專利名稱：旋轉(zhuǎn)床超重力場(chǎng)強(qiáng)化傳遞與反應(yīng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于強(qiáng)化傳遞與反應(yīng)的超重力場(chǎng)旋轉(zhuǎn)床裝置。特別是用于氣、液相逆流接觸的旋轉(zhuǎn)床傳遞與反應(yīng)的裝置。
近年來(lái)，出現(xiàn)了利用旋轉(zhuǎn)床產(chǎn)生的離心力場(chǎng)強(qiáng)化傳遞與反應(yīng)的技術(shù)。它從提高單位容積內(nèi)的相接觸面積及設(shè)備操作的液泛限等方面極大地強(qiáng)化了傳質(zhì)強(qiáng)度，使得幾十米高的塔縮小成高不過(guò)2米的旋轉(zhuǎn)床，這對(duì)于傳統(tǒng)的傳質(zhì)技術(shù)是突破性的進(jìn)展。如美國(guó)專利US4382900公開的一種離心氣液分離裝置;蘇聯(lián)專利SU127408公開的以精餾為應(yīng)用目的的旋轉(zhuǎn)床裝置，均屬此類。
圖8是美國(guó)專利US4382900公開的結(jié)構(gòu)圖。
圖9是蘇聯(lián)專利SU127408公開的結(jié)構(gòu)圖。
如圖8所示裝在固定機(jī)殼(7)上的盤狀轉(zhuǎn)子(1)作高速旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子上裝有環(huán)形填料層(3)，原料液體從中心進(jìn)液管(12)進(jìn)入，通過(guò)中心進(jìn)液管下端伸入床層中間部分的液體分布器(即噴液孔)，噴向環(huán)形填料的內(nèi)環(huán)面，環(huán)形填料內(nèi)、外環(huán)面上開有氣、液孔，其它部分保持密閉，液體從填料內(nèi)環(huán)面的孔進(jìn)入填料，在超重力場(chǎng)下，沿徑向擴(kuò)散，氣體從機(jī)殼側(cè)面的進(jìn)氣管(16)進(jìn)入，在壓力梯度的作用下，由環(huán)形填料外環(huán)面進(jìn)入填料，在填料中，氣液相逆流接觸，傳遞反應(yīng)后，氣體由排氣管(5)排出，液體被甩出填料，從機(jī)殼底部的排液管(13)排出。
如圖9所示的旋轉(zhuǎn)床出于精餾操作的目的，在轉(zhuǎn)子上布置了二層填料層，即遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)子中心的填料層(3)用作提餾段，接近中心的填料層(14)作為精餾段。在精餾段與提餾段之間設(shè)置原料進(jìn)液管(4)，而將液體回流管(15)安置在轉(zhuǎn)子中心處。該專利填加第二填料層，實(shí)現(xiàn)一床精餾。
上述的兩個(gè)對(duì)比文獻(xiàn)均在轉(zhuǎn)子中心安置了進(jìn)液管，在一定氣速下，該管噴出的液體中會(huì)有部分液滴在沒(méi)進(jìn)入超重力場(chǎng)之前就被氣體夾帶進(jìn)排氣管，不僅降低了傳質(zhì)效果，影響了旋轉(zhuǎn)床的生產(chǎn)能力，甚至?xí)乖O(shè)備不能正常操作。
此外，在目前應(yīng)用的旋轉(zhuǎn)床裝置中，進(jìn)液管布液器的結(jié)構(gòu)也是較單一的噴液孔，由于布液不均而影響傳質(zhì)效果和生產(chǎn)能力。
本發(fā)明的目的用離心力場(chǎng)的作用除掉出口氣體中夾帶的液體;改善布液結(jié)構(gòu)從而強(qiáng)化了旋轉(zhuǎn)床的傳質(zhì)效果，提高了生產(chǎn)能力。
本發(fā)明的主要技術(shù)措施A、在轉(zhuǎn)子的中心固定一旋轉(zhuǎn)部件，在旋轉(zhuǎn)件外周與最接近轉(zhuǎn)子中心的環(huán)形填料層內(nèi)周的環(huán)形空間內(nèi)布置進(jìn)液管，使轉(zhuǎn)子中心形成一離心力場(chǎng)。
B、旋轉(zhuǎn)件的周面開有氣孔，頂面與排氣管相連通，其它部分密閉，旋轉(zhuǎn)件與排氣管接觸的環(huán)面上有動(dòng)密封，使它們?cè)诖矊又行纬上鄬?duì)密閉的整體。這樣，氣體在進(jìn)入排氣管之前，必須先經(jīng)過(guò)旋轉(zhuǎn)件形成的離心力場(chǎng)。當(dāng)氣體夾帶著液體予通過(guò)旋轉(zhuǎn)件時(shí)，液體就會(huì)被甩回外面的填料層，而進(jìn)入排氣管的氣體則不含液體。
此外，為了均勻地分布液體，達(dá)到提高傳質(zhì)效果的目的，本發(fā)明采用的進(jìn)液管或?yàn)榫鶆蚵?lián)通在一個(gè)園環(huán)管上的數(shù)根直管，噴液孔在開孔區(qū)內(nèi);或?yàn)閱胃菪?或?yàn)槎鄠€(gè)園環(huán)聯(lián)通組合管。
