。
[0025]填料转子中心的液体分布器是环形套管，套于转轴之上，每个液体分布器上对称开4列孔。
[0026]填料定子与壳体间距占壳体直径的0.59^10%,比填料转子与壳体的间距小，静止不动的填料定子上方安装有锥形圆筒，锥形圆筒与壳体一起构成集液槽11，锥形圆筒的底部连接填料定子的外缘。
[0027]液体出口管7的顶部与壳体5底部齐平。
[0028]气体进口管15伸进壳体5底部，气体进口管15的顶部高出壳体底部，进气管进入壳体的一端安装有挡板，在气体进口管末端也设置有挡板，挡板之前的气体进口管上开有一组格栅孔14。
[0029]转轴16的上下两端与壳体连接的部分均通过轴承座进行动密封。
[0030]气体出口管位于多级错流旋转填料床的上端，与最上层转子之间留有一定的空间，气体出口管上可以再连接一个除雾器，也可以直接将壳体上端换成旋流板式除雾器，以消除烟气中的雾沫夹带。
[0031]以下，以三级为例，如图1所示，包括三级填料转子和两级填料定子。
[0032]填料转子和填料定子的填料分别由转子填料支撑和定子填料支撑进行支撑，填料支撑为中间开孔的不锈钢板或支撑筋，支撑筋可以为斜叶片或直条筋。三个填料转子的填料支撑与转轴16焊接连为一体，两个填料定子的填料支撑与壳体5内壁焊接连为一体。
[0033]填料转子中心的液体分布器是一种环形套管，套在转轴上，每个液体分布器上对称开开4列孔。
[0034]填料定子与壳体5间距占壳体直径的0.5°/『10%，填料定子与壳体的间距比填料转子与壳体的间距小。静止不动的填料定子上方安装有锥形圆筒，锥形圆筒与壳体一起构成集液槽，锥形圆筒的底部连接填料定子的外缘，集液槽作用是收集来自上方的带有颗粒的吸收液，使浆液沿壳壁往下流，防止堵塞定子填料。
[0035]液体出口管7安装在壳体的底端，不伸进壳体内部，收集所有沿壳体内壁流下来的液体排出。
[0036]气体进口管15安装在壳体的下部，并伸进壳体一定的距离，避免液体倒灌。进气管进入壳体一端安装有挡板，在气体进口管末端也设置有挡板，挡板之前的气体进口管上开有一组格栅孔14，可实现烟气在转子下方的初次分布，避免直吹转子填料和气体短路。
[0037]转轴16的上下两端与壳体连接的部分均通过轴承座进行动密封，轴承座包括密封圈和轴封等部件。
[0038]转轴16下端装有被动皮带轮17，可连接皮带由电机带动旋转，转速可通过变频器来调节。
[0039]工作状态下，液体从两个进液管分别通过液体分布器喷洒进入高速旋转的填料，液体受到填料的高速剪切作用，成为微米级的液膜、液滴、液丝，气体从进口管受到格栅的初次分布，进入高速旋转的转子，受到高速剪切之后螺旋上升，通过中间静止的定子时再次受到其中填料的剪切，得到了气体的再分布，最后气体通过上一层高速旋转的转子第三次受到高速剪切，以此类推。最后，从转子甩出的液体被旋转床的外壳截获并沿壳壁流下，从置于下面的排液管排出，而气体则通过旋转床顶部的排气管排出。当处理气量小的时候，需要的液量也小，可以只在下方的液体进口管通入液体，上边的若干层填料可同时充当除雾器的作用。
[0040]该过程相对单一转子的旋转填料床，气体受到多级填料的剪切和分布。在旋转填料床中，气体作为连续相，受到多次剪切，与离散的液体接触面积更大，加快了气液界面更新速率，对气膜控制的传质过程很有利，从而达到强化气相传质的目的；气体和液体之间错流接触，转子直径小，气量大，床层内气速较高，不易发生液泛，更适用于大通量的场合。
[0041]与现有技术对比:
[0042]以磷酸钠缓冲溶液吸收SO2为例，采用直径50mm，高2m，装填高度1.66m的Θ环填料塔。在适宜实验条件pH=5.5~6、空塔气速0.7 m/s，液气比L/G=(4?5)L/m3、磷酸浓度(1.5-2) mol/L、下，进口气体SO2浓度彡12g/m 3时，脱硫率达99%。此时填料塔的气相体积传质系数为87.6mol/m3.S。
[0043]使用转子内径066mm、外径0260mm、轴向高度20mm的逆流旋转填料床，在磷酸浓度为1.5mol/L、空床气速0.8m/s、液气比L/G为2.3L/m3、pH值为5.64、超重力因子(与转速有关)为80、进口气体SO2浓度< 12g/m 3的条件下，脱硫率达到99%左右，此时逆流旋转填料床的气相体积传质系数为1428.6 mol/m3.s，是填料塔的16.3倍。
