專利名稱：多層折流式超重力旋轉床裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種氣液接觸設備，尤其是一種多層折流式超重力旋轉床裝置，可廣泛地用于化工、石油化工、生物化工、制藥、冶金、輕工等行業(yè)的吸收、精餾、化學反應及納米材料制備等氣液接觸場合。
背景技術：
超重力場旋轉床的特點是體積小，被譽為化工設備中的“晶體管”。在本實用新型作出之前，現(xiàn)有技術的超重力場旋轉床大部分為整個轉子一起轉動，氣體和液體在遠大于重力的離心力下，在轉子內(nèi)逆流接觸。現(xiàn)有的旋轉床轉子內(nèi)部的結構有很多種，但主要是金屬絲網(wǎng)等多孔介質填料和板式填料。由于氣液相在填料內(nèi)的接觸時間過短，不利于氣液相間接觸傳質，液體難以均勻分布造成氣液短路或液體形成溝流，使傳質效率下降。由于轉子隨軸轉動，故現(xiàn)有的旋轉床很難實現(xiàn)單個旋轉床連續(xù)精餾操作中的中間加料問題，要進行連續(xù)精餾操作至少要有兩個旋轉床。
另外，中國專利01134321.4所公開的超重力場旋轉床，僅適于較小通量的氣液場合使用，氣相出口和液相入口相對復雜，液體容易返混，氣液相通量較低，壓降較大。另外，該裝置只有一個轉子，氣液相接觸還不夠充分。
實用新型內(nèi)容本實用新型要解決上述現(xiàn)有技術的缺點，提供一種結構簡單合理、使用效果好的多層折流式超重力旋轉床裝置。
本實用新型解決其技術問題采用的技術方案這種多層折流式超重力旋轉床裝置，包括殼體，殼體下端設有氣相入口和液相出口，殼體上端面上設有氣相出口和液相入口，殼體中心設有兩端貫穿殼體的轉軸，轉軸上串聯(lián)連接有由上到下呈層狀排列的一組轉子，殼體上還設有與折流圈通道相通的中間進料口。該轉子由與轉軸固定連接的動折流盤、與殼體固定連接的靜折流盤組成，動折流圈和靜折流圈分別固定連接在動折流盤和靜折流盤上。一組同心且直徑各異的動折流圈、靜折流圈相對而設構成曲折的折流圈通道，并在轉子下端的兩側設有第一通道口，轉子上端的中心設有第二通道口，第一通道口和第二通道口與折流圈通道相通，其中最上層轉子的第二通道口與氣相出口、液相入口相通；最下層轉子的第一通道口與氣相入口、液相出口相通；其余轉子的第二通道口與上一層轉子的第一通道口相通。
本實用新型有益的效果是1、結構簡單、合理、緊湊。氣相出口和液相入口分開設置，使用和加工更方便。2、殼體內(nèi)設有多組層狀分布的轉子，增加單臺設備的傳質能力。3、在靜折流圈的中心孔處設置引流管，以便將靜折流盤上側的液體引流至動折流盤的最內(nèi)圈。4、動折流圈使用了上部具有一定開孔率的小孔板圈，其功能是，對氣相而言，增大了氣相的流通面積同時降低了氣相流通阻力；對液相而言，液體被離心力從最下部的小孔中全部甩出，碰到靜折流圈后有一部分液體被飛濺回動圈的較上部外側，又被高速旋轉的動圈再次甩向靜折流圈；因此氣液相通量增大，液相不易返混。(百頁窗式的動折流圈使用效果與開孔相似)
圖1是本實用新型結構示意圖；圖2是本實用新型實施例1的動折流圈部分放大結構示意圖；圖3是本實用新型實施例2的動折流圈部分放大結構示意圖；圖4是本實用新型實施例3的動折流圈部分放大結構示意圖；圖中1-動折流盤，1-1-動折流圈，1-1-1-通孔，2-氣相入口，3-中間進料口，3-1-進料管，4-靜折流盤，4-1-靜折流圈，5-氣相出口，6-引流管，7-液相入口，8-殼體，9-液相出口，10-轉軸，11-第一通道口，12-第二通道口，13-折流圈通道。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明實施例1如圖1和圖2所示這種多層折流式超重力旋轉床裝置，包括殼體8，殼體8下端設有氣相入口2和液相出口9，殼體8上端面上設有氣相出口5和液相入口7，殼體8中心設有兩端貫穿殼體8的轉軸10，轉軸10上串聯(lián)連接有由上到下呈層狀排列的三層轉子。該轉子由與轉軸10固定連接的動折流盤1、與殼體8固定連接的靜折流盤4組成，靜折流盤4搭接于殼體8內(nèi)壁的搭板上，動折流圈1-1和靜折流圈4-1分別固定連接在動折流盤1和靜折流盤4上。一組同心且直徑各異的動折流圈1-1、靜折流圈4-1相對而設構成曲折的折流圈通道13，動折流圈1-1圈壁的上部開有一組圓孔。