专利名称：一种具有中间进料的且内置液体收集再分布器的超重力旋转填料床装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种气液接触传质设备，尤其涉及一种具有中间进料的且内置液体收集再分布器的超重力旋转填料床装置，可广泛用于化工、制药、冶金、轻工等行业的精馏、吸收、汽提等过程。
背景技术：
超重力旋转填料床是英国帝国化学工业公司(ICI)于20世纪80年代初提出的一种新型气液传质设备。它利用高速旋转的转子形成远大于重力的离心力场。进入转子的液体在强大离心力作用下被分散破碎，形成细小的液滴、液丝和液膜。液体高分散和高湍动，导致气液界面急速更新，并且液体与气体以极大的相对速度在转子填料中逆向接触，极大的强化传质过程。超重力旋转填料床的传质系数比传统塔器提高I 2个数量级，可将塔器体积缩小10倍以上。当超重力旋转填料床直径增大时，在转子填料中流动的液体不可避免的发生壁流和沟流，导致旋转填料床内的气液接触不良，从而传质效率下降。另外，由于超重力旋转填料床转子高速旋转，在单个超重力旋转床无法实现连续精馏操作中的中间进料，要连续精馏操作至少需要两台超重力旋转床。这对超重力旋转填料床工业精馏的应用带来极大的限制。中国专利CN01134321.4公开了折流式超重力旋转床。折流式超重力旋转床的转子由一组同心且直径各异的动折流圈和静折流圈相互嵌套组成。在与静折流圈固定的静盘的任意位置设置中间进料口，实现连续精馏过程的中间进料，在单台设备实现整个连续精馏过程。但由于气体需要在动折流圈和静折流圈构成的S形通道中进行折流式的流动，导致气体压降大。中国专利CN201110153297.1公开了分段进液强化转子端效应的超重力旋转床装置。该专利把超重力旋转床转子的填料层分成多段沿转轴径向并列分布的环形填料，在每两段相邻的圆环填料层之间分布有进液喷淋管，每段环形填料与腔体压盖之间都布置动密封装置，从而实现分段进液和中间进料。该专利采用静止的中间进液喷淋管，故需要在每段环形填料与腔体压盖之间都布置动密封装置，导致结构复杂，设备可靠性下降。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种具有中间进料的且内置液体收集再分布器的超重力旋转填料床装置，在超重力旋转填料床内部内置液体收集再分布器，改善了转子内的液体分布；同时采用转动的中间进料管，在普通单转子旋转填料床上实现中间进料，具有结构复杂，设备可靠性好的优 点。本发明的目的是通过如下技术方案来完成的，它主要包括壳体、电机、转轴、转子、静盘、导液管、液体收集再分布器、中间进料支管、中间进料总管、中间进料管和转子支撑框架；该壳体上设有气体进口、气体出口、液体进口和液体出口，所述的转轴位于壳体中心，与电机和转子相连接，电机通过转轴带动转子高速旋转；所述的电机位于壳体中心上方，由壳体上方的凸台支撑，该凸台与电机间设有轴承；壳体内部下方设静止的转子支撑框架以支撑转子重量，并使转子转动平稳；转子支撑框架上的圆形导轨上开设凹槽，转子的动盘下方安装有若干个滚轮，高速旋转的转子带动滚轮在凹槽内部滚动；在转子内部设置液体收集再分布器，把转子分成转子外端和转子内端，液体收集再分布器与若干中间进料支管连接，这些若干中间进料支管随转子一起转动，并且在转子中心下方汇合成转动的中间进料总管，而与壳体固定的中间进料管静止不动，转动的中间进料总管与静止的中间进料管在转子中心下方采用对接管机械密封连接；液体通过静盘上的导液管进入转子中心，再通过导液管壁上开设的多排出液孔喷射到转子内缘。作为优选，所述的转子支撑框架以焊接的方法或螺栓紧固的方法固定在壳体内部下方壁面上的支腿上。作为优选，所述的转子支撑框架，其圆形导轨的直径是转子外直径的1/100 I倍。作为优选，所述的转子的动盘下方安装的滚轮数目为2—10000个。作为优选，所述的液体收集再分布器以焊接的方式或螺栓紧固的方式固定在转子的动盘上。作为优选，所述的液体收集再分布器由外凸形集液圈、升气管、集液管、盘管和布液管组成，若干个集液管固定连接在外凸形集液圈外侧，盘管固定连接集液管，若干个布液管固定连接在盘管上。