专利名称：复合填料式逆流型超重力旋转床装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种强化气液传质、传热与反应过程的设备，尤其涉及一种复合填料式逆流型超重力旋转床装置。
背景技术：
超重力旋转床，又称超重机(Higee)，是自20世纪80年代发展起来的一种新兴气液传质设备。由于它极大的强化了传质过程和微观混合过程，显示出许多传统设备所完全不具备的优点，因此，被认为是强化传递和多相反应过程的一项突破性技术，被誉为“化学工业的晶体管”。超重力旋转床的主要结构包括壳体、转子和液体分布器，设备的核心部分是转子。超重力旋转床的转子结构主要是填料式结构，如中国专利CN1059105A、CN1062098A所公开的转子结构，填料式转子结构的旋转床具有气液间的相分离效果好、传质效率高、处理量相对较大的优点，但设备结构较为复杂、不易安装、压降高。同时由于采用填料式转子结构，使得转子质量较大，不利于转子的长期稳定运转及多转子串联使用，限制了其在精馏领域的应用。此外，液相在填料中的分散效果受液体的初始分布影响大，存在沟流和壁流现象，严重影响传质效果。而非填料式转子结构的旋转床在一定程度上改善了填料式旋转床的不足之处，如中国专利CN2581060Y所公开的碟片式结构、中国专利CN1686591A所公开的折流式结构，具有结构简单、安装容易、转子重量较轻、可多转子串联使用、液相分散效果好的优点，但缺乏填料式转子对气液间良好的相分离效果及传质效率闻的优点。中国专利CN101549274A公开了一种超重力旋转床装置，其转子中的填充层是由填料层与叶片层沿径向呈同心环形式间隔排列组成，转子中的叶片层可以调控液体流动方向，但对液体没有起到良好的相分散作用，且结构较为复杂、不易安装，在转子运转过程中叶片层还可能会出现变形问题。中国专利CN101254357A公开了一种同心圈逆流型超重力旋转床装置，旋转床转子的气液接触原件为一系列带有筛孔的同心旋转圈，虽然能对液体起到良好的分散作用，但缺乏填料式转子对气液间良好的相分离效果及传质效率高的优点。总的来看，现有的专利技术没有处理好气液间良好的相分离与液相均匀分散的矛盾，且没有较好的解决传质效率、设备压降、处理量、转子运转稳定性之间的平衡问题，极大的限制了超重力旋转床的广泛应用。
实用新型内容有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种复合填料式逆流型超重力旋转床装置，以处理好气液间良好的相分离与液相均匀分散的矛盾，能保证转子内气液间具有良好的相分离效果，又使得液相分散均匀，气相流动阻力小且传质效率高。为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案[0009]一种复合填料式逆流型超重力旋转床装置，包括壳体、转子、液体分布器和转轴，所述壳体的上端面设有气体出口和液体进口，壳体的下端设有液体出口，壳体的侧壁上设有气体进口 ；所述转子设置在壳体的内部，包括旋转盘、压盖和设置在旋转盘与压盖之间的填充层；所述旋转盘与转轴的上端固定连接，所述转轴的下端延伸出壳体；在所述压盖与壳体的上端面之间设有将壳体内空间与气体出口隔离的第一动密封结构，在所述转轴与壳体的下端之间设有第二动密封结构；所述液体分布器设置在所述转子的中心处，经管线与液体进口固定连接；其中，所述填充层包括环状的填料层和带有筛孔的同心圈，所述同心圈的上、下两端分别固定在压盖与旋转盘上，并且所述填料层和同心圈沿旋转盘的径向呈同心圆形式间隔布置。优选地，间隔布置的填料层与同心圈之间的间距相同，为10-50mm。优选地，所述填充层的最内层和最外层均为填料层。