在轉子下端的兩側設有第一通道口11，轉子上端的中心設有第二通道口12，第一通道口11和第二通道口12與折流圈通道13相通，其中最上層轉子的第二通道口12與氣相出口5、液相入口7相通；最下層轉子的第一通道口11與氣相入口2、液相出口9相通；其余轉子的第二通道口12與上一層轉子的第一通道口11相通。第一通道口11由動折流盤1兩側與殼體8內(nèi)壁留出的空隙形成，所述第二通道口12由靜折流盤4所開的中心孔形成。第二通道口12設有引流管6，該引流管6下端通向第二通道口12的底部。殼體8兩側都設有中間進料口3，其中一側的中間進料口3與第一通道口11相通，通過第一通道口11與折流圈通道13相通。另外一側的中間進料口3通過進料管3-1與靜折流圈4-1中段的折流圈通道13相通。
氣體從氣相入口2進入，首先進入底層轉子，通過第一通道口11進入折流圈通道13，由外向內(nèi)流入，最后從中間的第二通道口12流出。從第二通道口12流出的氣體又流入上層轉子的第一通道口11，如此層層上升，最后從最上層的第二通道口12流出，通過氣相出口5流出殼體8外。液體則從液相入口7進入，以與氣體相反的路徑流動，最后從液相出口9排出。在氣體、液體流動的過程中，在高速旋轉的動折流盤1作用下，氣液充分接觸。
本實用新型的工作原理為；1)、用于精餾時。由再沸器出來的氣體從氣相入口2進入殼體8內(nèi)腔，首先通過第一通道口11進入底層轉子，再沿著動折流盤1、靜折流盤4、動折流圈1-1、靜折流圈4-1之間的折流圈通道13，由外向內(nèi)進行“S”形折流式流動，然后從中間的第二通道口12流出，到上一層的第一通道口11。如此層層上升，最后通過氣相出口5進入冷凝器冷凝，得到精餾產(chǎn)物C；部分冷凝液作為回流液從液相入口7進入，以與氣體相反的路徑通過折流圈通道13，在折流圈通道13中被高速旋轉的同心動折流圈1-1壁板反復甩向同心靜折流圈4-1壁板后粉碎成微小液滴和蒸氣逆流接觸，進行傳質，液體通過液相出口9進入再沸器加熱，精餾產(chǎn)物d以液體狀態(tài)從再沸器排出；原料可以從中間進料口3進入靜折流盤4上側又通過引流管6進入動折流盤中心，也可以通過進料管3-1穿過靜折流盤4進入折流圈通道13，參與氣體、液體進行傳質和傳熱，原料可以是液體、氣體或氣液混合物。
由于本實用新型的轉子結構采用動靜同心折流圈相間排列，液體從轉子中心向轉子邊緣運動的過程中，由同心動折流圈1-1帶動液體轉動，沿著折流圈向上運動，液體表面不斷更新，在同心旋轉動折流圈1-1上端液體被飛速拋出，帶有徑向速度和切向速度的液體撞擊在同心靜折流圈4-1上，液體在強大的撞擊力和剪切力的作用下，被粉碎成大量的細小液滴，在重力作用下向下運動，與上升的氣流逆流接觸，由于液滴非常細小，比表面積大，而且是粉碎后露出的新表面，因此，在這一過程中，氣液接觸非常充分，且極大地降低了傳質阻力和增加了傳質系數(shù)。氣液在轉子中經(jīng)過多次反復的逆流接觸，可達到非常高的傳質效率。本實用新型以甲醇—水為物系，在轉速為1000r/min的實際精餾應用中，已達到的指標及生產(chǎn)能力如下甲原料質量濃度為70％，成品出料質量濃度大于99.7％，廢液中甲醇含量小于0.5％，成品產(chǎn)量為500kg/h。
2)、用于吸收或脫吸時。氣體從氣相入口2進入各層轉子的折流圈通道由外向內(nèi)進行“S”形折流式流動，并最后通過氣相出口5排出；液體從液相入口7進入各層轉子的折流圈通道13，被高速旋轉的同心動折流圈1-1壁板反復甩向同心靜折流圈4-1壁板后粉碎成微小液滴和氣體逆流接觸，進行傳質。液體最后通過液相出口9排出。
本實用新型由于液體在轉子經(jīng)歷了運動—粉碎、靜止—運動的數(shù)次反復過程，不但增加了傳質的面積，而且適當延長了氣液在轉子內(nèi)的停留時間，其理論塔板數(shù)得到大幅提高，有極大的實用價值。
3)、在用于氣—液化學反應生成液體或液體與氣體時。氣體從氣相入口2進入各層轉子的折流圈通道由外向內(nèi)進行“S”形折流式流動并與從折流圈通道由內(nèi)向外進行“S”形折流式流動的液體反應物進行反應，生成的液體反應物通過折流圈通道由內(nèi)向外進行流動，最后通過液相出口9排出本裝置，生成氣體反應物由外向內(nèi)流動，并最后通過氣相出口5排出本裝置；液體反應物從液相入口7進入各層轉子的折流圈通道，被高速旋轉的同心動折流圈1-1壁板反復甩向同心靜折流圈4-1壁板后粉碎成微小液滴和氣體逆流接觸，進行反應、傳質和傳熱，生成的液體反應物通過液相出口9排出。