下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明詳細(xì)公開。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)主視圖。
圖2是本發(fā)明A-A剖視圖。
圖3是本發(fā)明采用螺旋進(jìn)液管時(shí)的結(jié)構(gòu)圖。
圖4是本發(fā)明采用一組園環(huán)進(jìn)液管時(shí)的結(jié)構(gòu)圖。
圖5是采用一組園環(huán)進(jìn)液管時(shí)B-B剖視圖。
圖6是本發(fā)明采用葉片做中心旋轉(zhuǎn)件的結(jié)構(gòu)圖。
圖7是采用葉片做旋轉(zhuǎn)件時(shí)C-C剖面圖。
如圖1所示在機(jī)殼(7)上支撐的高速旋轉(zhuǎn)的盤狀轉(zhuǎn)子(1)的中心，固定安裝一個(gè)除液用的環(huán)形或園柱形旋轉(zhuǎn)件(2)，使轉(zhuǎn)子中心具有離心力場(chǎng)。該旋轉(zhuǎn)件可以是多孔介質(zhì)(如泡沫金屬填料，泡沫陶瓷填料，機(jī)加工多孔件)或者是葉片。本實(shí)施例采用帶有支撐罩的園柱形泡沫金屬填料。同時(shí)將原料進(jìn)液管(4)置于中心旋轉(zhuǎn)件外周側(cè)與環(huán)形填料(3)內(nèi)周側(cè)之間的環(huán)形空間內(nèi)。旋轉(zhuǎn)件的周面開有氣孔，頂面與排氣管(5)相連通(或開有氣孔連通，或直接連通)，其它部分密閉。為了防止氣體短路，直接進(jìn)排氣管，旋轉(zhuǎn)件與排氣管連接的環(huán)面上有動(dòng)密封(6)，使二部件在床層中形成相對(duì)密閉的整體。這樣可保證氣體在進(jìn)排氣管之前，必經(jīng)旋轉(zhuǎn)件形成的離心力場(chǎng)。當(dāng)氣速較高，氣體予將液體帶進(jìn)排氣管時(shí)，由于離心力場(chǎng)的作用有效地阻止了液體進(jìn)入，并將其甩回外面的填料層。因此均勻了液體分布，提高了填料的利用率。
此外，原料進(jìn)液管可以采用多種結(jié)構(gòu)形式。
如圖1所示本實(shí)施例仍采用一園環(huán)管(8)上均布連通數(shù)根直管(4)做為進(jìn)液管，每根直管的下部、伸進(jìn)床層部分、向著填料內(nèi)環(huán)面一側(cè)開有噴液孔，噴液孔在開孔區(qū)內(nèi)均布，每根管橫截面上開孔區(qū)的張角如圖2所示，用下列公式計(jì)算得到a=360n+warctgr1sln180nr2.r1cos180n]]>
式中α-開孔區(qū)張角r1-布液管分園半徑r2-填料內(nèi)表面的半徑n-均布的管根數(shù)上述的原料進(jìn)液管亦可采用單根螺旋管。
如圖3所示用一根平均直徑等于環(huán)形空間平均直徑的螺旋管(9)，螺旋管伸入床層部分的螺旋外周面的開孔區(qū)內(nèi)沿管子徑向開有噴液孔，噴液孔在開孔區(qū)內(nèi)均布，管子橫截面上開孔區(qū)的張角為α＝2arctg (t)/(2h)式中t-螺距h-管截面中心至填料內(nèi)表面的距離上述的原料進(jìn)液管還可采用多個(gè)園環(huán)管組合連通的形式。
如圖4、圖5所示用一組平均直徑等于環(huán)形空間平均直徑的園環(huán)管(11)，由一根或數(shù)根直管(10)將園環(huán)管連通成環(huán)形罩，在伸入床層的部分園環(huán)上的外周面的開孔區(qū)內(nèi)沿管子徑向開有噴液孔，噴液孔在開孔區(qū)內(nèi)均布，每根管橫截面上開孔區(qū)張角為α＝2arctg (H)/(2nh)式中H-填料軸向厚度n-噴液園環(huán)管數(shù)h-園環(huán)管橫截面中心距填料內(nèi)表面的距離上述旋轉(zhuǎn)件還可以采用一組葉片。
如圖6、圖7所示在轉(zhuǎn)子中心裝一組葉片(17)，葉片頂面固定有環(huán)形蓋(18)，環(huán)形蓋與排氣管(5)之間形成動(dòng)密封。
利用本發(fā)明上述的中心旋轉(zhuǎn)件，還可以使旋轉(zhuǎn)床轉(zhuǎn)子成為雙支點(diǎn)支撐結(jié)構(gòu)，如直接在旋轉(zhuǎn)件中心安置一軸承，軸承中裝一固定于機(jī)殼上的支撐軸。又如在旋轉(zhuǎn)件上固定聯(lián)接一框式轉(zhuǎn)動(dòng)件，該轉(zhuǎn)動(dòng)件通過(guò)軸承與一固定在機(jī)殼頂面的支撐軸聯(lián)接，即可形成第二支點(diǎn)。從而增加了轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的穩(wěn)定性，為大尺寸旋轉(zhuǎn)床設(shè)計(jì)提供了依據(jù)。
