傳質(zhì)區(qū)域，因此轉(zhuǎn)子內(nèi) 的空間未能有效利用，因而在相同設(shè)備體積條件下其氣液流量相對較小。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提出了一種綜合上述現(xiàn)有優(yōu)點(diǎn)、解決上述現(xiàn)有缺點(diǎn)的折流式氣液錯(cuò)流型超重力場旋轉(zhuǎn)床裝置。 本裝置具有傳質(zhì)能力較高，轉(zhuǎn)動(dòng)能耗和壓降較低的特點(diǎn)，其氣相走折流，流動(dòng)路徑相對較長，液相在轉(zhuǎn)子 中徑向流過各同心圈，能夠較好地適用于氣體吸收過程，而且該結(jié)構(gòu)可以很方便地實(shí)現(xiàn)單殼體內(nèi)的多轉(zhuǎn)子 同軸串聯(lián)。本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案為這種折流式氣液錯(cuò)流型超重力場旋轉(zhuǎn)床裝置，主要包括殼 體、氣體進(jìn)口、氣體出口、導(dǎo)液管、液體分布器、液體進(jìn)口、液體出口和轉(zhuǎn)軸，殼體由靜盤分成上腔體和 卜腔體，殼體的上設(shè)有氣體進(jìn)口、液體出口、氣體出口和液體進(jìn)口，其中氣體出口、液體進(jìn)口分別與上腔 體相通，氣體進(jìn)口、液體出口分別與下腔體相連通轉(zhuǎn)軸貫穿殼體，轉(zhuǎn)子由與轉(zhuǎn)軸固定連接的上動(dòng)盤、下 動(dòng)盤、下動(dòng)盤同心圈、短同心圈、長同心圈、液體分布器共同組成，其中上動(dòng)盤上開有供氣體流通的上動(dòng) 盤槽孔，上動(dòng)盤和靜盤之間設(shè)有長同心圈，長同心圈與靜盤之間連接處設(shè)有迷宮密封，長同心圈與短同心 圈交錯(cuò)排列，并由短同心圈、長同心圈、上動(dòng)盤和靜盤構(gòu)成第一通道，由上動(dòng)盤、下動(dòng)盤和下動(dòng)盤同心圈 構(gòu)成第二通道，第一通道和第二通道通過上動(dòng)盤槽孔相連通并形成一曲折的S形折流通道；上同心圈和下 同心圈在軸向與液體分布器的出液孔的相對部位開有小孔氣體進(jìn)口和液體山口與轉(zhuǎn)子的S形折流通道相 連通，導(dǎo)液管的一端與液體分布器上端相連通，另一端與液體進(jìn)口相連通。液體由液體進(jìn)口經(jīng)導(dǎo)液管引入 轉(zhuǎn)子，液體在轉(zhuǎn)子內(nèi)是先通過液體分布器后再逐步經(jīng)過各同心圈的小孔而最終離開轉(zhuǎn)子，最終離開轉(zhuǎn)子外 緣由液體出口排出，氣體由氣體進(jìn)口切向進(jìn)入殼體，曲折地通過S形折流通道后從中間離開轉(zhuǎn)子，最后由 氣體出口排出。這樣的結(jié)構(gòu)使得轉(zhuǎn)子內(nèi)的氣體能夠多次與液體進(jìn)行錯(cuò)流接觸。所述殼體由靜盤分成上腔體、多層中間腔體和下腔體，中間腔體上設(shè)有中間進(jìn)料口，形成多層折流結(jié) 構(gòu)，方便地實(shí)現(xiàn)多個(gè)轉(zhuǎn)子同軸串聯(lián)，成倍地提高單臺設(shè)備的傳質(zhì)能力。本發(fā)明的有益效果是1、結(jié)構(gòu)合理，因?yàn)檗D(zhuǎn)子內(nèi)的徑向范圍不存在非傳質(zhì)區(qū)，因此轉(zhuǎn)子內(nèi)空間利用 充分。2、殼體內(nèi)可以設(shè)有多層轉(zhuǎn)子，單臺設(shè)備的傳質(zhì)能力成倍提高。3、與ZL200510049145.1相比，在 動(dòng)圈數(shù)量相同的前提下，由于轉(zhuǎn)子內(nèi)氣體流動(dòng)面積要大一倍，轉(zhuǎn)子內(nèi)氣體阻力較小，因此壓降較低。4、 由于液體在轉(zhuǎn)子中只經(jīng)歷逐步加速的過程，因此轉(zhuǎn)動(dòng)的能耗大幅度降低。