本實用新型由于液體在轉子經(jīng)歷了運動—粉碎、靜止—運動的數(shù)次反復過程，不但增加了傳質、傳熱及反應接觸面積，而且適當延長了氣液在轉子內(nèi)的反應時間，對于一些由傳質速率控制的化學反應可顯著提高反應速度。
實施例2，如圖3所示與實施例1的不同之處在于所述的動折流圈1-1圈壁的上部設有一組百頁窗結構，百頁窗的開口方向可以是順時針方向也可以是逆時針方向。
實施例3，如圖4所示與實施例1的不同之處在于所述的動折流圈1-1圈壁的上部設有一組百頁窗結構和開有一組圓孔。
權利要求1.一種多層折流式超重力旋轉床裝置，包括殼體(8)，殼體(8)下端設有氣相入口(2)和液相出口(9)，其特征是1)、殼體(8)上端面上設有氣相出口(5)和液相入口(7)，殼體(8)中心設有兩端貫穿殼體(8)的轉軸(10)，轉軸(10)上串聯(lián)連接有由上到下呈層狀排列的一組轉子，殼體(8)上還設有與折流圈通道(13)相通的中間進料口(3)；2)、該轉子由與轉軸(10)固定連接的動折流盤(1)、與殼體(8)固定連接的靜折流盤(4)組成，動折流圈(1-1)和靜折流圈(4-1)分別固定連接在動折流盤(1)和靜折流盤(4)上；3)、一組同心且直徑各異的動折流圈(1-1)、靜折流圈(4-1)相對而設構成曲折的折流圈通道(13)，并在轉子下端的兩側設有第一通道口(11)，轉子上端的中心設有第二通道口(12)，第一通道口(11)和第二通道口(12)與折流圈通道(13)相通，其中最上層轉子的第二通道口(12)與氣相出口(5)、液相入口(7)相通；最下層轉子的第一通道口(11)與氣相入口(2)、液相出口(9)相通；其余轉子的第二通道口(12)與上一層轉子的第一通道口(11)相通。
2.根據(jù)權利要求1所述的多層折流式超重力旋轉床裝置，其特征是所述第一通道口(11)由動折流盤(1)兩側與殼體(8)內(nèi)壁留出的空隙形成，所述第二通道口(12)由靜折流盤(4)所開的中心孔形成。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的多層折流式超重力旋轉床裝置，其特征是所述第二通道口(12)設有引流管(6)，該引流管(6)下端通向第二通道口(12)的底部。
4.根據(jù)權利要求1所述的多層折流式超重力旋轉床裝置，其特征是所述中間進料口(3)通過進料管(3-1)與靜折流圈(4-1)中段的折流圈通道(13)相通。
5.根據(jù)權利要求1所述的多層折流式超重力旋轉床裝置，其特征是所述的動折流圈(1-1)的圈壁上開有一組通孔(1-1-1)。
6.根據(jù)權利要求5所述的多層折流式超重力旋轉床裝置，其特征是所述的動折流圈(1-1)圈壁的上部開有一組圓孔。
7.根據(jù)權利要求5所述的多層折流式超重力旋轉床裝置，其特征是所述的動折流圈(1-1)圈壁的上部設有一組百頁窗結構，百頁窗的開口方向可以是順時針方向也可以是逆時針方向。
8.根據(jù)權利要求5所述的多層折流式超重力旋轉床裝置，其特征是所述的動折流圈(1-1)圈壁的上部設有一組百頁窗結構和開有一組圓孔。
專利摘要本實用新型涉及一種多層折流式超重力旋轉床裝置，包括殼體，殼體中心設有兩端貫穿殼體的轉軸，轉軸上串聯(lián)連接有由上到下呈層狀排列的一組轉子，殼體上還設有與折流圈通道相通的中間進料口。該轉子由與轉軸固定連接的動折流盤、與殼體固定連接的靜折流盤組成，動折流圈和靜折流圈分別固定連接在動折流盤和靜折流盤上。一組同心且直徑各異的動折流圈、靜折流圈相對而設構成曲折的折流圈通道，并在轉子下端的兩側設有第一通道口，轉子上端的中心設有第二通道口，第一通道口和第二通道口與折流圈通道相通。本實用新型有益的效果是結構簡單、合理、緊湊；殼體內(nèi)設有多組層狀分布的轉子，增加單臺設備的傳質能力。氣液相通量增大，液相不易返混。
文檔編號B01J19/28GK2768867SQ20052010068
公開日2006年4月5日 申請日期2005年2月24日 優(yōu)先權日2005年2月24日
發(fā)明者計建炳, 徐之超, 俞云良, 王定海 申請人:浙江工業(yè)大學