專(zhuān)利名稱(chēng)：多層折流式超重力旋轉(zhuǎn)床裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氣液接觸設(shè)備，尤其是一種多層折流式超重力旋轉(zhuǎn)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(xué)反應(yīng)及納米材料制備等氣液接觸場(chǎng)合。
背景技術(shù)：
超重力場(chǎng)旋轉(zhuǎn)床的特點(diǎn)是體積小，被譽(yù)為化工設(shè)備中的“晶體管”。在本發(fā)明作出之前，現(xiàn)有技術(shù)的超重力場(chǎng)旋轉(zhuǎn)床大部分為整個(gè)轉(zhuǎn)子一起轉(zhuǎn)動(dòng)，氣體和液體在遠(yuǎn)大于重力的離心力下，在轉(zhuǎn)子內(nèi)逆流接觸?，F(xiàn)有的旋轉(zhuǎn)床轉(zhuǎn)子內(nèi)部的結(jié)構(gòu)有很多種，但主要是金屬絲網(wǎng)等多孔介質(zhì)填料和板式填料。由于氣液相在填料內(nèi)的接觸時(shí)間過(guò)短，不利于氣液相間接觸傳質(zhì)，液體難以均勻分布造成氣液短路或液體形成溝流，使傳質(zhì)效率下降。由于轉(zhuǎn)子隨軸轉(zhuǎn)動(dòng)，故現(xiàn)有的旋轉(zhuǎn)床很難實(shí)現(xiàn)單個(gè)旋轉(zhuǎn)床連續(xù)精餾操作中的中間加料問(wèn)題，要進(jìn)行連續(xù)精餾操作至少要有兩個(gè)旋轉(zhuǎn)床。
另外，中國(guó)專(zhuān)利01134321.4所公開(kāi)的超重力場(chǎng)旋轉(zhuǎn)床，僅適于較小通量的氣液場(chǎng)合使用，氣相出口和液相入口相對(duì)復(fù)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(gè)轉(zhuǎn)子，氣液相接觸還不夠充分。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理、使用效果好的多層折流式超重力旋轉(zhuǎn)床裝置。
本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題采用的技術(shù)方案；這種多層折流式超重力旋轉(zhuǎn)床裝置，包括殼體，殼體下端設(shè)有氣相入口和液相出口，殼體上端面上設(shè)有氣相出口和液相入口，殼體中心設(shè)有兩端貫穿殼體的轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)軸上串聯(lián)連接有由上到下呈層狀排列的一組轉(zhuǎn)子，殼體上還設(shè)有與折流圈通道相通的中間進(jìn)料口。該轉(zhuǎn)子由與轉(zhuǎn)軸固定連接的動(dòng)折流盤(pán)、與殼體固定連接的靜折流盤(pán)組成，動(dòng)折流圈和靜折流圈分別固定連接在動(dòng)折流盤(pán)和靜折流盤(pán)上。一組同心且直徑各異的動(dòng)折流圈、靜折流圈相對(duì)而設(shè)構(gòu)成曲折的折流圈通道，并在轉(zhuǎn)子下端的兩側(cè)設(shè)有第一通道口，轉(zhuǎn)子上端的中心設(shè)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(zhuǎn)子的第二通道口與氣相出口、液相入口相通；最下層轉(zhuǎn)子的第一通道口與氣相入口、液相出口相通；其余轉(zhuǎn)子的第二通道口與上一層轉(zhuǎn)子的第一通道口相通。
本發(fā)明有益的效果是1、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、合理、緊湊。氣相出口和液相入口分開(kāi)設(shè)置，使用和加工更方便。2、殼體內(nèi)設(shè)有多組層狀分布的轉(zhuǎn)子，增加單臺(tái)設(shè)備的傳質(zhì)能力。3、在靜折流圈的中心孔處設(shè)置引流管，以便將靜折流盤(pán)上側(cè)的液體引流至動(dòng)折流盤(pán)的最內(nèi)圈。4、動(dòng)折流圈使用了上部具有一定開(kāi)孔率的小孔板圈，其功能是，對(duì)氣相而言，增大了氣相的流通面積同時(shí)降低了氣相流通阻力；對(duì)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(dòng)圈的較上部外側(cè)，又被高速旋轉(zhuǎn)的動(dòng)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(yè)窗式的動(dòng)折流圈使用效果與開(kāi)孔相似)


圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例1的動(dòng)折流圈部分放大結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明實(shí)施例2的動(dòng)折流圈部分放大結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明實(shí)施例3的動(dòng)折流圈部分放大結(jié)構(gòu)示意圖；圖中1—?jiǎng)诱哿鞅P(pán)，1-1—?jiǎng)诱哿魅Γ?-1-1—通孔，2—?dú)庀嗳肟冢?—中間進(jìn)料口，3-1—進(jìn)料管，4—靜折流盤(pán)，4-1—靜折流圈，5—?dú)庀喑隹冢?—引流管，7—液相入口，8—?dú)んw，9—液相出口，10—轉(zhuǎn)軸，11—第一通道口，12—第二通道口，13—折流圈通道，。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明實(shí)施例1如圖1和圖2所示這種多層折流式超重力旋轉(zhuǎn)床裝置，包括殼體8，殼體8下端設(shè)有氣相入口2和液相出口9，殼體8上端面上設(shè)有氣相出口5和液相入口7，殼體8中心設(shè)有兩端貫穿殼體8的轉(zhuǎn)軸10，轉(zhuǎn)軸10上串聯(lián)連接有由上到下呈層狀排列的三層轉(zhuǎn)子。該轉(zhuǎn)子由與轉(zhuǎn)軸10固定連接的動(dòng)折流盤(pán)1、與殼體8固定連接的靜折流盤(pán)4組成，靜折流盤(pán)4搭接于殼體8內(nèi)壁的搭板上，動(dòng)折流圈1-1和靜折流圈4-1分別固定連接在動(dòng)折流盤(pán)1和靜折流盤(pán)4上。一組同心且直徑各異的動(dòng)折流圈1-1、靜折流圈4-1相對(duì)而設(shè)構(gòu)成曲折的折流圈通道13，動(dòng)折流圈1-1圈壁的上部開(kāi)有一組圓孔。在轉(zhuǎn)子下端的兩側(cè)設(shè)有第一通道口11，轉(zhuǎn)子上端的中心設(shè)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(zhuǎn)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(zhuǎn)子的第一通道口11與氣相入口2、液相出口9相通；其余轉(zhuǎn)子的第二通道口12與上一層轉(zhuǎn)子的第一通道口11相通。第一通道口11由動(dòng)折流盤(pán)1兩側(cè)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(pán)4所開(kāi)的中心孔形成。第二通道口12設(shè)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(cè)都設(shè)有中間進(jìn)料口3，其中一側(cè)的中間進(jìn)料口3與第一通道口11相通，通過(guò)第一通道口11與折流圈通道13相通。另外一側(cè)的中間進(jìn)料口3通過(guò)進(jìn)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(jìn)入，首先進(jìn)入底層轉(zhuǎn)子，通過(guò)第一通道口11進(jìn)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(zhuǎn)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(guò)氣相出口5流出殼體8外。液體則從液相入口7進(jìn)入，以與氣體相反的路徑流動(dòng)，最后從液相出口9排出。在氣體、液體流動(dòng)的過(guò)程中，在高速旋轉(zhuǎn)的動(dòng)折流盤(pán)1作用下，氣液充分接觸。