[0044]使用本实用新型的三级错流旋转填料床进行同一反应，在磷酸浓度1.5mol/L、pH值为5.7、空床气速达3.5 m/s、液气比L/G=2.5 L/m3、超重力因子80~120、进口气体S02&度彡12g/m3时，脱硫率达到99.2%左右，气相体积传质系数为5000~9500mol/ (m 3.s)，是填料塔的50~108倍，是逆流旋转填料床的4-7倍。说明多级错流旋转填料床比逆流旋转填料床更适用于大通量、受气膜传质控制的吸收过程。
[0045]具体实施例效果如下:
[0046]1.当磷酸浓度为1.5mol/L、pH为5.5、空床气速2.6m/s、液气比L/G=2.5 L/m3、超重力因子80、进口气体SO2浓度5700 mg/m3时，脱硫率达到99.6%。气相体积传质系数为5751.2 mol/ (m3.s)。
[0047]2.当磷酸浓度为1.5mol/L、pH为6、空床气速3.5m/s、液气比L/G=2.5 L/m3、超重力因子80、进口气体SO2浓度5700 mg/m 3时，脱硫率达到99.2%。气相体积传质系数为7997.6 mol/ (m3.s)。
[0048]3.当磷酸浓度为1.5mol/L、pH为6.5、空床气速4.5m/s、液气比L/G=2.5 L/m3、超重力因子80、进口气体SO2浓度5700 mg/m3时，脱硫率达到99.1%。气相体积传质系数为9685.1 mol/ (m3.s)。
【主权项】
1.一种多级错流旋转填料床传质与反应设备，其特征在于包括旋转床壳体(5)、转轴(16)以及两个或者两个以上可以高速旋转的填料转子和一个或者一个以上静止的填料定子，填料转子与填料定子交替安装、自上而下同轴设置、以填料转子始、以填料转子终，填料转子中心都设置有液体分布器，液体分布器与各自的进液管连接，旋转床壳体(5 )顶部连接排气管(I)、底部连接液体出口管(7)和气体进口管(15)。
2.根据权利要求1所述的多级错流旋转填料床传质与反应设备，其特征在于所述的填料定子与旋转床壳体(5)相连，填料转子与转轴(16)相连，转轴(16)下端装有被动皮带轮(17)连接驱动电机。
3.根据权利要求2所述的多级错流旋转填料床传质与反应设备，其特征在于排气管(I)与最上层的填料转子之间留有空间，排气管上设置除雾机构。
4.根据权利要求3所述的多级错流旋转填料床传质与反应设备，其特征在于所述的填料转子和填料定子由填料支撑组件进行支撑，填料支撑为中间开孔的不锈钢板或支撑筋，支撑筋为斜叶片或直条筋；填料转子的填料支撑与转轴(16)焊接连为一体，填料定子的填料支撑与壳体(5)内壁焊接连为一体。
5.根据权利要求4所述的多级错流旋转填料床传质与反应设备，其特征在于填料转子中心的液体分布器是环形套管，套于转轴之上，每个液体分布器上对称开4列孔。
6.根据权利要求5所述的多级错流旋转填料床传质与反应设备，其特征在于填料定子与壳体间距占壳体直径的0.59^10%,比填料转子与壳体的间距小，静止不动的填料定子上方安装有锥形圆筒，锥形圆筒与壳体一起构成集液槽(11)，锥形圆筒的底部连接填料定子的外缘。
7.根据权利要求6所述的多级错流旋转填料床传质与反应设备，其特征在于液体出口管(7)的顶部与壳体(5)底部齐平。
8.根据权利要求7所述的多级错流旋转填料床传质与反应设备，其特征在于气体进口管(15)伸进壳体(5)底部，气体进口管(15)的顶部高出壳体底部，进气管进入壳体的一端安装有挡板，在气体进口管末端也设置有挡板，挡板之前的气体进口管上开有一组格栅孔(14)。
9.根据权利要求8所述的多级错流旋转填料床传质与反应设备，其特征在于转轴(16)的上下两端与壳体连接的部分均通过轴承座进行动密封。
【专利摘要】本实用新型属于传质反应设备的技术领域，具体是一种多级错流旋转填料床传质与反应设备，解决了现有超重力设备强化气相传质作用弱、气体处理能力低等问题。其包括旋转床壳体、转轴以及两个及其两个以上可以高速旋转的填料转子和一个或一个以上静止的填料定子，填料转子与填料定子交替安装，填料转子中心都设置有液体分布器，液体分布器与进液管连接，旋转床壳体顶部连接排气管、底部连接液体出口管和气体进口管。本实用新型气体与液体错流接触，可以减小填料层的径向尺寸，不易产生液泛，特别适用于处理大气量的传热、传质与反应过程。
【IPC分类】B01J19-18, B01D3-30, B01D53-18, B01J10-00
【公开号】CN204320287
【申请号】CN201420704908
【发明人】袁志国, 刘有智, 焦纬洲, 祁贵生, 栗秀萍, 张巧玲, 申红艳, 罗莹, 高璟, 宋卫
【申请人】中北大学
【公开日】2015年5月13日
【申请日】2014年11月22日