圖1是單層折流式氣液錯(cuò)流型超重力場旋轉(zhuǎn)床的實(shí)施例1結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是圖1的A-A向結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是多層折流式氣液錯(cuò)流型超重力場旋轉(zhuǎn)床的實(shí)施例2結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4是折流式氣液錯(cuò)流型超重力場旋轉(zhuǎn)床的實(shí)施例3結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5是液體分部器結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是圖5的A-A剖視結(jié)構(gòu)示意圖； 圖7是圖5的B-B剖視結(jié)構(gòu)示意圖。圖中l(wèi)-殼體，2-下動(dòng)盤，3-下動(dòng)盤同心圈，4-氣體進(jìn)口， 5-上動(dòng)盤，5-1-上動(dòng)盤槽孔，6-短同心圈，7-長同心圈，8-靜盤，9-氣體出口， 10-迷宮密封，ll-導(dǎo)液管，12-液體分布器，13-液體進(jìn)口， 14-液體出口，15-轉(zhuǎn)軸，16-機(jī)械密封，17-中間進(jìn)料口， 18-填料，19-小孔，20-分布器上端腔體，21-分布器隔斷腔體，22-出液孔，23-上腔體，24-下腔體，25-中間腔體。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。 實(shí)施例l:單層結(jié)構(gòu)如圖1和圖2所示，這種折流式氣液錯(cuò)流型超重力場旋轉(zhuǎn)床裝置，主要包括殼體1、氣體進(jìn)口 4、氣 體出口9、導(dǎo)液管ll、液體分布器12、液體進(jìn)口 13、液體出口 14和轉(zhuǎn)軸15，轉(zhuǎn)軸15與殼體1的連接處 設(shè)有機(jī)械密封16。殼體1由靜盤8分成上腔體23和下腔體24，殼體1的上設(shè)有氣體進(jìn)口 4、液體出口 14、 氣體出口9和液體進(jìn)口 13,其中氣體出口9、液體進(jìn)口 13分別與上腔體23相通，氣體進(jìn)口4、液體出口 14分別與下腔體24相連通；轉(zhuǎn)軸15貫穿殼體1，轉(zhuǎn)子由與轉(zhuǎn)軸15固定連接的上動(dòng)盤5、下動(dòng)盤2、下動(dòng) 盤同心圈3、短同心圈6、長同心圈7、液體分布器12共同組成，其中上動(dòng)盤5上開有供氣體流通的上動(dòng) 盤槽孔5-1，上動(dòng)盤5和靜盤8之間設(shè)有長同心圈7，長同心圈7與靜盤8之間連接處設(shè)有迷宮密封10， 長同心圈7與短同心圈6交錯(cuò)排列，并由短同心圈6、長同心圈7、上動(dòng)盤5和靜盤8構(gòu)成第一通道，由 上動(dòng)盤5、下動(dòng)盤2和下動(dòng)盤同心圈3構(gòu)成第二通道，第一通道和第二通道通過上動(dòng)盤槽孔5-1相連通并 形成一曲折的S形折流通道；上同心圈5和下同心圈3在軸向與液體分布器10的出液孔20的相對部位開 有小孔17;氣體進(jìn)口 4和液體出口 14與轉(zhuǎn)子的S形折流通道相連通，導(dǎo)液管11的一端與液體分布器12 上端相連通，另一端與液體進(jìn)口 13相連通。如圖5-圖7所示，所述的液體分布器12由分布器上端腔體20和4個(gè)分布器隔斷腔體21構(gòu)成，導(dǎo)液 管11與分布器上端腔體20相連通，通過多層管路分別與每一層的分布器隔斷腔體21相連通，分布器隔 斷腔體21的腔壁上設(shè)有出液孔22。由導(dǎo)液管9將液體引至分布器的上端腔體20中，由上端通向各層的管 路將液體引至各層之中，圖中以四層式為例進(jìn)行說明，層數(shù)越多則液體分布越均勻。