專利名稱：復(fù)式逆旋超重力場傳質(zhì)反應(yīng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種由旋轉(zhuǎn)填料床的離心力形成超重力場的復(fù)式逆旋超重力場傳質(zhì)反應(yīng)裝置。
目前用旋轉(zhuǎn)的方法人為的給體系施加離心力，模擬引力場產(chǎn)生的超重力環(huán)境，使控制多相流體動力學(xué)行為的浮力因子Δρg提高1-3個數(shù)量級。在超重力環(huán)境下，不同大小分子間的分子擴散和相間傳質(zhì)過程均比常規(guī)重力場下快得多。氣—液、液—液、液—固兩相在比地球重力場強數(shù)百至千倍的超重力環(huán)境下的多孔介質(zhì)孔道中產(chǎn)生流動接觸，巨大的剪切力將液體拉伸、撕裂成微米至納米的液膜、液絲和液滴，產(chǎn)生巨大的快速更新的相界面，因此極大的提高了傳質(zhì)速率，微觀混合和相間傳質(zhì)過程得到極大強化。
真對超重力環(huán)境下流體力學(xué)與傳遞過程的特征研究結(jié)果顯示(1)在填料內(nèi)存在有端效應(yīng)區(qū)，在端效應(yīng)區(qū)內(nèi)7％的填料造成了全部混合的70％，就強度而言，端效應(yīng)區(qū)內(nèi)的混合強度數(shù)倍于填料的其他部位。(2)分析端效應(yīng)區(qū)產(chǎn)生的原因是端效應(yīng)區(qū)與填料主體部分的區(qū)別在于，端效應(yīng)區(qū)與來流在周向上存在的劇烈碰撞。因此劇烈的混合是由填料(包括附著在填料上的液體)與其周向速度有較大不同的液體的碰撞。而主體部分，由于液體與填料的周向速度基本相同，不存在劇烈混合，在混合機制上有較大差別?？梢娨后w在周向上的運動與填料的相對速度是實現(xiàn)高效微觀混合的關(guān)鍵。(3)液體在填料內(nèi)基本上是徑向運動，而周向分散很小，液體最初分布的好壞對整個填料層液體分布質(zhì)量的影響至關(guān)重要。
目前通常旋轉(zhuǎn)床超重力裝置是由殼體、轉(zhuǎn)子、物料進(jìn)口、物料出口、液體分布器和傳動裝置組成，轉(zhuǎn)子是由多孔介質(zhì)組成的填料層，孔間相互連通，液相在旋轉(zhuǎn)的填料層內(nèi)徑向流動，并被多孔介質(zhì)切割而形成不斷更新的液膜。例如1北京化工大學(xué)的(強化傳遞反應(yīng)的旋轉(zhuǎn)床超重力場傳質(zhì)反應(yīng)裝置，專利號；(95215430.7)、2滿金聲的(超重力場傳質(zhì)反應(yīng)裝置，專利號992006961.1)。
目前的超重力場傳質(zhì)反應(yīng)裝置存的問題是1、如上引證二例構(gòu)造均采用單一轉(zhuǎn)子，物料進(jìn)入填料層物料體周向運動不大，從而決定了其端效應(yīng)區(qū)少，限制了微觀混合與傳質(zhì)效率的發(fā)揮。
2、氣相、液相物料輸入端口少，反應(yīng)環(huán)境易控制性和裝置適用性不好。
3、氣相、液相物料在裝置中停留時間極短(100ms～1s)，在裝置中加裝熱交換器效率不高，通常被設(shè)計在裝置外，而成絕熱床。例2的熱交換器設(shè)計在旋轉(zhuǎn)填料床軸向兩側(cè)，由于不在物料路經(jīng)上，熱交換效率低。
隨著旋轉(zhuǎn)床超重力場技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的不斷開拓，特別在用旋轉(zhuǎn)床超重力做反應(yīng)器，在超重力場下直接制備納米材料。由于反應(yīng)過程中參加反應(yīng)的物系一般是多相流，且存在同時有多種液體原料參加的反應(yīng)，因此現(xiàn)有的單一轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)不能滿足要求。
