專利名稱：帶盤管式轉(zhuǎn)動液體分布器的超重力旋轉(zhuǎn)床的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及超重力旋轉(zhuǎn)床領(lǐng)域，尤其是一種帶盤管式轉(zhuǎn)動液體分布器的超重 力旋轉(zhuǎn)床。
背景技術(shù)：
超重力場技術(shù)是強化傳遞和多相反應(yīng)過程的一項突破性技術(shù)。利用超重力環(huán)境 下高度強化的傳質(zhì)過程和微觀混合過程特性，可以將高達(dá)幾十米的化工塔器設(shè)備用高不及 兩米的超重力機(jī)代替，因此超重力旋轉(zhuǎn)床被譽為化工設(shè)備中的“晶體管”?，F(xiàn)有的旋轉(zhuǎn)床多 為固定布液方式，即將液體分布器與機(jī)殼或其它固定支撐連接，進(jìn)液管靜止不動，液體靠 泵的壓力通過液體分布器布液管上的噴液孔噴向轉(zhuǎn)子內(nèi)緣表面。例如美國US4382900專 利和中國CN1507940A專利公開了一種液體分布器為一中心進(jìn)液管的超重力旋轉(zhuǎn)床裝置， 通過泵將液體送入管中，由噴液孔噴向環(huán)形填料內(nèi)緣表面。中國專利CN2221437Y公開了 一種將固定不動的兩組多孔管型液體分布器置于環(huán)形填料內(nèi)周側(cè)的環(huán)形空間內(nèi)，兩種不同 液體由噴液孔噴向填料。因為液體的流量由泵的壓力和液體分布器上噴液孔的總面積決 定，所以對于一定噴液孔面積的液體分布器其流量范圍受到限制，操作彈性小。中國專利 CN101254355A和CN1116125A公開了一種轉(zhuǎn)動分布形式的液體分布器，即轉(zhuǎn)軸為空心結(jié)構(gòu) 并布有出液小孔，液體由進(jìn)液管進(jìn)入空心軸，轉(zhuǎn)軸內(nèi)的液體隨轉(zhuǎn)軸一起轉(zhuǎn)動，在離心力的作 用下，由轉(zhuǎn)軸上的孔送入填料層。雖然這種液體分布器提高了操作彈性，但是由于轉(zhuǎn)軸半徑 的限制，液體在空心軸內(nèi)受到的離心力小，液體處理量小。中國專利《轉(zhuǎn)動布液式旋轉(zhuǎn)床裝置》，專利號CN1060415A提出了將液體分布器與 轉(zhuǎn)子或轉(zhuǎn)子上的部件固定連接的轉(zhuǎn)動布液型旋轉(zhuǎn)床裝置?？啃D(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力分布液體， 提高了液體流量操作范圍，但是該型液體分布器與液體進(jìn)料管之間需要動密封結(jié)構(gòu)，分布 器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制作安裝麻煩；液體在布液管中軸向上分布不均勻。中國專利CN 101254356A和CN101254357A所公開的同心圈逆流型超重力旋轉(zhuǎn)床 裝置具有傳質(zhì)效率高、易實現(xiàn)中間進(jìn)料、方便多層安裝等優(yōu)點，但是該類型的旋轉(zhuǎn)床對液體 的初始分布要求較高，液體的分布均勻與否直接影響設(shè)備的傳質(zhì)性能。該類型的裝置中使 用的逐層隔斷式分布器和階梯型分布器能夠起到對液體的初始分布，但是液體在動盤軸向 上分布不均勻，分布器的空隙率低，容易在塔內(nèi)形成氣體通道的瓶頸，分布器的制作安裝比 較麻煩。

實用新型內(nèi)容本實用新型要解決上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提供一種利用旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力分布液 體、液體分布均勻、液體流量操作范圍高、空隙率高、結(jié)構(gòu)簡單緊湊、制作安裝方便，使用效 果更好的帶盤管式轉(zhuǎn)動液體分布器的超重力旋轉(zhuǎn)床。本實用新型解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案這種帶盤管式轉(zhuǎn)動液體分布器的超 重力旋轉(zhuǎn)床，包括殼體、轉(zhuǎn)軸、高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子和盤管式液體分布器，殼體上端設(shè)有氣體出