优选地,所述同心圈上的筛孔直径为l_2mm。优选地，所述筛孔与同心圈的上、下端之间的距离至少为10mm。优选地，所述液体分布器由内管和套在内管外的外管组成，所述内管一端闭合，另一端与液体进口连通，所述外管的两端闭合，所述内管和外管的侧壁上均设有开孔，所述内管上开孔的直径大于外管上开孔的直径。优选地，所述内管上的开孔直径为2 4mm，所述外管上的开孔直径为O. 5 1. 5mm。优选地，所述旋转盘下设有多根拉筋，所述拉紧通过键连接的方式固定在转轴上。优选地，所述多根拉筋为4-10根。由上述技术方案可见，本实用新型提供的复合填料式逆流型超重力旋转床装置，具有以下优点(I)转子采用复合填料式结构，包括填料层和同心圈，利用环状的填料层来实现气液间良好的相分离效果，而利用带有筛孔的同心圈来实现液相分散均匀，使得气液间的传质效率高，且气相流动阻力小，设备压降低；(2)液体分布器采用内管和外管的结构设计，使得液体进入转子时具有良好的初始分布，避免出现液体沟流和壁流现象；(3)与填料式旋转床相比，转子质量轻且运转稳定性好，结构更加简单、紧凑、合理，设备易于制造加工。
图1为本实用新型提供的超重力旋转床装置的结构示意图；图2为图1中同心圈的一种实施方式的结构示意图；图3为图1中液体分布器的一种实施方式的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型进行说明，但本实用新型并不限于此。如图1所示，本实用新型提供的超重力旋转床装置，包括壳体4、转子9、液体分布器8和转轴14，所述壳体4的上端面设有气体出口 5和液体进口 6，所述壳体的下端面设有液体出口 12，所述壳体4的侧壁上设有气体进口 I。所述转子9设置在壳体4的内部，包括旋转盘10、压盖15和设置在旋转盘10与压盖15之间的填充层。所述旋转盘10与转轴14的上端固定连接，比如在旋转盘10下设有多根拉筋11，通过键连接的方式固定在转轴14上，使转子9可以通过转轴14的带动在壳体4内旋转，优选地，所述多根拉筋可以是4-10根；所述转轴14的下端延伸出壳体4外。在所述压盖15与壳体4的上端面之间设有将壳体4内空间与气体出口 5隔离的第一动密封结构7，使壳体4内气体只有通过填充层才能到达气体出口 5 ;在所述转轴14与壳体4的下端之间设有第二动密封结构13。所述液体分布器8设置在所述转子9的中心处，经管线与液体进口 6固定连接，使进入液体分布器8的液体可以在分布均匀后进入填充层。所述填充层包括环状的填料层2和带有筛孔的同心圈3，所述同心圈3的上、下两端分别固定在压盖15与旋转盘10上，并且所述填料层2和同心圈3沿旋转盘10的径向呈同心圆形式间隔布置。所述填料层2可以是波纹碟片式填料或其它规整填料。优选地，间隔布置的填料层2与同心圈3之间的间距相同，为10-50mm。优选地，所述填充层的最内层和最外层均为填料层2，以充分利用壳体4内的空间。如图2所示，在本实用新型的一个优选的实施方式中，所述同心圈3上的筛孔31直径为l_2mm，以保证在液体充分分散的前提下，使得压降不会过大。所述筛孔31与同心圈3的上、下端之间的距离至少为10mm，以防止同心圈3因筛孔31在高速旋转下发生变形或毁坏。在其它实施方式中，所述同心圈3上的筛孔31还可以替换为条缝、或者是条缝与孔的组合。如图3所示，在本实用新型的一个优选的实施方式中，所述液体分布器8由内管81和外管82组成，所述内管81的一端闭合，另一端与液体进口 6连通，所述外管82的两端闭合。所述内管81和外管82的侧壁上均设有开孔，所述内管81上开孔的直径大于外管82上开孔的直径。优选地，所述内管81上的开孔直径为2 4mm，所述外管82上的开孔直径为O. 5 1. 5_。