本實用新型的目的是針對單一轉(zhuǎn)子，端效應(yīng)區(qū)少，液體周向運動不大，周向分布不均，影響了微觀混合與傳質(zhì)效率，氣相、液相物料輸入端口少，及反應(yīng)環(huán)境易控性、適用性不好的問題。提供一種液體周向運動極大、分布好、端效應(yīng)區(qū)多、多物料輸入端口、反應(yīng)環(huán)境易控，適用性好的復(fù)式逆旋超重力場傳質(zhì)反應(yīng)裝置。
本實用新型的主要技術(shù)方案在密閉的機殼(21)內(nèi)，徑向裝有徑向螺旋熱交換器(2、1、20)，上部裝有溫度控制傳感器(30)，在機腔內(nèi)有一對包復(fù)式相互逆旋的轉(zhuǎn)子A(3)、轉(zhuǎn)子B(4)，轉(zhuǎn)子分別通過空芯軸(13、14、7、16、15、17、18、27、26、28、25)與動力裝置相聯(lián)。轉(zhuǎn)子上分別固定有環(huán)形填料層(22、23)，在轉(zhuǎn)子B的填料層環(huán)形空間內(nèi)布有液體分布器(24)，氣體出口管(11)從液體分布器中心穿出，成環(huán)形的三組液體入口管A(9)、液體入口管B(10)、液體入口管C(12)套疊穿插進(jìn)入環(huán)形填料空間內(nèi)，可通入不同的原料液。為了布液均勻，三組液體入口管A、B、C上的液體噴咀(32)分別按液體入口管A組12、3、6、9、B組1、4、7、10、C組2、5、8、11點鐘位置布置，機殼下部開有液體料出口(20)，機殼上部和轉(zhuǎn)子A中部空心軸處分別開有氣體物料入口(31、29、28)，氣體從氣體物料入口進(jìn)入密閉的機殼內(nèi)，經(jīng)過轉(zhuǎn)子A、轉(zhuǎn)子B上的填料層，與液體逆向接觸，從處于液體分布器中心的氣體出口管排出(11)。三組液體原料分別從液體入口管進(jìn)入液體分布器，噴向旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子B上的填料層，與進(jìn)入填料層的氣體逆向接觸，物料在床層的超重力場下開始反應(yīng)，并進(jìn)入轉(zhuǎn)子B與逆向旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子A所形成的強湍流區(qū)，由于轉(zhuǎn)子B與轉(zhuǎn)子A相對逆向旋轉(zhuǎn)其相對周向運動速度極高，使A、B轉(zhuǎn)子表面形成的分子曳力極大，帶動物料以極高速度周向運動而形成強湍流區(qū)，巨大的剪切力將液體拉伸、撕裂成微米至納米的液膜、液絲和液滴，射入轉(zhuǎn)子A填料層更加強了轉(zhuǎn)子A上的端效應(yīng)區(qū)。完成反應(yīng)的氣、液物料分別從氣、液排出口(19、11、29、)排出。(注29根據(jù)工藝要求定)本實用新型所述技術(shù)方案由于采取了雙轉(zhuǎn)子、包復(fù)逆旋結(jié)構(gòu)，兩轉(zhuǎn)子的超重力場強度可分別調(diào)控，使反應(yīng)環(huán)境易控性好。多物料輸入端口，適用性好。相對周向運動速度極高，加強了橫向掃掠作用，形成強湍流區(qū)，不僅形成了強湍流區(qū)還增加并強化了端效應(yīng)區(qū)，極大的提升了微觀混合與傳質(zhì)效率。
下面是附圖和本實施例說明


圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是液體分布器24結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是圖2液體分布器24的左視圖。