工作過程1、氣體由氣體進(jìn)口4切向進(jìn)入殼體1，從轉(zhuǎn)子的外緣進(jìn)入，曲折地通過S形折流通道后從 中間離開轉(zhuǎn)子，最后由氣體出口 9排出，氣體在轉(zhuǎn)子中的路徑為圖中的箭頭所指方向。2、液體由液體進(jìn) 口 13經(jīng)導(dǎo)液管11引入轉(zhuǎn)子，液體在轉(zhuǎn)子內(nèi)是先通過液體分布器12后再逐步經(jīng)過各同心圈的小孔而最終 離開轉(zhuǎn)子，最終離開轉(zhuǎn)子外緣由液體出口排出。下動(dòng)盤同心圈3上不用開孔，長同心圈7與靜盤8之間采 用了迷宮密封IO，以防止氣體走短路。這樣的結(jié)構(gòu)使得轉(zhuǎn)子內(nèi)的氣體能夠多次與徑向運(yùn)動(dòng)的液體進(jìn)行錯(cuò)流 接觸，完成傳質(zhì)或傳熱過程。實(shí)施例2:多層結(jié)構(gòu)如圖3所示，所述殼體1由靜盤8分成上腔體23、多層中間腔體25和下腔體24,中間腔體25上設(shè)有中間進(jìn)料口 17，形成多層折流結(jié)構(gòu)。單個(gè)殼體里同軸串聯(lián)了多個(gè)轉(zhuǎn)子，每個(gè)轉(zhuǎn)子內(nèi)的氣液流動(dòng)狀況與單 層結(jié)構(gòu)相同，不同的是離開某層轉(zhuǎn)子中心的氣體將再次進(jìn)入相鄰的上一層轉(zhuǎn)子的外緣，然后沿著曲折路徑 穿過上層轉(zhuǎn)子后進(jìn)入其上的另一層轉(zhuǎn)子；而離開該層轉(zhuǎn)子的液體收集后經(jīng)相鄰的下一層轉(zhuǎn)子的導(dǎo)液管11 進(jìn)入下一層轉(zhuǎn)子的液體分布器12,在離心力作用下穿過下一層轉(zhuǎn)子后進(jìn)入其下另一層轉(zhuǎn)子。這樣在多層轉(zhuǎn) 子的結(jié)構(gòu)中，氣體自下而上依次穿過各層轉(zhuǎn)子，液體自上而下依次穿過各層轉(zhuǎn)子，因此氣體的流動(dòng)路徑大 大延長，氣液的接觸時(shí)間和接觸次數(shù)也大大增加，因而具有很高的傳質(zhì)能力。在多層結(jié)構(gòu)的設(shè)備中，各層 轉(zhuǎn)子之間設(shè)置了中間進(jìn)料口 17，可以使用在連續(xù)精餾過程的原料進(jìn)料或其它氣液操作過程的中間進(jìn)料。 實(shí)施例3:單層或多層結(jié)構(gòu)如圖4所示，在應(yīng)用于氣液傳質(zhì)場合時(shí)，每層轉(zhuǎn)子中心部位的氣體所經(jīng)歷的最末段折流區(qū)域可裝上填 料18,可以有效地防止霧沫夾帶現(xiàn)象。除上述實(shí)施例外，本發(fā)明還可以有其他實(shí)施方式。凡釆用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落 在本發(fā)明要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1、一種折流式氣液錯(cuò)流型超重力場旋轉(zhuǎn)床裝置，主要包括殼體(1)、氣體進(jìn)口(4)、氣體出口(9)、導(dǎo)液管(11)、液體分布器(12)、液體進(jìn)口(13)、液體出口(14)和轉(zhuǎn)軸(15)，其特征是殼體(1)由靜盤(8)分成上腔體(23)和下腔體(24)，殼體(1)的上設(shè)有氣體進(jìn)口(4)、液體出口(14)、氣體出口(9)和液體進(jìn)口(13)，其中氣體出口(9)、液體進(jìn)口(13)分別與上腔體(23)相通，氣體進(jìn)口(4)、液體出口(14)分別與下腔體(24)相連通；轉(zhuǎn)軸(15)貫穿殼體(1)，轉(zhuǎn)子由與轉(zhuǎn)軸(15)固定連接的上動(dòng)盤(5)、下動(dòng)盤(2)、下動(dòng)盤同心圈(3)、短同心圈(6)、長同心圈(7)、液體分