在其它实施方式中，所述液体分布器8可以替换为安装有喷嘴的进液管，或直接开孔的进液管等。 采用本实用新型提供的超重力旋转床装置，气体从气体进口管I进入壳体4内，在压差的作用下进入转子9最外缘的环状填料层2内，然后通过环状填料层2与同心圈3之间的环形空间、同心圈3，最后从气体出口管5排出壳体4。液体从液体进口管6进入液体分布器8的内管81，经内管81的开孔喷射到外管82上，由外管82上尺寸更小的开孔先均匀的喷射到相邻的填料层2内，并与气体逆流、充分接触，随后在离心力作用下被甩到相邻的同心圈3上，在碰撞后产生粒径更小的液滴，从而再次对液体进行分散，分散后的液体在离心力的作用下经筛孔喷射到下一个填料层，如此往复，最后由转子最外缘的填料层甩出，经壳体收集，从液体出口管排出。这样，在转子内流动的过程中，气液两相实现了多次的逆流接触，完成传质过程。
权利要求1.一种复合填料式逆流型超重力旋转床装置，包括壳体、转子、液体分布器和转轴，所述壳体的上端面设有气体出口和液体进口，壳体的下端设有液体出口，壳体的侧壁上设有气体进口 ；所述转子设置在壳体的内部，包括旋转盘、压盖和设置在旋转盘与压盖之间的填充层；所述旋转盘与转轴的上端固定连接，所述转轴的下端延伸出壳体；在所述压盖与壳体的上端面之间设有将壳体内空间与气体出口隔离的第一动密封结构，在所述转轴与壳体的下端之间设有第二动密封结构；所述液体分布器设置在所述转子的中心处，经管线与液体进口固定连接； 其特征在于，所述填充层包括环状的填料层和带有筛孔的同心圈，所述同心圈的上、下两端分别固定在压盖与旋转盘上，并且所述填料层和同心圈沿旋转盘的径向呈同心圆形式间隔布置。
2.如权利要求1所述的超重力旋转床装置，其特征在于，间隔布置的填料层与同心圈之间的间距相同，为10-50mm。
3.如权利要求1或2所述的超重力旋转床装置，其特征在于，所述填充层的最内层和最外层均为填料层。
4.如权利要求1所述的超重力旋转床装置，其特征在于，所述同心圈上的筛孔直径为l-2mm。
5.如权利要求4所述的超重力旋转床装置，其特征在于，所述筛孔与同心圈的上、下端之间的距离至少为10mm。
6.如权利要求1所述的超重力旋转床装置，其特征在于，所述液体分布器由内管和套在内管外的外管组成，所述内管一端闭合，另一端与液体进口连通，所述外管的两端闭合，所述内管和外管的侧壁上均设有开孔，所述内管上开孔的直径小于外管上开孔的直径。
7.如权利要求6所述的超重力旋转床装置，其特征在于，所述内管上的开孔直径为2 4mm,所述外管上的开孔直径为O. 5 1. 5mm。
8.如权利要求6所述的超重力旋转床装置，其特征在于，所述旋转盘下设有多根拉筋，所述拉紧通过键连接的方式固定在转轴上。
9.如权利要求8所述的超重力旋转床装置，其特征在于，所述多根拉筋为4-10根。
专利摘要本实用新型涉及一种复合填料式逆流型超重力旋转床装置，包括壳体、转子、液体分布器和转轴，壳体上有气体进、出口和液体进、出口；转子设置在壳体的内部，包括旋转盘、压盖和设置在旋转盘与压盖之间的填充层；旋转盘与转轴的上端固定连接，转轴的下端延伸出壳体；所述液体分布器设置在所述转子的中心处，经管线与液体进口固定连接；填充层包括环状的填料层和带有筛孔的同心圈，所述同心圈的上、下两端分别固定在压盖与旋转盘上，并且所述填料层和同心圈沿旋转盘的径向呈同心圆形式间隔布置。本实用新型在保证转子内气液间具有良好的相分离效果的同时，又使得液相分散均匀，气相流动阻力小且传质效率高。
文档编号B01D3/30GK202860157SQ20122054225
公开日2013年4月10日 申请日期2012年10月23日 优先权日2012年10月23日
发明者史聪, 袁炜, 罗春桃 申请人:神华集团有限责任公司, 神华宁夏煤业集团有限责任公司