作为优选，所述的外凸形集液圈，其外凸的形状既可以是夹角，角度O 180°，也可以是规则或不规 则的圆弧形。作为优选，所述的升气管底部固定在外凸形集液圈内侧，升气管顶部固定有盖帽，升气管的横截面是圆形、正方形、三角形等任意形状，其数目为2 20000个；升气管直径或当量直径为转子外直径的1/10000 1/2。作为优选，所述的布液管管壁开设有若干个出液小孔，出液小孔的形状为圆形、正方形、三角形等任意形状，出液小孔的直径是布液管直径的1/1000 1/2 ;布液管的横截面是圆形、正方形、三角形等任意形状，布液管直径或当量直径为转子外直径的1/10000 1/2。作为优选，所述的转子的中间进料管有若干中间进料支管，与液体收集再分布器的若干集液管固定连接。本发明的有益效果为:1、在普通单转子旋转填料床上实现中间进料，从而在单台单转子旋转填料床上实现整个中间进料连续精馏过程，故本发明具有重大意义；2、在旋转填料床转子内部设液体收集再分布器，能有效改善转子内的液体分布，提高旋转床传质效率。
图1是本发明的结构示意图。图2是图1的转子支撑框架的A向示意图。
图3是图1的B局部放大图。图4是液体收集再分布器的结构示意图。图5是图4的俯视结构示意图。图6是本发明用于中间进料连续精馏过程的系统流程图。附图中的标号分别为:1、转子；2、动盘；3、静盘；4、导液管；5、气体出口 ；6、壳体；
7、离心液环；8、出液孔；9、凸台；10、电机；11、轴承；12、转轴；13、转子内缘；14、转子内端；15、转子外端内缘；16、转子外端；17、气体出口 ；18、转子外缘；19、气体进口 ；20、液体出口 ；21、液体收集再分布器；22、中间进料支管；23、中间进料管；24、对接管机械密封；25、中间进料总管；26、转子支撑框架；27、支腿；28、导轨；29、凹槽；30、滚轮；31、外凸形集液圈；32、盖帽；33、升气管；34、集液管；35、布液管；36、盘管；37、出液小孔；38、全凝器；39、产品液流量计；40、回流液流量计；41、旋转填料床；42、再沸器；43、塔釜产品储罐；44、塔顶产品储罐；45、原料储罐；46、原料液 流量计。
具体实施例方式下面将结合附图对本发明做详细的介绍:如附图1、2、3所示，本发明主要包括壳体6、电机10、转轴12、转子1、静盘3、导液管4、液体收集再分布器21、中间进料支管22、中间进料总管25、中间进料管23和转子支撑框架26 ;该壳体6上设有气体进口 19、气体出口
5、液体进口 17和液体出口 20，所述的转轴12位于壳体6中心，与电机10和转子I相连接，电机10通过转轴12带动转子I高速旋转；所述的电机10位于壳体6中心上方，由壳体6上方的凸台9支撑，该凸台9与电机10间设有轴承11 ;壳体6内部下方设静止的转子支撑框架26以支撑转子I重量，并使转子I转动平稳；该转子I高度为100mm，转子外径为500mm，转子I中填充拉西环、鲍尔环、Θ环、丝网等各种散装填料或规整填料。转子I和静盘3之间采用离心液环7动密封。转子支撑框架26上的圆形导轨28上开设凹槽29，转子I的动盘2下方安装有若干个滚轮30，高速旋转的转子I带动滚轮30在凹槽29内部滚动；在转子I半径170MM处设置液体收集再分布器21，把转子I分成转子外端16和转子内端14，液体收集再分布器21与4根中间进料支管22连接，4根中间进料支管22分别与4个集液管34固定连接。这4根转动的中间进料支管22在转子I中心下方汇合成转动的中间进料总管25，而与壳体6固定的中间进料管23静止不动，转动的中间进料总管25与静止的中间进料管23在转子I中心下方采用对接管机械密封24连接；液体通过静盘3上的导液管4进入转子I中心，再通过导液管4壁上开设的多排出液孔8喷射到转子内缘13。所述的转子支撑框架26以焊接的方法或螺栓紧固的方法固定在壳体I内部下方壁面上的支腿27上。所述的转子支撑框架26，其圆形导轨28的直径是转子I外直径的1/100 I倍。所述的转子I的动盘2下方安装的滚轮30数目为2—10000个。所述的液体收集再分布器21以焊接的方式或螺栓紧固的方式固定在转子I的动盘2上。