布器(12)共同組成，其中上動(dòng)盤(5)上開有供氣體流通的上動(dòng)盤槽孔(5-1)，上動(dòng)盤(5)和靜盤(8)之間設(shè)有長同心圈(7)，長同心圈(7)與靜盤(8)之間連接處設(shè)有迷宮密封(10)，長同心圈(7)與短同心圈(6)交錯(cuò)排列，并由短同心圈(6)、長同心圈(7)、上動(dòng)盤(5)和靜盤(8)構(gòu)成第一通道，由上動(dòng)盤(5)、下動(dòng)盤(2)和下動(dòng)盤同心圈(3)構(gòu)成第二通道，第一通道和第二通道通過上動(dòng)盤槽孔(5-1)相連通并形成一曲折的S形折流通道；上同心圈(5)和下同心圈(3)在軸向與液體分布器(10)的出液孔(20)的相對部位開有小孔(17)；氣體進(jìn)口(4)和液體出口(14)與轉(zhuǎn)子的S形折流通道相連通，導(dǎo)液管(11)的一端與液體分布器(12)上端相連通，另一端與液體進(jìn)口(13)相連通。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的折流式氣液錯(cuò)流型超重力場旋轉(zhuǎn)床裝置，其特征在于所述殼體(1)由靜 盤(8)分成上腔體(23)、多層中間腔體(25)和下腔體(24)，中間腔體(25)上設(shè)有中間進(jìn)料口 (17)， 形成多層折流結(jié)構(gòu)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的折流式氣液錯(cuò)流型超重力場旋轉(zhuǎn)床裝置，其特征在于所述轉(zhuǎn)軸(15)與 殼體(1)的連接處設(shè)有機(jī)械密封(16)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的折流式氣液錯(cuò)流型超重力場旋轉(zhuǎn)床裝置，其特征在于所述的液體分布器 (12)由分布器上端腔體(20)和多個(gè)分布器隔斷腔體(21)構(gòu)成，導(dǎo)液管(11)與分布器上端腔體(20)相連通，通過多層管路分別與每一層的分布器隔斷腔體(21)相連通，分布器隔斷腔體(21)的腔壁上設(shè) 有出液孔(22)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述折流式氣液錯(cuò)流型超重力場旋轉(zhuǎn)床裝置，其特征在于在轉(zhuǎn)子中心部位的氣 體所經(jīng)歷的最末段折流區(qū)域設(shè)有填料(18)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種折流式氣液錯(cuò)流型超重力場旋轉(zhuǎn)床裝置，殼體由靜盤分成上腔體和下腔體，氣體出口、液體進(jìn)口分別與上腔體相通，氣體進(jìn)口、液體出口分別與下腔體相連通；轉(zhuǎn)軸貫穿殼體，轉(zhuǎn)子由與轉(zhuǎn)軸固定連接的上動(dòng)盤、下動(dòng)盤、下動(dòng)盤同心圈、短同心圈、長同心圈、液體分布器共同組成，其中上動(dòng)盤上開有供氣體流通的上動(dòng)盤槽孔，上動(dòng)盤和靜盤之間設(shè)有長同心圈，長同心圈與短同心圈交錯(cuò)排列，第一通道和第二通道通過上動(dòng)盤槽孔相連通并形成一曲折的S形折流通道；上同心圈和下同心圈在軸向與液體分布器的出液孔的相對部位開有小孔，導(dǎo)液管的一端與液體分布器上端相連通，另一端與液體進(jìn)口相連通。本發(fā)明的有益效果是傳質(zhì)能力高、轉(zhuǎn)動(dòng)能耗和壓力降低。
文檔編號B01J19/28GK101229502SQ20071015619
公開日2008年7月30日 申請日期2007年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月23日
發(fā)明者徐之超, 焦云強(qiáng), 王廣全, 計(jì)建炳 申請人:浙江工業(yè)大學(xué)