本發(fā)明的效果本發(fā)明利用離心力場(chǎng)除掉氣中夾帶的液體，同時(shí)采用多種形式的進(jìn)液管形式，提高了操作氣速，均勻了液體分布，強(qiáng)化了傳質(zhì)效果，進(jìn)而大大提高了生產(chǎn)能力。以下是本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)在轉(zhuǎn)速為1200rpm下的操作指標(biāo)比較用現(xiàn)有技術(shù) 用本發(fā)明液量 5米3/小時(shí) 5米3/小時(shí)氣速 190米3/小時(shí) 1000米3/小時(shí)氣帶液情況 較多液體帶出 沒(méi)帶液
權(quán)利要求
1.一種超重力場(chǎng)旋轉(zhuǎn)床強(qiáng)化傳遞與反應(yīng)裝置，由機(jī)殼支撐的高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子、中心排氣管、原料進(jìn)液管及轉(zhuǎn)子上固定的環(huán)形填料層所組成，其特征在于A、在轉(zhuǎn)子的中心固定一旋轉(zhuǎn)件，在旋轉(zhuǎn)件外周與最接近轉(zhuǎn)子中心的環(huán)形填料層內(nèi)周的環(huán)形空間內(nèi)布置進(jìn)液管；B、旋轉(zhuǎn)件的周面開有氣孔，頂面與排氣管相連通，其他部分密閉，旋轉(zhuǎn)件與排氣管接觸的環(huán)面上有動(dòng)密封，使氣體必經(jīng)旋轉(zhuǎn)件才可達(dá)排氣管。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述的旋轉(zhuǎn)件是園柱形(或園環(huán))的多孔介質(zhì)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述的旋轉(zhuǎn)件是一組裝在轉(zhuǎn)子中心的葉片。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于置于環(huán)形空間內(nèi)的進(jìn)液管可采用一園環(huán)管上均布并與環(huán)形管連通的若干直管，每根直管伸入床層部分沿徑向開有噴液孔，噴液孔在開孔區(qū)內(nèi)均布，每管橫截面開孔區(qū)的張角為a=360n+2arctgr1sln180nr2.r1cos180n]]>式中α-開孔區(qū)張角r1-布液管分園半徑r2-填料內(nèi)表面半徑n-均布的豎直管數(shù)
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于置于環(huán)形空間內(nèi)的進(jìn)液管可以采用一根平均直徑等于環(huán)形空間平均直徑的螺旋管，螺旋管伸入床層部分的螺旋外周面，即向著填料內(nèi)環(huán)面一側(cè)的開孔區(qū)內(nèi)沿管子徑向開有噴液孔，噴液孔在開孔區(qū)內(nèi)均布，管子橫截面開孔區(qū)的張角為α＝2arctg (t)/(2h)式中t-螺距h-管截面中心至填料內(nèi)表面的距離
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述的置于環(huán)形空間的進(jìn)液管可采用一組平均直徑等于環(huán)形空間平均直徑的園環(huán)管，由一根或幾根直進(jìn)液管將園環(huán)連通成一環(huán)形罩，在伸入床層的部分園環(huán)外周面的開孔區(qū)沿管子徑向開有噴液孔，噴液孔在開孔區(qū)內(nèi)均布，每管橫截面開孔區(qū)的張角為α＝2arctg (H)/(2nh)式中H-填料軸向厚度n-噴液園環(huán)管數(shù)h-園環(huán)管橫截面中心距填料內(nèi)表面的距離
全文摘要
本發(fā)明是一種超重力場(chǎng)強(qiáng)化傳遞與反應(yīng)裝置，特別是用于氣液相逆流接觸的旋轉(zhuǎn)床傳遞與反應(yīng)裝置，本裝置在轉(zhuǎn)子中心布置一除去氣體夾帶的液體的旋轉(zhuǎn)件；在旋轉(zhuǎn)件外側(cè)布置多種形式的進(jìn)液管；并使旋轉(zhuǎn)件與排氣管形成相對(duì)密閉的整體；使氣體必經(jīng)旋轉(zhuǎn)件產(chǎn)生的離心力場(chǎng)，利用該離心力場(chǎng)除掉氣體中夾帶的液體。本裝置可大大提高操作氣速，強(qiáng)化傳質(zhì)效果，提高生產(chǎn)能力。
文檔編號(hào)B01D3/30GK1059105SQ9110925
公開日1992年3月4日 申請(qǐng)日期1991年10月8日 優(yōu)先權(quán)日1991年10月8日
發(fā)明者楊村, 馮元鼎, 鄭沖 申請(qǐng)人:北京化工學(xué)院