CN100540102C - 一种同心圈式错流型超重力场旋转床装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种同心圈式错流型超重力场旋转床装置，包括外壳、旋转盘、旋转轴和液体再分布器，外壳上设置有介质a进口管、介质b出口管、介质d出口管和储液槽，同心圈和液体再分布器固定连接在旋转盘上，旋转盘中心与旋转轴固定连接；迷宫式密封一端与壳体连接，下端接有插装在储液槽内的导流管，迷宫式密封和旋转盘将壳体分成上腔体和下腔体，其中介质b出口管与上腔体相通，介质a进口管、介质d出口管分别与下腔体相连通；介质c进口管的一端与液体分布器上端相连通，另一端穿过外壳并与外壳密封。本发明的有益效果是：结构简单和合理，制造安装方便；气相阻力小，设备压降小；气液传质效率高且效果更好。
Description
技术领域
本发明涉及一种气液接触设备，尤其是一种同心圈式错流型超重力场旋转床装置，可广泛用于化工、石油化工、生物化工、制药、冶金、轻工等行业气液接触场合，特别适用于解吸、换热、反应过程。
背景技术
超重力场旋转床的特点是体积小、传质效率高，被誉为化工设备的“晶体管”。本发明作出之前，现有技术的超重力场旋转床根据其转子结构可分为两大类：单层超重力场旋转床和多层超重力场旋转床。单层超重力场旋转床有填料式中国专利CN1059105A、CN 1062098A、碟片式中国专利CN 2581060Y、折流式中国专利CN 117488C，多层折流式超力旋转床目前仅有折流式中国专利CN 1686591A。目前的填料式超重力场旋转床虽处理量相对较大，但由于只有一个转子而传质效率不够高，且气相流阻较大、设备压降较大，不适于更大流量和对传质要求更高的气液传热传质场合；而折流式超重力场旋转床，虽然传质效率较高，但气体走“s”形的弯曲通道，更要克服形体阻力，气相流阻大、设备压降大，也不适合大流量的气液传热传质。
发明内容
本发明的目的是继承现有技术的超重力场旋转床的优点，克服它们的缺点，提供一种气体流道横截面均匀、设备压降小、传质效率高、处理量大的同心圈式错流型超重力场旋转床装置。
本发明解决其技术问题采用的技术方案为：这种同心圈式错流型超重力场旋转床装置，包括外壳、旋转盘、旋转轴和液体再分布器，所述的外壳上设置有介质a进口管、介质b出口管、介质d出口管和储液槽，同心圈和液体再分布器固定连接在旋转盘上，旋转盘中心与旋转轴固定连接，旋转盘的底部开有旋转盘槽孔，同心圈在轴向与液体再分布器的出液孔的相对部位开有小孔；迷宫式密封一端与壳体连接，下端接有插装在储液槽内的导流管，迷宫式密封和旋转盘将壳体分成上腔体和下腔体，其中介质b出口管与上腔体相通，介质a进口管、介质d出口管分别与下腔体相连通；介质c进口管的一端与液体分布器上端相连通，另一端穿过外壳并与外壳密封。
所述壳体内腔分成上腔体、多层中间腔体和下腔体，上腔体通过中间导流管与下一层的液体分布器上端相连通，中间腔体通过中间导流管与再下一层的液体分布器上端相连通，介质c进口管、介质c’进口管和介质c”进口管的一端穿过外壳并与外壳密封，。方便地实现多个转子同轴串联，成倍地提高单台设备的能力。
本发明的有益效果是：①本装置结构简单、合理、紧凑，气相出口和液相入口分开设置，加工制造容易，安装方便。②气体流道横截面均匀，且气体沿旋转床轴向流动，无需克服离心阻力，故气相阻力小，设备压降小。③固定的进液管将液体送到下部旋转的转子，液体在强大的离心力作用下甩出，在撞击力和剪切力下粉碎成大量的细小液滴，与上升的气流错流接触，由于液体从转子中心经过多个同心圈向外甩出，就与上升的气流多次错流接触，因此气液传质效率高。④转子中心设有液体再分布器，使液体在甩出去之前分布均匀，从而传质效果更好。⑤由于本装置的气相阻力小，设备压降小，故在同等操作条件下比逆流型的旋转床的功率消耗小，因而能在更高的转速下进行操作，适合于长时间的连续运转。
附图说明
图1为单层同心圈式错流型超重力场旋转床装置结构示意图；
图2为多层同心圈式错流型超重力场旋转床装置结构示意图；
图3是液体再分布器结构示意图；
图4是图3的A-A剖视结构示意图；
