專利名稱：氣升式多級交錯循環(huán)流動塔及循環(huán)流動結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氣升式多級交錯循環(huán)流動塔及循環(huán)流動結(jié)構(gòu)，尤其涉及ー種各級之間流體交錯流動，相間逆流接觸混合充分的氣升式多級循環(huán)流動結(jié)構(gòu)的流動塔。適用于化工、冶金、廢水處理等領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
氣升式循環(huán)流動塔廣泛應(yīng)用于化工、能源領(lǐng)域的氣升式環(huán)流反應(yīng)器，以及冶金、廢水處理領(lǐng)域的浮選柱中。傳統(tǒng)的機械攪拌式的反應(yīng)器和浮選機，有著能耗高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜不利于檢修維護的缺點。氣升式循環(huán)流動塔的原理是氣體進入上升管路后，管內(nèi)外氣含率不同造成的密度差推動液體循環(huán)流動，起到攪拌混合的作用，強化相間混合和傳質(zhì)。具有結(jié)構(gòu)簡單，能耗低的優(yōu)點。
傳統(tǒng)的多級氣升式循環(huán)流動塔結(jié)構(gòu)如圖I所示，包括塔體(I)、微泡氣體發(fā)生器
(2)、多級中心管(3)，且只有一種環(huán)隙向中心導(dǎo)流筒(4)，每級的循環(huán)流動情況相同。塔內(nèi)的流動狀況如圖2-1所示，氣體帶動中心管(3)內(nèi)流體向上流動，管內(nèi)氣含率大于環(huán)隙，即環(huán)隙流體密度大于管內(nèi)，推動液體向下循環(huán)回中心管內(nèi)，使流體形成“管內(nèi)上升-環(huán)隙下降”式循環(huán)流動(I)，因為只有ー種循環(huán)流動形式，各級之間流體順流接觸，并未充分接觸混合，相間傳質(zhì)較差，不能體現(xiàn)出多級循環(huán)流動的優(yōu)勢。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對傳統(tǒng)多級氣升式循環(huán)流動塔的缺陷提供一種氣升式多級交錯循環(huán)流動塔，使得各級之間流體交錯流動，相間逆流接觸混合充分，優(yōu)化傳質(zhì)效果。本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種氣升式多級交錯循環(huán)流動塔，其結(jié)構(gòu)包括塔體(I)、微泡氣體發(fā)生器(2)、多級中心管(3)、環(huán)隙向中心導(dǎo)流筒(4)和中心向環(huán)隙導(dǎo)流筒(5);在塔體(I)內(nèi)設(shè)置有多段中心管，多段中心管下設(shè)置有環(huán)隙向中心導(dǎo)流筒(4)或中心向環(huán)隙導(dǎo)流筒(5)，且環(huán)隙向中心導(dǎo)流筒(4)和中心向環(huán)隙導(dǎo)流筒(5)在多級中心管(3)下交替放置。優(yōu)選結(jié)構(gòu)為塔體⑴直徑為lOOmm-lOOOmm，中心管(3)與塔體(I)直徑之比為O. 5-0. 9。環(huán)隙向中心導(dǎo)流筒(4)為中空圓臺形，上底面與中心管直徑之比為O. 6-0. 9，下底面與塔體直徑之比為O. 8-0. 95，圓臺的側(cè)面與底面之角為20° -80°。中心向環(huán)隙導(dǎo)流筒為兩圓錐相對形成的封閉體，錐底面與塔體(I)直徑之比為O. 8-0. 95，上圓錐側(cè)面與底面之角為5° -40°，下圓錐側(cè)面與底面之角為30° -80°。本發(fā)明的氣升式多級交錯循環(huán)流動塔的循環(huán)流動結(jié)構(gòu)，環(huán)隙向中心導(dǎo)流筒(4)將下一級上升的氣體導(dǎo)入中心管內(nèi)，使流體形成“管內(nèi)上升-環(huán)隙下降”式循環(huán)流動，中心向環(huán)隙導(dǎo)流筒(5)將氣體導(dǎo)入中心管外與塔體的環(huán)隙，使流體形成“環(huán)隙上升-管內(nèi)下降”式循環(huán)流動；使兩級循環(huán)流動交錯，上ー級流入下ー級的液體與上升的氣體逆流接觸。本發(fā)明所述氣升式多級交錯循環(huán)流動結(jié)構(gòu)，塔體(I)底部裝有微泡氣體發(fā)生器(2)，塔內(nèi)裝有多段中心管(3)。導(dǎo)流筒安裝在各段中心管之間，所述導(dǎo)流筒有兩種，環(huán)隙向中心導(dǎo)流筒(4)可以將下一級上升的氣體導(dǎo)入中心管(3)內(nèi)，如圖6-1，氣體帶動中心管