3口和液體進(jìn)口，殼體下端設(shè)有氣體進(jìn)口和液體出口，殼體中心設(shè)有轉(zhuǎn)軸和靜止盤，轉(zhuǎn)軸固定 連接有轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子與盤管式液體分布器固定連接。所述的盤管式轉(zhuǎn)動液體分布器中間設(shè)有 一圓柱形空心狀的進(jìn)料槽，進(jìn)料槽上方有環(huán)形擋圈；該進(jìn)料槽與液體進(jìn)口相連通，進(jìn)料槽與 主管相連通，主管通過支管與間隔排列的多層盤管相連通，形成液體通道；盤管沿轉(zhuǎn)軸軸向 平行分布多層，盤管之間保持一定的軸向間距，盤管上設(shè)有出液孔，出液孔與轉(zhuǎn)子的內(nèi)緣相 對應(yīng)。作為優(yōu)選，所述的轉(zhuǎn)子和盤管式液體分布器為單層設(shè)置或同軸串連的多層結(jié)構(gòu)， 殼體由靜止盤分隔成上腔體、多層中間腔體和下腔體，中間腔體上開有中間進(jìn)料口，轉(zhuǎn)軸穿 過各層盤管式液體分布器，靜止盤上固定連接有用于將靜止盤上的液體引入進(jìn)料槽的引流 管和擋圈，從而實現(xiàn)多層結(jié)構(gòu)的液體流動，成倍地提高單臺設(shè)備的傳質(zhì)能力。作為優(yōu)選，該盤管式轉(zhuǎn)動液體分布器可以用于同心圈轉(zhuǎn)子，也可以用于填料型轉(zhuǎn) 子，或其他類型的轉(zhuǎn)子，該盤管式轉(zhuǎn)動液體分布器可以用于逆流型轉(zhuǎn)子，也可以用于錯流型 轉(zhuǎn)子。當(dāng)轉(zhuǎn)子為同心圈轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子上設(shè)有一組同心且直徑各異的帶有篩孔的動圈，動圈上端 與靜止盤呈迷宮式卡槽密封。當(dāng)轉(zhuǎn)子為填料式轉(zhuǎn)子，填料層上端與靜止盤之間設(shè)有動密封 結(jié)構(gòu)，填料層的下端與轉(zhuǎn)子固定連接。作為優(yōu)選，所述進(jìn)料槽直徑為轉(zhuǎn)軸直徑的1 10倍，主管直徑為進(jìn)料槽直徑的 0. 01 1倍，支管直徑為進(jìn)料槽直徑的0. 01 1倍，盤管直徑為支管直徑的0. 01 1倍。作為優(yōu)選，所述主管設(shè)有2-20根，支管設(shè)有2-20根，盤管設(shè)有1_15根，盤管之間 的軸向間距為盤管管徑的0. 1 10倍，主管與支管軸線呈垂直設(shè)置。作為優(yōu)選，所述盤管上設(shè)有1-300個出液孔，盤管設(shè)有單排的出液孔、雙排的出液 孔或多排的出液孔，雙排的出液孔設(shè)有擋板，盤管上的上下兩側(cè)對稱設(shè)有均勻分布的傾斜 出液孔，出液孔之間的夾角為60°。作為優(yōu)選，所述盤管上開設(shè)的出液孔是圓形、橢圓形、方形、三角形以及各種其它 形狀，出液孔的面積是盤管橫截面的0. 01 2倍。作為優(yōu)選，圓柱形進(jìn)料槽、主管、支管和盤管可以是金屬管、塑料管、或其它材料的 管件，盤管式轉(zhuǎn)動液體分布器可以用焊接的方法固定在轉(zhuǎn)子上，也可以用螺栓緊固的方法 固定在轉(zhuǎn)子上。本實用新型有益的效果是1、本發(fā)明采用的是盤管式液體分布，形成良好的液體 初始軸向和周向分布；2、旋轉(zhuǎn)床的傳質(zhì)效率得到提高；3、結(jié)構(gòu)更加簡單、緊湊、合理，設(shè)備 易于制造安裝。

圖1是本發(fā)明實施例1的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是實施例1的盤管式液體分布器結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是圖2的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是實施例2的雙排斜孔盤管式液體分布器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是實施例3的結(jié)構(gòu)示意圖。圖6是實施例4的結(jié)構(gòu)示意圖。附圖標(biāo)記1-轉(zhuǎn)軸，2-殼體，3-氣體進(jìn)口，4-轉(zhuǎn)子，5-動圈，6-氣體出口，7_液體進(jìn)
