CN204412269U - 一种旋转床反应器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种旋转床反应器，包括：反应器壳体（1），其内部设置有反应腔室（11），所述反应器壳体（1）上还设置有液相进料管（12）以及与所述反应腔室（11）连通的液相出料管（13）、气相进料管（14）和气相出料管（15），所述反应腔室（11）内设置有转动床体（2），所述转动床体（2）内部设置有柱形空筒（21），所述柱形空筒（21）内固定设置有液体喷淋装置（3），所述液体喷淋装置（3）的液体输入口与所述液相进料管（12）连通，所述转动床体（2）连接有驱动电机（4）；具有结构简单、体积小、喷淋液分布均匀、使用可靠性高等优点。

Description

一种旋转床反应器

技术领域

本实用新型涉及化工设备领域，特别提供了一种旋转床反应器，适用于气液强化传质反应过程。

背景技术

旋转床反应器是二十世纪八十年代初发展起来的一种新型化工设备，与传统设备相比，旋转床反应器具有传质效率高，设备体积小，物料停留时间短等特点。

通常旋转床反应器设备由壳体、床层组件和电机等部件构成，床层多采用多孔介质，物料在床层内进行传质和反应。气液相在在巨大的剪切力作用下被撕裂成微米至纳米级的的液膜、液丝和液滴。同时床层高速旋转产生的强大离心力将液滴拉伸为极薄的液膜，切割与拉伸不断交互作用，单位体积的液相获得极大的比表面积，使得气液两相间的传质作用得到极大地强化。

旋转床反应器传质效果与液相分散效果关联度极大，液相分散效果越好，液滴越分散，越有利于提高传质效率。而现有的旋转床反应器的液相分布结构仍具有一定的优化空间，如何更好改进液相分布结构组件，充分分散液相，覆盖全床层是本领域需要解决的问题之一。

实用新型内容                          

鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种旋转床反应器，以至少解决以往旋转床反应器存在分散液相效果差，以及无法覆盖全床层等问题。

本实用新型提供的技术方案为，一种旋转床反应器，其特征在于，包括：

反应器壳体1，其内部设置有反应腔室11，所述反应器壳体1上还设置有液相进料管12以及与所述反应腔室11连通的液相出料管13、气相进料管14和气相出料管15，所述反应腔室11内设置有转动床体2，所述转动床体2内部设置有柱形空筒21，所述柱形空筒21内固定设置有液体喷淋装置3，所述液体喷淋装置3的液体输入口与所述液相进料管12连通，所述转动床体2连接有驱动电机4；

所述喷淋装置3包括：输液管31、蜗壳件32和管堵33；其中，所述管堵33封堵于所述输液管31的下端，所述蜗壳件32间隔串联套装于所述输液管31的外部，且所述蜗壳件32与所述输液管31之间具有容纳空腔34，所述输液管31的侧壁上设置有与所述容纳空腔34连通的通孔311，所述容纳空腔34沿喷淋液体流动方向，包括依次连接的直筒段341、收缩段342、喉管343和扩张段344，且所述直筒段341、收缩段342、喉管343和扩张段344的内表面均开设有螺旋线斜槽。