图5是图3的B-B剖视结构示意图；
图6是图1的C-C剖视一种结构示意图；
图7是图1的C-C剖视另一种结构示意图。
附图标记：1-旋转盘、1-1-旋转盘槽孔；2-储液槽、3-介质a进口管、4-迷宫式密封、5-介质b出口管、6-液体再分布器、7-介质c进口管，7-1-介质c’进口管、7-2-介质c”进口管、8-同心圈、9-外壳、10-导流管、11-介质d出口管、12-机械密封、13-旋转轴、14-小孔，15-分布器上端腔体，16-分布器隔断腔体，17-出液孔，18-上腔体，19-下腔体，20-中间腔体，21-中间导流管。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步详细的说明。
图1、图2为本发明的实施例。
如图1所示时，这种同心圈式错流型超重力场旋转床装置，包括外壳9、旋转盘1、旋转轴13和液体再分布器6，所述的外壳9上设置有介质a进口管3、介质b出口管5、介质d出口管11和储液槽2，同心圈8和液体再分布器6固定连接在旋转盘1上，旋转盘1中心与旋转轴13固定连接，旋转轴13的一端穿过外壳9并在连接处通过机械密封12与外壳9密封，旋转盘1的底部开有旋转盘槽孔1-1，该旋转盘槽孔1-1可以是槽形状如图6所示，也可以是孔状如图7所示，气相是从旋转盘底部的旋转盘槽孔1-1由下向上穿越。同心圈8在轴向与液体再分布器6的出液孔17的相对部位开有小孔14；迷宫式密封4一端与壳体连接，下端接有插装在储液槽2内的导流管10，迷宫式密封4和旋转盘1将壳体分成上腔体18和下腔体19，其中介质b出口管5与上腔体18相通，介质a进口管3、介质d出口管11分别与下腔体19相连通；介质c进口管7的一端与液体分布器10上端相连通，另一端穿过外壳9并与外壳9密封。所述的液体再分布器6由分布器上端腔体15和多个分布器隔断腔体16构成，介质c进口管7与分布器上端腔体15相连通，通过多层管路分别与每一层的分布器隔断腔体16相连通，分布器隔断腔体16的腔壁上设有出液孔17。
如图2所示时，所述壳体1内腔分成上腔体18、多层中间腔体20和下腔体19，所述旋转轴13两端穿过外壳9并在连接处通过机械密封12与外壳9密封。上腔体18通过中间导流管21与下一层的液体再分布器6上端相连通，中间腔体20通过中间导流管21与再下一层的液体再分布器6上端相连通，介质c进口管7、介质c’进口管7-1和介质c”进口管7-2的一端穿过外壳9并与外壳9密封。
实施例1：用于解吸时，装置结构见图1。介质a为气体，介质c为液体，气体从介质a进口管3进入外壳9内腔，通过旋转盘1，与介质c错流接触后通过介质b出口管5排出；原料从介质c进口管7进入液体再分布器6进行初始分布后，进入同心圈8的内圈上，被高速旋转的同心圈8沿径向逐圈甩出，粉碎成小液滴与气体多次错流接触，进行传质，最后由导流管10经介质d出口管11排出。
本发明由于液体由转子从中心甩出，被同心圈粉碎成小液滴与气体多次错流接触，大大增加了气液传质效率；且气体流道横截面均匀，且气体沿旋转床轴向流动，无需克服离心阻力，故气相阻力小，设备压降小，适合大流量的气液两相传质，有极大的实用价值。
实施例2：用于换热时，装置结构见图1。介质a为气体，介质c为液体，气体从介质a进口管3进入外壳9内腔，通过旋转盘1，与介质c错流接触后通过介质b出口管5排出；液体从介质c进口管7进入液体再分布器6进行初始分布后，进入同心圈8的内圈上，被高速旋转的同心圈8沿径向逐圈甩出，粉碎成小液滴与气体多次错流接触，进行换热，最后由导流管10经介质d出口管11排出。
本发明由于液体由转子从中心甩出，被同心圈粉碎成小液滴与气体多次错流接触，大大增加了气液传热效率；且气体流道横截面均匀，气体沿旋转床轴向流动，无需克服离心阻力，故气相阻力小，设备压降小，适合大流量的气液两相传质传热，在换热领域有极大的实用价值。