4口，8-靜止盤，9-動密封結(jié)構(gòu)，10-液體出口，11-機(jī)械密封，12-盤管式液體分布器，13-進(jìn) 料槽，14-環(huán)形擋圈，15-主管，16-支管，17-盤管，18-出液孔，19-中間進(jìn)料口，20-擋板， 21-填料層，22-引流管，23-擋圈。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進(jìn)一步說明實施例1 如圖1-3所示為一種單層帶盤管式轉(zhuǎn)動液體分布器的同心圈式超重力 旋轉(zhuǎn)床，包括殼體2、轉(zhuǎn)軸1、高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子4和盤管式液體分布器12，殼體2上端設(shè)有氣 體出口 6和液體進(jìn)口 7，殼體2下端設(shè)有氣體進(jìn)口 3和液體出口 10，殼體2中心設(shè)有轉(zhuǎn)軸1 和靜止盤8，轉(zhuǎn)軸1固定連接有轉(zhuǎn)子4，轉(zhuǎn)子4與盤管式液體分布器12固定連接，所述的盤 管式轉(zhuǎn)動液體分布器12中間設(shè)有一圓柱形空心狀的進(jìn)料槽13，進(jìn)料槽13上方有環(huán)形擋圈 14 ；該進(jìn)料槽13與液體進(jìn)口 7相連通，進(jìn)料槽13與主管15相連通，主管15通過支管16與 間隔排列的多層盤管17相連通，形成液體通道；盤管17沿轉(zhuǎn)軸1軸向平行分布多層，盤管 17之間保持一定的軸向間距，盤管17上設(shè)有出液孔18，出液孔18與轉(zhuǎn)子4的內(nèi)緣相對應(yīng)。所述轉(zhuǎn)子4為同心圈轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子上設(shè)有一組同心且直徑各異的帶有篩孔的動圈5， 動圈5上端與靜止盤8呈迷宮式卡槽密封，以防止氣體短路，分布器12與液體進(jìn)口 7相連 通，轉(zhuǎn)軸1和殼體2連接處安裝機(jī)械密封11。液體進(jìn)口 7下部伸入進(jìn)料槽13中，液體經(jīng)進(jìn) 口管7進(jìn)入盤管式液體分布器12中，在離心力的作用下液體經(jīng)主管15和支管16進(jìn)入盤管 17。在離心力作用下，液體通過盤管17的出液孔18噴射出去，形成液體在軸向和周向方向 上的初始良好分布。工作過程氣體從氣體進(jìn)口 3切向進(jìn)入內(nèi)腔，由于轉(zhuǎn)子采用迷宮式密封，迫使氣體 在壓差的作用下沿徑向穿過同心篩孔動圈5上面的篩孔進(jìn)入轉(zhuǎn)子，與液體進(jìn)行逆流接觸， 最后通過氣體出口 6排出；液體從液體進(jìn)口 7通過盤管式液體分布器12進(jìn)入轉(zhuǎn)子內(nèi)部，在 離心力作用下甩出，液體被粉碎成細(xì)小的液滴、液絲，并與氣體逆流接觸，進(jìn)行傳質(zhì)和傳熱， 從液體出口 10排出。實施例2 如圖4所示本實施例除液體分布器與實施例1不同外，其他與實施例1完全相 同。本實施例采用如圖4所示的雙排斜孔盤管式液體分布器，所述的斜孔盤管式液體 分布器，包括進(jìn)料槽13、主管15、支管16、盤管17，盤管沿軸向平行分布兩層，進(jìn)料槽上端設(shè) 有環(huán)形擋圈14，進(jìn)料槽13連通主管15，主管15通過支管16與盤管17相連通，盤管17上 的上下兩側(cè)對稱設(shè)有均勻分布的傾斜出液孔18，出液孔18之間的夾角為60° ；所述的液體 分布器與轉(zhuǎn)子4固定連接。液體進(jìn)入液體分布器12中，在離心力作用下液體經(jīng)主管15和 支管16，進(jìn)入盤管17。液體通過盤管17開設(shè)的雙排斜孔，斜向上和斜向下噴射出去，與擋 板20碰撞后，液體的噴射方向與轉(zhuǎn)軸1垂直，從而形成更均勻的液體周向分布。實施例3 如圖5所示為一種單層帶盤管式轉(zhuǎn)動液體分布器的填料式超重力旋轉(zhuǎn)床裝置。本 實施例除轉(zhuǎn)子和密封結(jié)構(gòu)與實施例1不同外，其他與實施例1完全相同。本實施例采用如 圖4所示轉(zhuǎn)子4為填料式轉(zhuǎn)子，在填料式轉(zhuǎn)子上端與靜止盤8之間設(shè)有動密封結(jié)構(gòu)9，填料