进一步优选，所述螺旋线斜槽的螺旋升角为5°～80°。

进一步优选，所述螺旋线斜槽为三角形。

进一步优选，所述螺旋线斜槽的顶角为15°～60°，槽深为1mm～8mm。

进一步优选，所述间隔串联套装于所述输液管31外部的各蜗壳件32之间的间距相等。

进一步优选，所述通孔311为水平设置，所述通孔311的轴向与所述输液管31的轴向垂直。

进一步优选，所述通孔311的径向截面积总和为所述输液管31流通截面积的1/10~4/5。

进一步优选，所述直筒段341的轴向高度为所述通孔311直径长度的1~5倍。

进一步优选，所述收缩段342的收缩角度α与所述扩张段344的扩张角度β相等，且所述收缩角度α和所述扩张角度β均满足以下要求：

12°≤α≤110°、12°≤β≤110°。

进一步优选，所述喉管43处流通总截面积为所述输液管1流通截面积的1/10~4/5。

本实用新型提供的旋转床反应器，将需要进行气液传质的液体和气体分别通过液相进料管和气相进料管分别进入反应腔室和喷淋装置内，转动床体在驱动电机的驱动下进行高速旋转，同时带动喷淋装置进行旋转，将从喷淋装置中喷淋出的液体通过反应床的侧壁与反应腔室内的气体进行传质反应，将传质反应后的气体和液体分别通过气相排料管和液相排料管排出，反应结束。本实用新型的旋转床反应器中采用的新型的喷淋装置，该喷淋装置，在输液管上串联分布若干蜗壳件，在蜗壳件与输液管之间设有容纳空腔，且输液管的管壁上设置有与容纳空腔连通的通孔，因此，从输液管的输入端输入的液体会通过管壁上的小孔流入容纳空腔内的直筒段，又在直筒段内形成旋转流态，再经过收缩段形成加速，流经喉管进入扩张段，通过扩张段实现分散，由于在直筒段、收缩段、喉管和扩张段内表面均开设有螺旋线斜槽，因此可以形成液相分散呈螺旋线流态的喷淋分散区域，避免了液滴在转动物体内表面上的撞击喷溅；由于输液管上串联分布若干蜗壳件，共同构成喷淋服务域为柱状表面的液相分散效果，避免了输液管对喷淋线路的阻挡导致的局部区域无液相分散的问题。

本实用新型提供的旋转床反应器，具有具有结构简单、体积小、喷淋液分布均匀、使用可靠性高等优点。

附图说明

图1为旋转床反应器的结构示意图；

图2为喷淋装置的结构示意图；

    图3为喷淋装置喷淋服务域示意图；

    图4为喷淋装置中蜗壳件的结构示意图。

具体实施方式

下面以具体的实施方案对本实用新型进行进一步解释，但是并不用于限制本实用新型的保护范围。

参见图1为一种旋转床反应器，包括：反应器壳体1，该反应器壳体由依次连接的上封头、桶体和下封头三部分构成，其中，反应器壳体1内部设置有反应腔室11，在反应器壳体1上还设置有液相进料管12以及与反应腔室11连通的液相出料管13、气相进料管14和气相出料管15，在反应腔室11内设置有转动床体2，该转动床体2采用耐腐蚀金属丝网或填料构成，其外形为圆柱筒性，且转动床体和反应腔室内壁之间具有适宜的空间，形成环状空间，用于容纳气体，在转动床体2内部设置有柱形空筒21，柱形空筒21内固定设置有液体喷淋装置3，该液体喷淋装置3的液体输入口与所述液相进料管12连通，所述转动床体2连接有驱动电机4，该驱动装置位于反应器壳体1外部，且处于转动床体2的下方，转动床体2和驱动电机4的输出轴连接。

其中，参见图2，喷淋装置3由输液管31、蜗壳件32和管堵33三大部分构成；其中，输液管31用于喷淋液体的输送，其下端由管堵33进行封堵，防止底端发生液体外流，而蜗壳件32间隔串联套装于输液管31的外部，其中蜗壳件32和输液管31之间可通过固定件36（螺栓）进行连接，且在蜗壳件32与所述输液管31之间具有容纳空腔34，同时，在输液管31的侧壁上设置有与所述容纳空腔34连通的通孔311，使输液管31中输入的喷淋液体可以通过通孔311流入容纳空腔34中，而容纳空腔34的具体结构为，参见图4，沿喷淋液体流动方向，包括依次连接的直筒段341、收缩段342、喉管343和扩张段344，且所述直筒段341、收缩段342、喉管343和扩张段344的内表面均开设有螺旋线斜槽。

该旋转床反应器，将需要进行气液传质的液体和气体分别通过液相进料管和气相进料管分别进入反应腔室和喷淋装置内，转动床体在驱动电机的驱动下进行高速旋转，同时带动喷淋装置进行旋转，将从喷淋装置中喷淋出的液体通过反应床的侧壁与反应腔室内的气体进行传质反应，将传质反应后的气体和液体分别通过气相排料管和液相排料管排出，反应结束。而喷淋装置，在输液管上串联分布若干蜗壳件，在蜗壳件与输液管之间设有容纳空腔，且输液管的管壁上设置有与容纳空腔连通的通孔，因此，从输液管的输入端输入的液体会通过管壁上的小孔流入容纳空腔内的直筒段，又在直筒段内形成旋转流态，再经过收缩段形成加速，流经喉管进入扩张段，通过扩张段实现分散，由于在直筒段、收缩段、喉管和扩张段内表面均开设有螺旋线斜槽，因此可以形成液相分散呈螺旋线流态的喷淋分散区域，避免了液滴在转动物体内表面上的撞击喷溅；由于输液管上串联分布若干蜗壳件，共同构成喷淋服务域为柱状表面的液相分散效果，避免了输液管对喷淋线路的阻挡导致的局部区域无液相分散的问题，该喷淋装置的喷淋服务域参见图3为柱状。