(3)內(nèi)流體向上流動，管內(nèi)氣含率大于環(huán)隙，即環(huán)隙流體密度大于管內(nèi)，推動液體向下循環(huán)回中心管內(nèi)，使流體形成“管內(nèi)上升-環(huán)隙下降”式循環(huán)流動(I)。中心向環(huán)隙導(dǎo)流筒(5)可以將氣體導(dǎo)入中心管(3)外與塔體(I)的環(huán)隙，如圖6-11，氣體帶動環(huán)隙內(nèi)流體向上流動，環(huán)隙氣含率大于管內(nèi)，即管內(nèi)流體密度大于環(huán)隙，推動液體向下循環(huán)回環(huán)隙，使流體形成“環(huán)隙上升-管內(nèi)下降”式循環(huán)流動(II)。兩種導(dǎo)流筒交替放置，在相鄰兩級內(nèi)形成交錯的兩種循環(huán)流動I-II-I……”，上ー級流入下ー級的液體與上升的氣體逆流接觸，而傳統(tǒng)的多級氣升式循環(huán)流動塔如圖2-1所示，流動情況為“I-I-I……”，氣液為順流接觸，因此本發(fā)明能夠達到比傳統(tǒng)多級氣升式循環(huán)流動塔更加良好的混合與傳質(zhì)效果。由于產(chǎn)生這樣的交錯流動結(jié)構(gòu)，在第三級環(huán)流結(jié)構(gòu)中的液體沿向中心導(dǎo)流筒壁流自上而下流入第二級環(huán)流結(jié)構(gòu)的環(huán)隙中，與第二級環(huán)流結(jié)構(gòu)環(huán)隙中上升的氣體逆流接觸。同樣第二級環(huán)流結(jié)構(gòu)中的液體沿向環(huán)隙導(dǎo)流筒壁流自上而下流入第一級環(huán)流結(jié)構(gòu)的中心管中，與第一級環(huán)流結(jié)構(gòu)中心管中上升的氣體逆流接觸。本氣升式多級交錯循環(huán)流動塔的兩級之間下降液體與上升氣體逆流接觸，強化了混合與傳質(zhì)。與只使用了環(huán)隙向中心導(dǎo)流筒的傳統(tǒng)多級氣升式循環(huán) 流動塔相比，氣含率可提高20% -40%，氣泡分布均勻度提高10% -30%。


圖I傳統(tǒng)氣升式多級循環(huán)流動結(jié)構(gòu)示意圖；圖2傳統(tǒng)多級循環(huán)流動狀況示意3氣升式多級交錯循環(huán)流動結(jié)構(gòu)示意圖；圖4環(huán)隙向中心導(dǎo)流筒示意圖；圖5中心向環(huán)隙導(dǎo)流筒示意圖；圖6多級交錯循環(huán)流動狀況示意圖。其中1_塔體、2-微泡氣體發(fā)生器、3-多級中心管、4-環(huán)隙向中心導(dǎo)流筒、5-中心向環(huán)隙導(dǎo)流筒
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進ー步的詳細說明如圖3所示，本氣升式多級交錯循環(huán)流動塔由塔體(I)、微泡氣體發(fā)生器(2)、多級中心管(3)、環(huán)隙向中心導(dǎo)流筒(4)、中心向環(huán)隙導(dǎo)流筒(5)等部分構(gòu)成。在塔體⑴內(nèi)設(shè)置有多段中心管，多段中心管下設(shè)置有間隔設(shè)置有環(huán)隙向中心導(dǎo)流筒(4)或中心向環(huán)隙導(dǎo)流筒(5)，環(huán)隙向中心導(dǎo)流筒(4)和中心向環(huán)隙導(dǎo)流筒(5)在多級中心管(3)下交替放置。本例使用的塔體直徑150mm，高度為3000mm，使用了 4段中心管，中心管直徑為IlOmm,高度為600mm。環(huán)隙向中心導(dǎo)流筒為中空圓臺形，上底面直徑為50mm,下底面直徑為140mm,圓臺高130mm。中心向環(huán)隙導(dǎo)流筒為兩圓錐相對形成的封閉體,錐底面直徑為130mm,錐底面距上頂點20mm,距下頂點140mm,錐體總高160mm。如圖6所示，微泡氣體發(fā)生器(2)產(chǎn)生大量微小均勻氣泡。氣體上升通過環(huán)隙向中心導(dǎo)流筒進入中心管路，如圖6-1，氣體帶動中心管(3)內(nèi)流體向上流動，管內(nèi)氣含率大于環(huán)隙，即環(huán)隙流體密度大于管內(nèi)，推動液體向下循環(huán)回中心管內(nèi)，使流體形成“管內(nèi)上升-環(huán)隙下降”式循環(huán)流動。部分微小氣泡跟隨液體循環(huán)流動。其余大量氣體在中心管上升，通過中心向環(huán)隙導(dǎo)流筒進入環(huán)隙管路，如圖6-11，氣體帶動環(huán)隙內(nèi)流體向上流動，環(huán)隙氣含率大于管內(nèi)，即管內(nèi)流體密度大于環(huán)隙，推動液體向下循環(huán)回環(huán)隙，在第二級環(huán)流結(jié)構(gòu)中形成“環(huán)隙上升-管內(nèi)下降”式循環(huán)流動，同樣部分微小氣泡跟隨液體循環(huán)流動。