恒定通道式旋转填料床传质与反应设备的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于超重力场中反应、传质技术领域，具体涉及一种恒定通道式旋转填料 床传质与反应设备。
【背景技术】
[0002] 旋转填料床是一种利用超重力技术的新型传质与反应设备，具有传质效率高、液 泛低、能耗低、设备集约化等优点的新技术。超重力条件下，重力加速度g很大，两相接触的 动力因素即浮力因子△ (p g)很大，流体相对滑移速度大，巨大的剪切应力克服了表面张 力，使相界面快速更新，液体伸展出巨大的相际接触表面，从而极大地强化传质过程。在油 田注水脱氧（石油化工，1994，23: 807-812)、废气中SOjPH2S的脱除（CN 101037630)、 纳米材料的制备（CN 1636944)、除尘过程（CN 2650859)和生化反应过程的强化（生物化学 工程，1991，122-128)等方面已经得到广泛研究和应用。
[0003] 大量的公开资料表明，旋转填料床中存在气液分布不均的现象，如图1所示。 这主要是因为现有的旋转填料床气液流通截面是变化的（CN 1059105, CN 1156639， CN 1116125, CN 101125263, CN 101254355, CN1415396, CN 1686591， CN 101229502， CN 101229503， CN 101234261， CN 101254356, CN 101254357， CN 101890250A， CN 101898047A)，以气液逆流式传统旋转填料床（CN 1020036)为例，气体的流通截面积是一 个缩小的过程，而液体的截面积是一个扩大的过程，这种变化造成了填料内部流体分布不 均。这会造成以下影响：（1)填料利用率低，多数填料上未发生气液交互传质、反应；（2)部 分气体从液体分布不均形成的空隙中溢出，影响传质性能，仅能强化液相传质系数；（3)填 料用量大，运行转动惯量大，不利于设备的放大与维护。
【发明内容】
[0004] 本发明为了克服上述现有技术的不足，提供了一种恒定通道式旋转填料床传质与 反应设备。解决了现有超重力反应与传质设备存在的以下技术难题：（1)填料利用率低，多 数填料上未发生气液传质、反应；（2)部分气体从液体分布不均形成的空隙中溢出，影响传 质性能，仅能强化液相传质系数；（3)填料用量大，运行转动惯量大，不利于设备的放大与 维护。
[0005] 本发明由如下技术方案实现：一种恒定通道式旋转填料床传质与反应设备，包括 壳体上布设气体进口、气体出口、液体进口、液体出口，液体进口下端连接液体分布器；壳体 底部安设电机，电机转轴与壳体相连处设置静密封，电机转轴端部连接填料，填料顶部与壳 体之间设动密封；所述填料为由填料A部分和填料B部分交替组成的同心圆环体；填料A部 分为气液流通通道，由若干六面立方体组成，填料A部分在径向方向内表面与外表面由金 属丝网缠绕，其余四个平面由金属平板组成，内部填充散装填料；填料B部分为扇形体的结 构支持件，五个平面均由金属平板组成。
[0006] 所述散装填料为鲍尔环、拉西环、弧鞍填料、矩鞍填料、金属环矩鞍中的任意一种。 所述填料A部分的横截面由内外两条圆弧与两条平行直线连结组成，内圆弧两端点连线与 相邻的直线形成的夹角Θ为45°-90°。
[0007] 与现有技术相比，本发明有如下特点： (1)气液分布明显改善，气液相传质系数均有提高。具体气液反应、传质过程主要包 括以下步骤（以逆流式说明）：首先，液体进入旋转的填料后，被强大的离心力迅速分散成 小液体。然后，被填料捕获的液滴，具有一定的切向速度，其小于ν=2 π rR(r表示填料半 径，R表示转速）。由于液体通道流通(填料A部分）截面积无变化，液体撞向其侧面的金 属挡板，一部分液体直接反溅雾化，被填充在填料A部分中的散装填料捕获，进一步分散； 另一部分聚集在填料A部分金属挡板上被甩出，然后被填充在填料A部分中的散装填料 捕获、分散。随后，液体与另一侧的金属挡板相撞，并一直重复此过程。液体经过多次壁 面碰撞雾化，以及填料剪切分散，增大了气液之间的接触面积，液相传质系数得到了增强， 并且气体与液体沿着截面积恒定通道(填料A部分）穿过填料，液体经过多次壁面碰撞雾 化，以及填料剪切分散，增大了气液之间的接触面积，液相传质系数得到了增强，并且气体 与液体沿着截面积恒定的通道(填料A部分）穿过填料，气体无法从液体形成的空隙中溢 出，气液间的交互作用增强，气相湍动增强，增大了气相传质系数。与已公开的旋转填料床 (CN 1059105, CN 1156639, CN 1116125, CN 101125263, CN 101254355, CN 1415396， CN 1686591， CN 101229502， CN 101229503， CN 101234261， CN 101254356, CN 101254357， CN 101890250A，CN 101898047A)在相同操作条件下相比，液相传质系数最低提高10%左 右，气相传质系数最低提尚了 26%左右；而大量的文献表明传统旋转填料床无法提尚气相 传质系数。
[0008] (2)散装填料用量仅为已公开旋转填料床的二分之一左右。减小了超重力设备的 成本，并且转动惯量减小显著，传动轴磨损情况得到改善，中试运行实验显示，运行寿命延 长60%。装置重量减小45%左右，电能消耗减小30%。
[0009] (3)本发明设备可以强化气膜控制过程，可以用于低浓度气体的吸收过程。
【附图说明】
[0010] 图1为现有旋转填料床中气液分布示意图；图2为本发明的气液并流恒定通道式 旋转填料床结构示意图；图3为本发明的气液逆流恒定通道式旋转填料床结构示意图；图4 为本发明填料结构的主视图；图5为发明填料结构的俯视图；图6为本发明所述填料中气 液分布不意图。
[0011] 图中：卜气体分布位置；2-液体分布位置；3-壳体；4-气体进口；5-气体出口； 6-液体进口；7-液体出口；8-液体分布器；9-电机；9. 1-电机转轴；10-静密封；11-填料； 11. 1-填料A部分；11. 2-填料B部分；12-动密封；13-碰撞饭溅区1 ; 14-碰撞反溅区2 ; 15-碰撞反溅区3 ; 16-碰撞反溅区4。
【具体实施方式】
[0012] -种恒定通道式旋转填料床传质与反应设备，包括壳体3上布设的气体进口 4、气 体出口 5、液体进口 6、液体出口 7,液体进口 6下端连接液体分布器8 ;壳体3底部安设电机 9,电机转轴（9. 1)与壳体3相连处设置静密封10,电机转轴9. 1端部连接填料11，填料11 顶部与壳体3之间设动密封12 ;所述填料为由填料A部分11. 1和填料B部分11. 2交替组 成的同心圆环体；填料A部分11. 1为气液流通通道，由若干六面立方体组成，填料A部分 11. 1在径向方向内表面与外表面