为了进一步提高该旋转床反应器中喷淋装置的液相分离效果，提高喷淋出液相的螺旋效果，作为技术方案的改进，所述螺旋线斜槽的螺旋升角为5°～80°，同时为了避免发生碰撞的问题发生，更加适用于转动物体，作为技术方案的改进，所述螺旋线斜槽为三角形，其螺旋线斜槽的顶角为15°～60°，优选30°～45°，槽深为1mm～8mm，优选2mm～3mm。

为了提高喷淋装置的液体分布均匀程度，作为技术方案的改进，参见图2，所述间隔串联套装于所述输液管31外部的各蜗壳件32之间的间距相等。

为了提高喷淋装置的喷淋效果，作为技术方案的改进，所述通孔311为水平设置，所述通孔311的轴向与所述输液管31的轴向垂直，该通孔11的个数可以根据需要进行设计，优选，通孔311的径向截面积总和为所述输液管31流通截面积的1/10~4/5，更为优选，通孔311的径向截面积总和为所述输液管31流通截面积的1/3~2/3。

上述喷淋装置的实施方案中，容纳空腔的设计对于输入液体进行液相分离起着至关重要的作用，为了进一步提高其液相分离的效果，作为技术方案的改进，将直筒段341的轴向高度设计为所述通孔311直径长度的1~5倍，优选为2~3倍。为了提高收缩段和扩张段分别对液体的加速和分散作用，作为技术方案的改进，参见图4，将收缩段342的收缩角度α与所述扩张段344的扩张角度β设计为相等，优选，12°≤α≤110°、12°≤β≤110°。同时，喉管343处流通总截面积优选设计为所述输液管31流通截面积的1/10~4/5，更优选为1/3～2/3 。

本实用新型的具体实施方式是按照递进的形式进行撰写，主要着重强调各个实施方案的不同之处，其相似部分可以相互参见，不影响技术问题的解决以及技术效果的产生。

Claims (10)

1.一种旋转床反应器，其特征在于，包括：

反应器壳体（1），其内部设置有反应腔室（11），所述反应器壳体（1）上还设置有液相进料管（12）以及与所述反应腔室（11）连通的液相出料管（13）、气相进料管（14）和气相出料管（15），所述反应腔室（11）内设置有转动床体（2），所述转动床体（2）内部设置有柱形空筒（21），所述柱形空筒（21）内固定设置有液体喷淋装置（3），所述液体喷淋装置（3）的液体输入口与所述液相进料管（12）连通，所述转动床体（2）连接有驱动电机（4）；

所述喷淋装置（3）包括：输液管（31）、蜗壳件（32）和管堵（33）；其中，所述管堵（33）封堵于所述输液管（31）的下端，所述蜗壳件（32）间隔串联套装于所述输液管（31）的外部，且所述蜗壳件（32）与所述输液管（31）之间具有容纳空腔（34），所述输液管（31）的侧壁上设置有与所述容纳空腔（34）连通的通孔（311），所述容纳空腔（34）沿喷淋液体流动方向，包括依次连接的直筒段（341）、收缩段（342）、喉管（343）和扩张段（344），且所述直筒段（341）、收缩段（342）、喉管（343）和扩张段（344）的内表面均开设有螺旋线斜槽。

2.按照权利要求1所述旋转床反应器，其特征在于：所述螺旋线斜槽的螺旋升角为5°～80°。

3.按照权利要求1所述旋转床反应器，其特征在于：所述螺旋线斜槽为三角形。

4.按照权利要求1所述旋转床反应器，其特征在于：所述螺旋线斜槽的顶角为15°～60°，槽深为1mm～8mm。

5.按照权利要求1所述旋转床反应器，其特征在于：所述间隔串联套装于所述输液管（31）外部的各蜗壳件（32）之间的间距相等。

6.按照权利要求1所述旋转床反应器，其特征在于：所述通孔（311）为水平设置，所述通孔（311）的轴向与所述输液管（31）的轴向垂直。

7.按照权利要求1所述旋转床反应器，其特征在于：所述通孔（311）的径向截面积总和为所述输液管（31）流通截面积的1/10~4/5。

8.按照权利要求1所述旋转床反应器，其特征在于：所述直筒段（341）的轴向高度为所述通孔（311）直径长度的1~5倍。

9.按照权利要求1所述旋转床反应器，其特征在于：所述收缩段（342）的收缩角度α与所述扩张段（344）的扩张角度β相等，且所述收缩角度α和所述扩张角度β均满足以下要求：

12°≤α≤110°、12°≤β≤110°。

10.按照权利要求1所述旋转床反应器，其特征在于：所述喉管（43）处流通总截面积为所述输液管（1）流通截面积的1/10~4/5。