其余大量氣體上升通過環(huán)隙向中心導(dǎo)流筒進入中心管路，在第三級環(huán)流結(jié)構(gòu)中繼續(xù)形成“管內(nèi)上升-環(huán)隙下降”式循環(huán)流動。同理如此通過交替放置的兩種導(dǎo)流筒形成交錯的循環(huán)結(jié)構(gòu)-“Ι-Π-Ι”。在異丁醇濃度20ppm，充氣速率1.25m3/h條件下，傳統(tǒng)多級氣升式循環(huán)流動塔的氣含率為16 %，充氣均勻系數(shù)為61 %，本氣升式多級交錯循環(huán)流動塔的氣含率可達到21 %。充氣均勻系數(shù)為77%，充氣性能大大改善，有利于混合與傳質(zhì)。本發(fā)明提出的氣升式多級交錯循環(huán)流動塔及循環(huán)流動結(jié)構(gòu)，已通過實例進行了描述，相關(guān)技術(shù)人員明顯能在不脫離本發(fā)明內(nèi)容、精神和范圍內(nèi)對本文所述的制作方法進行改動或適當(dāng)變更與組合，來實現(xiàn)本發(fā)明技術(shù)。特別需要指出的是，所有相類似的替換和改動 對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是顯而易見的，他們都被視為包括在本發(fā)明精神、范圍和內(nèi)容中。
權(quán)利要求
1.一種氣升式多級交錯循環(huán)流動塔，其結(jié)構(gòu)包括塔體(I)、微泡氣體發(fā)生器(2)、多級中心管(3)、環(huán)隙向中心導(dǎo)流筒(4)和中心向環(huán)隙導(dǎo)流筒(5);其特征是在塔體(I)內(nèi)設(shè)置有多段中心管，多段中心管下設(shè)置有環(huán)隙向中心導(dǎo)流筒(4)或中心向環(huán)隙導(dǎo)流筒(5)，且環(huán)隙向中心導(dǎo)流筒(4)和中心向環(huán)隙導(dǎo)流筒(5)在多級中心管(3)下交替放置。
2.如權(quán)利要求I所述的流動塔，其特征是塔體(I)直徑為lOOmm-lOOOmm，中心管(3)與塔體⑴直徑之比為O. 5-0.9 ;環(huán)隙向中心導(dǎo)流筒⑷為中空圓臺形，上底面與中心管直徑之比為O. 6-0. 9，下底面與塔體直徑之比為O. 8-0. 95，圓臺的側(cè)面與底面之角為20° -80° ;中心向環(huán)隙導(dǎo)流筒(5)為兩圓錐相對形成的封閉體，錐底面與塔體(I)直徑之比為O. 8-0. 95，上圓錐側(cè)面與底面之角為5° -40°，下圓錐側(cè)面與底面之角為30° -80°。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的氣升式多級交錯循環(huán)流動塔的循環(huán)流動結(jié)構(gòu)，其特征在干環(huán)隙向中心導(dǎo)流筒(4)將下ー級上升的氣體導(dǎo)入中心管內(nèi)，使流體形成“管內(nèi)上升-環(huán)隙下降”式循環(huán)流動，中心向環(huán)隙導(dǎo)流筒(5)將氣體導(dǎo)入中心管外與塔體的環(huán)隙，使流體形成“環(huán)隙上升-管內(nèi)下降”式循環(huán)流動；使兩級循環(huán)流動交錯，上ー級流入下ー級的液體與上升的氣體逆流接觸。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種氣升式多級交錯循環(huán)流動塔及循環(huán)流動結(jié)構(gòu)，包括塔體、微泡氣體發(fā)生器、多級中心管、環(huán)隙向中心導(dǎo)流筒和中心向環(huán)隙導(dǎo)流筒；在塔體內(nèi)設(shè)置有多段中心管，多段中心管下設(shè)置有間隔設(shè)置有環(huán)隙向中心導(dǎo)流筒或中心向環(huán)隙導(dǎo)流筒，環(huán)隙向中心導(dǎo)流筒和中心向環(huán)隙導(dǎo)流筒在多級中心管下交替放置。環(huán)隙向中心導(dǎo)流筒將下一級上升的氣體導(dǎo)入中心管內(nèi)，使流體形成“管內(nèi)上升-環(huán)隙下降”式循環(huán)流動，中心向環(huán)隙導(dǎo)流筒將氣體導(dǎo)入中心管外與塔體的環(huán)隙，使流體形成“環(huán)隙上升-管內(nèi)下降”式循環(huán)流動；本發(fā)明強化了混合與傳質(zhì)。與只使用了環(huán)隙向中心導(dǎo)流筒的傳統(tǒng)多級氣升式循環(huán)流動塔相比，氣含率可提高20％-40％，氣泡分布均勻度提高10％-30％。
文檔編號B01J10/00GK102716699SQ201210082120
公開日2012年10月10日 申請日期2012年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月23日
發(fā)明者劉春江, 袁希鋼, 郄思遠, 鮑銀龍 申請人:天津大學(xué)