CN1425493A - 撞击流——旋转填料床装置及使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种撞击流——旋转填料床装置及使用方法,它属于一种多流体强化传质过程的装置及使用方法。本发明主要解决现有设备中多种物料(均相或非均相)之间存在的混合不均匀、混合时间长的技术难点。为实现上述任务,本发明采用的技术方案是:该撞击流——旋转填料床装置,它包括由环形内挡板、圆形外挡板、内环板和外环板围成的空心圆环型的转鼓、填料、转轴和壳体,其中:它还包括由若干根进料管和喷嘴组成的撞击流装置、气体出口和液体出料口;转鼓设在壳体内的中部,撞击流装置的喷嘴一端安放在转鼓内腔的中央;气体出口设在壳体的上部;液体出料口设在壳体的底部。本发明主要应用于快速均相或非均相混合、反应中。
Description
一、技术领域
本发明涉及一种撞击流——旋转填料床装置及使用方法,它属于一种多流体强化传质过程的装置及使用方法。
二、背景技术
撞击流利用两股或多股流体进行撞击接触快速混合,主要应用于混合、快速反应和粉碎及燃烧等领域,虽然其撞击流形式混合快速,但是在其中心区域部分混合效果好,边缘效应混合效果差,混合不够均匀。旋转填料床混合均匀性优于撞击流,但是其混合不及撞击流快速。
三、发明内容
本发明的目的是解决现有设备中多种物料(均相或非均相)之间存在的混合不均匀、混合时间长的技术难点,并提供一种快速均匀混合的、混合效果好的撞击流——旋转填料床装置及使用方法。
为实现上述任务,本发明采用的技术方案是:该撞击流——旋转填料床装置,它包括由环形内挡板、圆形外挡板、内环板和外环板围成的空心圆环型的转鼓、填料、转轴和壳体,填料装在转鼓空心圆环型的空腔内,转轴设在外挡板的中心且穿过壳体,其中:它还包括由若干根进料管和设在进料管底部的形成撞击流的喷嘴组成的撞击流装置、气体出口和液体出料口;由环形内挡板、圆形外挡板、内环板和外环板围成的空心圆环型的转鼓设在壳体内的中部,撞击流装置的喷嘴一端安放在转鼓内腔的中央;气体出口设在壳体的上部;液体出料口设在壳体的底部。
所述内环板和外环板由金属板制成,金属板上设有若干个能通过流体的小孔;或内环板和外环板由框架结构和微孔金属网构成,微孔金属网设在框架结构上;或内环板和外环板有一个是由框架结构和微孔金属网构成,另一个由设有若干个能通过流体的小孔的金属板制成。
所述填料是金属丝网、耐腐蚀的塑料丝网、尼龙丝网、波纹板条或化工填料中的任意一种。
该撞击流——旋转填料床装置可以是立式结构,也可以是卧式结构。
一种使用撞击流——旋转填料床装置的方法是:两股或两股以上的流体分别经过加压后进入撞击流装置的进料管中,流体通过撞击流装置的喷嘴,在转鼓的内腔进行相互撞击,在相互撞击的过程中,流体之间进行首次的快速混合、反应;流体随即从转鼓的内腔通过转鼓内环板进入填料层中,转鼓在转轴的带动下,使流体在离心力作用下,在通过旋转填料层的径向和轴向曲折的过程中流体之间进行二次深度均匀混合、反应,然后通过转鼓外环板排出,最后经过液体出料口排出。
所述流体是气、液的任意组合,且至少一种为液流,即气—液、液—液的组合。
所述气流是单组分气体或两个组分以上的多组分混合气体;所述液流是单组分液体或溶液或含两种组分以上的混合液体。
由于本发明采用了对撞流技术与旋转填料床技术,突破了传统混合器(或反应器)的技术难点,实现了高效快速均匀混合,提供了良好的快速微观混合环境。因此,与背景技术相比,具有混合均匀、混合速度快、混合效果高的优点。特别是能缩短混合(或反应)时间,提高传质速度。本发明主要应用于快速均相或非均相混合、化学反应、萃取、吸收、制备纳米材料和废水、废气的治理等领域。
四、附图说明