如附图4、5所示，所述的液体收集再分布器21由外凸形集液圈31、升气管33、集液管34、盘管36和布液管35组成，4个直径20丽的集液管34固定连接在外凸形集液圈31外侧，盘管36固定连接集液管34，12个直径10丽的布液管35固定连接在盘管36上。所述的外凸形集液圈31，其外凸的形状既可以是夹角，角度O 180°，也可以是规则或不规则的圆弧形。70个直径2(MM的升气管33底部固定在外凸形集液圈31内侧，升气管33顶部固定有盖帽32，升气管33的横截面是圆形、正方形、三角形等任意形状，其数目为2 20000个；升气管33直径或当量直径为转子外直径的1/10000 1/2。所述的布液管35管壁开设有6个直径为1.5MM的出液小孔37，出液小孔37的形状为圆形、正方形、三角形等任意形状，出液小孔37的直径是布液管35直径的1/1000 1/2 ;布液管35的横截面是圆形、正方形、三角形等任意形状，布液管35直径或当量直径为转子I外直径的1/10000 1/2。所述的转子I的中间进料管23有若干中间进料支管22，与液体收集再分布器21的若干集液管34固定连接。图6是具有中间进料的且内置液体收集再分布器的超重力旋转填料床用于中间进料连续精馏过程的系统流程图。具有中间进料的且内置液体收集再分布器的旋转填料床41、与再沸器42、全凝器38、原料储罐45、塔顶产品储罐44和塔釜产品储罐43组成中间进料连续精馏系统。旋转填料床41的中间进料管23连接原料储罐45，旋转填料床41的液体出口和气体进口连接再沸器42，再沸器42连接塔釜产品储罐43，旋转填料床41的气体出口连接全凝器38，全凝器38连接旋转填料床41的液体进口和塔顶产品储罐44。在原料储罐45中的原料液在泵的作用下，经原料液流量计46计量后，由旋转填料床41的中间进料管23进入旋转填料床41的转子内。原料液在离心力作用下形成极细小的液滴、液丝和液膜，向转子外缘流动，从旋转填料床41的液体出口流出，进入再沸器42。再沸器42通加热蒸汽，一部分液体汽化形成汽体。另外一部分液体作为塔釜产品，进入塔釜产品储罐43。汽体从气体进口 19进入旋转填料床41底部。在压力作用下，汽体由转子外缘向内缘流动，与液体逆流接触进行传质传热，气液快速达到平衡。汽体到达转子外端内缘15，依次穿过布液管35，盘管36，集液管34，通过集液圈31上的升气管33进入转子内端14。汽体继续径向向内流动，从转子内缘13流出，通过气体出口 5流出旋转填料床41。然后汽体进入全凝器38，在全凝器38中汽体全部冷凝成液体。冷凝液体一部分回流，经回流液流量计40与液体进口 17进入旋转填料床41的转子内缘。另外一部分冷凝液体作为塔顶产品，经产品液流量计39进入塔顶产品罐44。进入旋转填料床41转子内缘的液体在离心力作用下从转子内缘径向向外流动。到达液体收集再分布器21后，液体被集液圈31收集，然后进入与集液圈31连接·的集液管34，再进入盘管36和布液管35。通过布液管35管壁上开设的出液小孔37，液体喷射到转子外端内缘15。在离心力作用下，液体进入转子外端16，并继续径向向外流动。由于液体被收集后重新分布，故液体在转子外端16的轴向和周向上获得良好的均匀分布，气液接触更充分，气液传质效率进一步提高。液体最终由液体出口 20排出，重新进入再沸器42。
权利要求
1.一种超重力旋转填料床装置，主要包括壳体(6)、电机(10)、转轴(12)、转子(I)、静盘(3)、导液管(4)、液体收集再分布器(21)、中间进料支管(22)、中间进料总管(25)、中间进料管(23)和转子支撑框架(26);该壳体(6)上设有气体进口( 