5層21的下端與轉(zhuǎn)子4固定連接。氣液在轉(zhuǎn)子內(nèi)進(jìn)行逆流接觸后，氣體由氣體出口 6排出， 液相由液體出口 10排出。本實施例中的液體分布器和實施例1完全相同，也可以采用實施例2中所示的液 體分布器。實施例4 如圖6所示為一種帶盤管式轉(zhuǎn)動液體分布器的三層同心圈逆流型超重力旋轉(zhuǎn)床 裝置，包括殼體2，殼體2上端設(shè)有氣體出口 6和液體進(jìn)口 7，下端設(shè)有液體出口 10和氣體進(jìn) 口 3，殼體2中心設(shè)有兩端貫穿殼體的轉(zhuǎn)軸1，轉(zhuǎn)軸1上串聯(lián)連接有由上至下層狀排列的一 組轉(zhuǎn)子4，所述的每層轉(zhuǎn)子包括與轉(zhuǎn)子固定連接的盤管式液體分布器12，轉(zhuǎn)子上端與殼體2 固定連接的靜止盤8上端面設(shè)有固定連接的引流管22和擋圈23，所述的引流管22 —端與 擋圈23相連通，另一端下部伸入盤管式液體分布器12的進(jìn)料槽13中。殼體2的側(cè)面上對 應(yīng)于各靜止盤8的上方設(shè)有中間進(jìn)料口 19，從中間進(jìn)料口 19中進(jìn)入的原料可沿所述的引流 管進(jìn)入分布器。每層轉(zhuǎn)子內(nèi)的氣液流動狀況與單層結(jié)構(gòu)相同，不同的是離開轉(zhuǎn)子中心的氣 體將再次進(jìn)入相鄰的上層轉(zhuǎn)子外緣，沿徑向穿過轉(zhuǎn)子后進(jìn)入其上的另一層轉(zhuǎn)子；而離開該 層轉(zhuǎn)子的液體和/或中間進(jìn)入的液體由下層靜盤上的擋圈收集后由引流管21進(jìn)入下層轉(zhuǎn) 子的盤管式液體分布器12，在離心力的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，液體自上而下穿過各層轉(zhuǎn)子，氣液 的流動路徑延長，接觸時間和接觸次數(shù)也增加，因而具有很高的傳質(zhì)能力。本實施例中的液體分布器和實施例1完全相同，也可以采用實施例2中所示的液 體分布器。本發(fā)明以酒精-水為物系，使用實施例1分布器在同心圈逆流型超重力旋轉(zhuǎn)床中 進(jìn)行了精餾實驗，在轉(zhuǎn)速為1200r/min時，每米理論板數(shù)可以達(dá)到37 40塊，比使用逐層 隔斷式和階梯式分布器傳質(zhì)效率高5-10%，操作彈性高10-20%，并且在實驗范圍內(nèi)未發(fā) 現(xiàn)液泛現(xiàn)象，霧末夾帶現(xiàn)象明顯降低，液體初始分布均勻、合理。除上述實施例外，本實用新型還可以有其他實施方式。凡采用等同替換或等效變 換形成的技術(shù)方案，均落在本實用新型要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求一種帶盤管式轉(zhuǎn)動液體分布器的超重力旋轉(zhuǎn)床，包括殼體(2)、轉(zhuǎn)軸(1)、高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子(4)和盤管式液體分布器(12)，殼體(2)上端設(shè)有氣體出口(6)和液體進(jìn)口(7)，殼體(2)下端設(shè)有氣體進(jìn)口(3)和液體出口(10)，殼體(2)中心設(shè)有轉(zhuǎn)軸(1)和靜止盤(8)，轉(zhuǎn)軸(1)固定連接有轉(zhuǎn)子(4)，轉(zhuǎn)子(4)與盤管式液體分布器(12)固定連接，其特征在于所述的盤管式轉(zhuǎn)動液體分布器(12)中間設(shè)有一圓柱形空心狀的進(jìn)料槽(13)，進(jìn)料槽(13)上方有環(huán)形擋圈(14)；該進(jìn)料槽(13)與液體進(jìn)口(7)相連通，進(jìn)料槽(13)與主管(15)相連通，主管(15)通過支管(16)與間隔排列的多層盤管(17)相連通，形成液體通道；盤管(17)沿轉(zhuǎn)軸(1)軸向平行分布多層，盤管(17)之間保持一定的軸向間距，盤管(17)上設(shè)有出液孔(18)，出液孔(18)與轉(zhuǎn)子(4)的內(nèi)緣相對應(yīng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶盤管式轉(zhuǎn)動液體分布器的超重力旋轉(zhuǎn)床，其特征是所述 的轉(zhuǎn)子(4)和盤管式液體分布器(12)為單層設(shè)置或同軸串連的多層結(jié)構(gòu)，殼體(2)由靜止 