实施例3：在用于单步气-液化学反应生成物是液体或液体与气体时，装置结构见图1。介质a为气体反应原料，介质c为液体反应原料，气体反应原料从介质a进口管3进入外壳9内腔，通过旋转盘1，与液体反应原料介质c进行错流接触反应，生成的气体反应产物通过介质b出口管5排出；液体反应原料从介质c进口管7进入液体再分布器6进行初始分布后，进入同心圈8的内圈上，被高速旋转的同心圈8沿径向逐圈甩出，粉碎成小液滴与气体多次错流接触，进行反应、传质和传热，生成的液体反应产物由导流管10经介质d出口管11排出。
本发明由于液体由转子从中心甩出，被同心圈粉碎成小液滴与气体多次错流接触，大大增加了气液传质效率；且气体流道横截面均匀，气体沿旋转床轴向流动，无需克服离心阻力，故气相阻力小，设备压降小，适合大流量的气液两相传质传热，对一些传质传热控制的反应可明显提高反应速度。
实施例4：在用于多步气-液化学反应生成物是液体或液体与气体时，装置结构见图2。介质a为气体反应原料，介质c为液体反应原料，介质c’为液体反应原料，介质c”为液体反应原料，气体反应原料从介质a进口管3进入外壳9内腔，由下至上逐层通过旋转盘1，与液体进行介质错流接触反应，生成的气体反应产物通过介质b出口管5排出；液体原料介质c、介质c’、介质c”分别从介质c、介质c’、介质c”进口管7、7-1、7-2进入各层同心圈8的中心内圈上，被高速旋转的同心旋转同心圈8径向甩出，粉碎成小液滴与气体多次错流接触，进行反应、传质和传热，生成的液体反应产物由导流管10经介质d出口管11排出，反应过程如下：设由上至下第一层和第二层转子之间的气体介质为G1、液体介质为L1，第二层和第三层转子之间的气体介质为G2、液体介质为L2，则上述各步反应式如下：c+G1→L1+b
L1+c”+G2→L2+G1
L2+c’+a→d+G2
本发明除前实施例所述设备压降小，适合大流量的气液两相传质传热等特点之外，由于可以将多步反应在同一台设备中完成，集数个操作步骤于一身，因此可以大大减少设备数量，降低设备投资额，简化工艺操作，符合国家提倡的“建设资源节约型社会”精神，可以很好地为简化工艺路线、节能降耗、降本减费起作用。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
Claims (4)
1、一种同心圈式错流型超重力场旋转床装置，包括外壳(9)、旋转盘(1)、旋转轴(13)和液体再分布器(6)，其特征是：所述的外壳(9)上设置有介质a进口管(3)、介质b出口管(5)、介质d出口管(11)和储液槽(2)，同心圈(8)和液体再分布器(6)固定连接在旋转盘(1)上，旋转盘(1)中心与旋转轴(13)固定连接，旋转盘(1)的底部开有旋转盘槽孔(1-1)，同心圈(8)在轴向与液体再分布器(6)的出液孔(17)的相对部位开有小孔(14)；迷宫式密封(4)一端与壳体连接，下端接有插装在储液槽(2)内的导流管(10)，迷宫式密封(4)和旋转盘(1)将壳体分成上腔体(18)和下腔体(19)，其中介质b出口管(5)与上腔体(18)相通，介质a进口管(3)、介质d出口管(11)分别与下腔体(19)相连通；介质c进口管(7)的一端与液体分布器(6)上端相连通，另一端穿过外壳(9)并与外壳(9)密封。
2、根据权利要求1所述的折流式气液错流型超重力场旋转床装置，其特征在于：所述壳体(1)内腔分成上腔体(18)、多层中间腔体(20)和下腔体(19)，上腔体(18)通过中间导流管(21)与下一层的液体分布器(6)上端相连通，中间腔体(20)通过中间导流管(21)与再下一层的液体分布器(6)上端相连通，介质c进口管(7)、介质c’进口管(7-1)和介质c”进口管(7-2)的一端穿过外壳(9)并与外壳(9)密封。
3、根据权利要求1所述的折流式气液错流型超重力场旋转床装置，其特征在于：所述旋转轴(13)穿过外壳(9)并在连接处通过机械密封(12)与外壳(9)密封。
4、根据权利要求1所述的折流式气液错流型超重力场旋转床装置，其特征在于：所述的液体再分布器(6)由分布器上端腔体(15)和多个分布器隔断腔体(16)构成，介质c进口管(7)与分布器上端腔体(15)相连通，通过多层管路分别与每一层的分布器隔断腔体(16)相连通，分布器隔断腔体(16)的腔壁上设有出液孔(17)。
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