本實用新型所述的復(fù)式逆旋超重力場傳質(zhì)反應(yīng)裝置包括1、螺旋熱交換器介質(zhì)出口管 2、徑向螺旋熱交換器排管3、轉(zhuǎn)子A 4、轉(zhuǎn)子B5、轉(zhuǎn)子A軸承機械密封付 6、轉(zhuǎn)子B軸承機械密封付7、轉(zhuǎn)子B傳動輪軸承機械密封付 8、轉(zhuǎn)子B空芯軸軸承機械密封付9、液體入口管A 10、液體入口管B11、氣體出口管 12、液體入口管C13、轉(zhuǎn)子空芯軸 14、轉(zhuǎn)子空芯軸15、主傳動輪 16、傳動入口17、主傳動軸軸承 18、主傳動軸19、液體料出口管 20、換熱器介質(zhì)入口管21、機殼 22、轉(zhuǎn)子A上的環(huán)形填料層23、轉(zhuǎn)子B上的環(huán)形填料層24、液體分布器25、轉(zhuǎn)子空芯傳達(dá)動軸軸承機械密封付 26、轉(zhuǎn)子A傳動軸軸承機械密封付27、轉(zhuǎn)子A傳動軸實芯段 28、轉(zhuǎn)子A傳動軸空芯段開口29、雙向氣體進(jìn)出口管B 30、溫度控制傳感器31、氣體入口管A33、液體噴咀本實用新型所述的復(fù)式逆旋超重力場傳質(zhì)反應(yīng)裝置已在硝酸銀制備納銀工藝中應(yīng)用，工藝易控、粒徑分布窄、效果良好。
權(quán)利要求1.一種復(fù)式逆旋超重力場傳質(zhì)反應(yīng)裝置，在密閉的機殼內(nèi)，設(shè)有轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子上固定有環(huán)形填料層，填料層環(huán)形空間內(nèi)布有液體分布器，液體分布器與原料進(jìn)液管相連接，機殼設(shè)有氣體入口管A(31)、液體料出口管(19)，傳動裝置，其特征在于一對相互包復(fù)逆旋的轉(zhuǎn)子A(3)、轉(zhuǎn)子B(4)，轉(zhuǎn)子環(huán)形填料層空間內(nèi)布有叁組液體分布器(24)，成環(huán)形的三組液體入口管A(9)、液體入口管B(10)、液體入口管C(12)疊套穿插進(jìn)入環(huán)形填料空間內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于轉(zhuǎn)子A(3)包復(fù)于轉(zhuǎn)子B(4)外，轉(zhuǎn)子A(3)空心軸疊套在轉(zhuǎn)子B(4)空心軸外，相互逆旋，在轉(zhuǎn)子A空心軸設(shè)有轉(zhuǎn)子A傳動軸空芯段開口(28)、與雙向氣體進(jìn)出口管B(29)、相通。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于轉(zhuǎn)子A(4)轉(zhuǎn)子環(huán)形真料層空間內(nèi)布有叁組液體分布器(24)，成環(huán)形的三組液體入口管A(9)、液體入口管B(10)、液體入口C(12)疊套穿插進(jìn)入環(huán)形填料空間內(nèi)，三組液體入口管上的液體噴咀(32)分別按液體入口管A組(12、3、6、9)、B組(1、4、7、10)、C組(2、5、8、11)點鐘位置布置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于在機殼上設(shè)有螺旋熱交換器介質(zhì)出口管(1)、徑向螺旋熱交換器(2)、換熱器介質(zhì)入口管(20)、溫度控制傳感器(30)。
專利摘要一種由旋轉(zhuǎn)填料床的離心力形成超重力場的復(fù)式逆旋超重力場傳質(zhì)反應(yīng)裝置，可用于三種液相流的多相物流的傳遞反應(yīng)過程。本裝置主要是在機殼內(nèi)有一對包復(fù)式相互逆旋的轉(zhuǎn)子，填料層環(huán)形空腔內(nèi)有液體分布器，液體入口管可通入不同的原料液。本實用新型由于采取了雙轉(zhuǎn)子、包復(fù)逆旋結(jié)構(gòu)，使反應(yīng)環(huán)境易控性好。設(shè)多物料輸入端口，不僅形成了強湍流區(qū)還增加并強化了端效應(yīng)區(qū)，極大的提升了微觀混合與傳質(zhì)效率。
文檔編號B04B5/00GK2611042SQ0324386
公開日2004年4月14日 申請日期2003年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月31日
發(fā)明者孫朝權(quán) 申請人:孫朝權(quán)