盤(8)分隔成上腔體、多層中間腔體和下腔體，中間腔體上開有中間進(jìn)料口(19)，轉(zhuǎn)軸(1) 穿過各層盤管式液體分布器(12)，靜止盤(8)上固定連接有用于將靜止盤上的液體引入進(jìn) 料槽的引流管(22)和擋圈(23)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的帶盤管式轉(zhuǎn)動液體分布器的超重力旋轉(zhuǎn)床，其特征是 所述轉(zhuǎn)子(4)為同心圈轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子上設(shè)有一組同心且直徑各異的帶有篩孔的動圈(5)，動圈 (5)上端與靜止盤(8)呈迷宮式卡槽密封。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的帶盤管式轉(zhuǎn)動液體分布器的超重力旋轉(zhuǎn)床，其特征是 所述轉(zhuǎn)子(4)為填料式轉(zhuǎn)子，填料層(21)上端與靜止盤(8)之間設(shè)有動密封結(jié)構(gòu)(9)，填料 層(21)的下端與轉(zhuǎn)子(4)固定連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶盤管式轉(zhuǎn)動液體分布器的超重力旋轉(zhuǎn)床，其特征是所述 進(jìn)料槽(13)直徑為轉(zhuǎn)軸(1)直徑的1 10倍，主管(15)直徑為進(jìn)料槽(13)直徑的0. 01 1倍，支管(16)直徑為進(jìn)料槽(13)直徑的0.01 1倍，盤管(17)直徑為支管(16)直徑的 0. 01 1倍。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的帶盤管式轉(zhuǎn)動液體分布器的超重力旋轉(zhuǎn)床，其特征是 所述主管(15)設(shè)有2-20根，支管(16)設(shè)有2-20根，盤管(17)設(shè)有1_15根，盤管(17)之 間的軸向間距為盤管(17)管徑的0. 1 10倍，主管(15)與支管(16)軸線呈垂直設(shè)置。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的帶盤管式轉(zhuǎn)動液體分布器的超重力旋轉(zhuǎn)床，其特征是 所述盤管(17)上設(shè)有1-300個出液孔(18)，盤管(17)設(shè)有單排的出液孔、雙排的出液孔或 多排的出液孔；雙排的出液孔設(shè)有擋板(20)，盤管(17)上的上下兩側(cè)對稱設(shè)有均勻分布的 傾斜出液孔，出液孔之間的夾角為60°。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的帶盤管式轉(zhuǎn)動液體分布器的超重力旋轉(zhuǎn)床，其特征是所述 盤管(17)上開設(shè)的出液孔(18)是圓形、橢圓形、方形或三角形，出液孔(18)的面積是盤管 (17)橫截面的0.01 2倍。
專利摘要本實用新型涉及一種帶盤管式轉(zhuǎn)動液體分布器的超重力旋轉(zhuǎn)床，包括殼體、轉(zhuǎn)軸、高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子和盤管式液體分布器，盤管式轉(zhuǎn)動液體分布器中間設(shè)有一圓柱形空心狀的進(jìn)料槽，進(jìn)料槽上方有環(huán)形擋圈；該進(jìn)料槽與液體進(jìn)口相連通，進(jìn)料槽與主管相連通，主管通過支管與間隔排列的多層盤管相連通，形成液體通道；盤管沿轉(zhuǎn)軸軸向平行分布多層，盤管之間保持一定的軸向間距，盤管上設(shè)有出液孔，出液孔與轉(zhuǎn)子的內(nèi)緣相對應(yīng)。本實用新型有益的效果是1、本實用新型采用的是盤管式液體分布，形成良好的液體初始軸向和周向分布；2、旋轉(zhuǎn)床的傳質(zhì)效率得到提高；3、結(jié)構(gòu)更加簡單、緊湊、合理，設(shè)備易于制造安裝。
文檔編號B01D3/30GK201752586SQ20102026829
公開日2011年3月2日 申請日期2010年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月20日
發(fā)明者徐之超, 李肖華, 李育敏, 王廣全, 王營, 計建炳 申請人:浙江工業(yè)大學(xué)