图1是本发明的立式结构示意图;
图2是本发明的卧式结构示意图;
图3是用本发明装置生产纳米硫酸钡的工艺流程图;
图4是用本发明装置生产纳米氢氧化锌的工艺流程图。
五、具体实施方式
如图1所示,本发明的撞击流——旋转填料床装置为立式结构,它包括由环形内挡板12、圆形外挡板5、内环板14和外环板4围成的空心圆环型的转鼓11、金属丝网填料3、转轴7和壳体10,金属丝网填料3装在转鼓11空心圆环型的空腔内,转轴7设在圆形外挡板5的中心且穿过壳体10,其中:它还包括由两根进料管1和设在进料管1底部的形成撞击流的喷嘴8组成的撞击流装置、气体出口2和液体出料口9;由环形内挡板12、圆形外挡板5、内环板14和外环板4围成的空心圆环型的转鼓11设在壳体10内的中部,撞击流装置的喷嘴8一端安放在转鼓11内腔的中央;气体出口2设在壳体10的上部;液体出料口9设在壳体的底部。内环板14和外环板4由金属板制成,金属板上设有开孔率在52%的能通过流体的小孔;撞击流装置与环形内挡板12用动密封装置13将其密封,密封圈6设在转轴7上且位于壳体10的下面中央。如果不涉及气体时,气体出口2可以不设或将其封闭。
如图2所示,本实施例中的撞击流——旋转填料床装置为卧式结构,各部件的名称和联接方式与图1中的相同。
上述实施例中的进料管1还可以是3根或4根。
上述实施例中的内环板14和外环板4还可以由框架结构和微孔金属网构成,微孔金属网设在框架结构上;或内环板14和外环板4有一个是由框架结构和微孔金属网构成,另一个由设有若干个能通过流体的小孔的金属板制成。
上述实施例中的填料3还可以是耐腐蚀的塑料丝网、尼龙丝网、波纹板条或化工填料中的任意一种。
使用上述撞击流——旋转填料床装置的方法是:两股流体分别经过加压后进入撞击流装置的进料管1中,流体通过撞击流装置的喷嘴8,在转鼓11的内腔进行相互撞击,在相互撞击的过程中,流体之间进行首次的快速混合、反应;流体随即从转鼓11的内腔通过转鼓内环板14进入填料3层中,转鼓11在转轴7的带动下,使流体在离心力作用下,在通过旋转填料层的径向和轴向曲折的过程中流体之间进行二次深度均匀混合、反应,然后通过转鼓外环板4排出,最后经过液体出料口9排出。
上述流体还可以为两股以上的流体。
上述流体是气、液流的任意组合,且至少一种为液流,即气—液、液—液的组合。
上述气流是单组分气体或两个组分以上的多组分混合气体;所述液流是单组分液体或溶液或含两种组分以上的混合液体。
如图3所示,使用本发明撞击流——旋转填料床装置23生产纳米硫酸钡的方法是:称硫化钡(BaS)在水中溶解,形成1mol/L(摩尔/升)浓度的硫化钡(BaS)溶液,经过真空过滤去除杂质,置于贮槽15中,加热至65℃;同时称取硫酸钠(Na2SO4)在水中溶解,形成1mol/L(摩尔/升)浓度的硫酸钠(Na2SO4)溶液,经过真空过滤去除杂质,置于贮槽16中,加热至65℃。硫化钡(BaS)溶液通过泵17经调节阀19和转子流量计21调节流量至100L/h(升/小时)的流量后进入撞击流装置的一根进料管中,硫酸钠(Na2SO4)溶液通过泵18经调节阀20和转子流量计22调节流量至100L/h(升/小时)的流量后进入撞击流装置的另一进料管中,硫化钡(BaS)溶液和硫酸钠(Na2SO4)溶液通过撞击流装置的喷嘴,在转鼓的内腔进行相互撞击,在相互撞击的过程中,流体之间进行首次的快速混合、反应,形成混合流体;混合流体随即从转鼓的内腔通过转鼓内环板进入填料层中,转鼓在转速为1000rpm的转轴带动下,使流体在转鼓的离心力作用下,在通过旋转填料层的径向和轴向曲折的过程中流体之间进行二次深度均匀混合、反应,然后通过转鼓外环板排出,最后经过液体出料口9排出,获得平均粒径在20~40nm之间的硫酸钡颗粒。