19)、气体出口(5)、液体进口(17)和液体出口(20)，其特征还在于:所述的转轴(12)位于壳体(6)中心，与电机(10)和转子(I)相连接，电机(10)通过转轴(12)带动转子(I)高速旋转；所述的电机(10)位于壳体(6)中心上方，由壳体(6)上方的凸台(9)支撑,该凸台(9)与电机(10)间设有轴承(11);壳体(6)内部下方设静止的转子支撑框架(26)以支撑转子(I)重量，并使转子(I)转动平稳；转子支撑框架(26)上的圆形导轨(28)上开设凹槽(29)，转子(I)的动盘(2)下方安装有若干个滚轮(30)，高速旋转的转子(I)带动滚轮(30)在凹槽(29)内部滚动；在转子(O内部设置液体收集再分布器(21)，把转子(I)分成转子外端(16)和转子内端(14)，液体收集再分布器(21)与若干中间进料支管(22)连接，这些若干中间进料支管(22)随转子(1)一起转动，并且在转子(I)中心下方汇合成转动的中间进料总管(25)，而与壳体(6)固定的中间进料管(23)静止不动，转动的中间进料总管(25)与静止的中间进料管(23)在转子(I)中心下方采用对接管机械密封(24 )连接；液体通过静盘(3 )上的导液管(4 )进入转子(I)中心，再通过导液管(4)壁上开设的多排出液孔(8)喷射到转子内缘(13)。
2.根据权利要求1所述的超重力旋转填料床装置，其特征在于:所述的转子支撑框架(26)以焊接的方法或螺栓紧固的方法固定在壳体(I)内部下方壁面上的支腿(27)上。
3.根据权利要求1所述的超重力旋转填料床装置，其特征在于:所述的转子支撑框架(26)，其圆形导轨(28)的直径是转子(I)外直径的1/100 I倍。
4.根据权利要求1所述的超重力旋转填料`床装置，其特征在于:所述的转子(I)的动盘(2)下方安装的滚轮(30)数目为2—10000个。
5.根据权利要求1所述的超重力旋转填料床装置，其特征在于:所述的液体收集再分布器(21)以焊接的方式或螺栓紧固的方式固定在转子(I)的动盘(2)上。
6.根据权利要求1所述的超重力旋转填料床装置，其特征在于:所述的液体收集再分布器(21)由外凸形集液圈(31)、升气管(33)、集液管(34)、盘管(36)和布液管(35)组成，若干个集液管(34)固定连接在外凸形集液圈(31)外侧，盘管(36)固定连接集液管(34)，若干个布液管(35)固定连接在盘管(36)上。
7.根据权利要求6所述的超重力旋转填料床装置，其特征在于:所述的外凸形集液圈(31)，其外凸的形状既可以是夹角，角度O 180°，也可以是规则或不规则的圆弧形。
8.根据权利要求6所述的超重力旋转填料床装置，其特征在于:所述的升气管(33)底部固定在外凸形集液圈(31)内侧，升气管(33)顶部固定有盖帽(32)，升气管(33)的横截面是圆形、正方形、三角形等任意形状，其数目为2 20000个；升气管(33)直径或当量直径为转子外直径的1/10000 1/2。
9.根据权利要求6所述的超重力旋转填料床装置，其特征在于:所述的布液管(35)管壁开设有若干个出液小孔(37)，出液小孔(37)的形状为圆形、正方形、三角形等任意形状，出液小孔(37)的直径是布液管(35)直径的1/1000 1/2 ;布液管(35)的横截面是圆形、正方形、三角形等任意形状，布液管(35)直径或当量直径为转子(I)外直径的1/10000 1/2。
10.根据权利要求1或6所述的超重力旋转填料床装置，其特征在于:所述的转子(I)的中间进料管(23)有若干中间进料支管(22)，与液体收集再分布器(21)的若干集液管(34)固 定连接。
全文摘要
本发明涉及一种具有中间进料的且内置液体收集再分布器的超重力旋转填料床装置，所述的液体收集再分布器置于转子内部，随转子一起高速转动，液体收集再分布器的外凸形集液圈内侧固定许多升气管；与液体收集再分布器一起转动的中间进料总管和与旋转床壳体固定的静止的中间进料管在转子中心下方采用对接管机械密封连接，旋转填料床壳体外面的料液通过静止的中间进料管和转动的中间进料总管进入液体收集再分布器，进而进入转子。本发明的有益效果为1、在普通单转子旋转填料床上实现中间进料，从而在单台单转子旋转填料床上实现整个中间进料连续精馏过程；2、在旋转填料床转子内部设液体收集再分布器，能有效改善转子内的液体分布，提高旋转床传质效率。
文档编号B01D3/30GK103239885SQ20131015673
公开日2013年8月14日 申请日期2013年4月27日 优先权日2013年4月27日
发明者李育敏, 卢永生, 计建炳, 刘学军, 俞云良 申请人:浙江工业大学