上述硫化钡(BaS)溶液的进料流量和硫酸钠(Na2SO4)溶液的进料流量要根据硫化钡(BaS)溶液的浓度和硫酸钠(Na2SO4)溶液的浓度,以生成硫酸钡的化学当量、(Na2SO4)溶液过量1%左右为条件,来分别设定硫化钡(BaS)溶液和硫酸钠(Na2SO4)溶液的进料流量。
如图4所示,使用本发明撞击流——旋转填料床装置23生产纳米氢氧化锌的方法是:将贮槽15中浓度为0.7mol/L(摩尔/升)的硝酸锌(Zn(NO3)2)溶液,由泵17经调节阀19和转子流量计21调节流量至60L/h(升/小时)的流量后,进入撞击流装置的一根进料管中,氨气(NH3)由储氨罐24经调节阀20和转子流量计22按气液比1∶1~3调节流量后进入撞击流装置的另一根进料管中,硝酸锌(Zn(NO3)2)和氨气(NH3)通过撞击流装置的喷嘴,在转鼓的内腔进行相互撞击,在相互撞击的过程中,流体之间进行首次的快速混合、反应,形成混合流体;混合流体随即从转鼓的内腔通过转鼓内环板进入填料层中,转鼓在转速为800rpm的转轴带动下,使流体在转鼓的离心力作用下,在通过旋转填料层的径向和轴向曲折的过程中流体之间进行二次深度均匀混合、反应,然后通过转鼓外环板排出,最后经过液体出料口9排出,然后进行过滤、洗涤、干燥后得到超细氢氧化锌。氢氧化锌经过煅烧可以得到粒径在20~80nm之间的纳米氢氧化锌。反应后的气体从气体出口2排出。
Claims (7)
1、一种撞击流——旋转填料床装置,它包括由环形内挡板、圆形外挡板、内环板和外环板围成的空心圆环型的转鼓、填料、转轴和壳体,填料装在转鼓空心圆环型的空腔内,转轴设在外挡板的中心且穿过壳体,其特征是:它还包括由若干根进料管和设在进料管底部的形成撞击流的喷嘴组成的撞击流装置、气体出口和液体出料口;由环形内挡板、圆形外挡板、内环板和外环板围成的空心圆环型的转鼓设在壳体内的中部,撞击流装置的喷嘴一端安放在转鼓内腔的中央;气体出口设在壳体的上部;液体出料口设在壳体的底部。
2、根据权利要求1所述的一种撞击流——旋转填料床装置,其特征是:所述内环板和外环板由金属板制成,金属板上设有若干个能通过流体的小孔;或内环板和外环板由框架结构和微孔金属网构成,微孔金属网设在框架结构上;或内环板和外环板有一个是由框架结构和微孔金属网构成,另一个由设有若干个能通过流体的小孔的金属板制成。
3、根据权利要求1所述的一种撞击流——旋转填料床装置,其特征是:所述填料是金属丝网、耐腐蚀的塑料丝网、尼龙丝网、波纹板条或化工填料中的任意一种。
4、根据权利要求1所述的一种撞击流——旋转填料床装置,其特征是:该撞击流——旋转填料床装置可以是立式结构,也可以是卧式结构。
5、一种使用权利要求1所述的撞击流——旋转填料床装置的方法,其特征是:两股或两股以上的流体分别经过加压后进入撞击流装置的进料管中,流体通过撞击流装置的喷嘴,在转鼓的内腔进行相互撞击,在相互撞击的过程中,流体之间进行首次的快速混合、反应;流体随即从转鼓的内腔通过转鼓内环板进入填料层中,转鼓在转轴的带动下,使流体在离心力作用下,在通过旋转填料层的径向和轴向曲折的过程中流体之间进行二次深度均匀混合、反应,然后通过转鼓外环板排出,最后经过液体出料口排出。
6、根据权利要求5所述的一种使用撞击流——旋转填料床装置的方法,其特征是:所述流体是气、液的任意组合,且至少一种为液流,即气—液、液—液的组合。
7、根据权利要求6所述的一种使用撞击流——旋转填料床装置的方法,其特征是:所述气流是单组分气体或两个组分以上的多组分混合气体;所述液流是单组分液体或溶液或含两种组分以上的混合液体。
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