本發(fā)明的工作原理為；1)、用于精餾時(shí)。由再沸器出來(lái)的氣體從氣相入口2進(jìn)入殼體8內(nèi)腔，首先通過(guò)第一通道口11進(jìn)入底層轉(zhuǎn)子，再沿著動(dòng)折流盤(pán)1、靜折流盤(pán)4、動(dòng)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(jìn)行“S”形折流式流動(dòng)，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(guò)氣相出口5進(jìn)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(jìn)入，以與氣體相反的路徑通過(guò)折流圈通道13，在折流圈通道13中被高速旋轉(zhuǎn)的同心動(dòng)折流圈1-1壁板反復(fù)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(jìn)行傳質(zhì)，液體通過(guò)液相出口9進(jìn)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(jìn)料口3進(jìn)入靜折流盤(pán)4上側(cè)又通過(guò)引流管6進(jìn)入動(dòng)折流盤(pán)中心，也可以通過(guò)進(jìn)料管3-1穿過(guò)靜折流盤(pán)4進(jìn)入折流圈通道13，參與氣體、液體進(jìn)行傳質(zhì)和傳熱，原料可以是液體、氣體或氣液混合物。
由于本發(fā)明的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)采用動(dòng)靜同心折流圈相間排列，液體從轉(zhuǎn)子中心向轉(zhuǎn)子邊緣運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，由同心動(dòng)折流圈1-1帶動(dòng)液體轉(zhuǎn)動(dòng)，沿著折流圈向上運(yùn)動(dòng)，液體表面不斷更新，在同心旋轉(zhuǎn)動(dòng)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(qiáng)大的撞擊力和剪切力的作用下，被粉碎成大量的細(xì)小液滴，在重力作用下向下運(yùn)動(dòng)，與上升的氣流逆流接觸，由于液滴非常細(xì)小，比表面積大，而且是粉碎后露出的新表面，因此，在這一過(guò)程中，氣液接觸非常充分，且極大地降低了傳質(zhì)阻力和增加了傳質(zhì)系數(shù)。氣液在轉(zhuǎn)子中經(jīng)過(guò)多次反復(fù)的逆流接觸，可達(dá)到非常高的傳質(zhì)效率。本發(fā)明以甲醇—水為物系，在轉(zhuǎn)速為1000r/min的實(shí)際精餾應(yīng)用中，已達(dá)到的指標(biāo)及生產(chǎn)能力如下甲原料質(zhì)量濃度為70％，成品出料質(zhì)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(shí)。氣體從氣相入口2進(jìn)入各層轉(zhuǎn)子的折流圈通道由外向內(nèi)進(jìn)行“S”形折流式流動(dòng)，并最后通過(guò)氣相出口5排出；液體從液相入口7進(jìn)入各層轉(zhuǎn)子的折流圈通道13，被高速旋轉(zhuǎn)的同心動(dòng)折流圈1-1壁板反復(fù)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(jìn)行傳質(zhì)。液體最后通過(guò)液相出口9排出。
本發(fā)明由于液體在轉(zhuǎn)子經(jīng)歷了運(yùn)動(dòng)—粉碎、靜止—運(yùn)動(dòng)的數(shù)次反復(fù)過(guò)程，不但增加了傳質(zhì)的面積，而且適當(dāng)延長(zhǎng)了氣液在轉(zhuǎn)子內(nèi)的停留時(shí)間，其理論塔板數(shù)得到大幅提高，有極大的實(shí)用價(jià)值。
3)、在用于氣—液化學(xué)反應(yīng)生成液體或液體與氣體時(shí)。氣體從氣相入口2進(jìn)入各層轉(zhuǎn)子的折流圈通道由外向內(nèi)進(jìn)行“S”形折流式流動(dòng)并與從折流圈通道由內(nèi)向外進(jìn)行“S”形折流式流動(dòng)的液體反應(yīng)物進(jìn)行反應(yīng)，生成的液體反應(yīng)物通過(guò)折流圈通道由內(nèi)向外進(jìn)行流動(dòng)，最后通過(guò)液相出口9排出本裝置，生成氣體反應(yīng)物由外向內(nèi)流動(dòng)，并最后通過(guò)氣相出口5排出本裝置；液體反應(yīng)物從液相入口7進(jìn)入各層轉(zhuǎn)子的折流圈通道，被高速旋轉(zhuǎn)的同心動(dòng)折流圈1-1壁板反復(fù)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(jìn)行反應(yīng)、傳質(zhì)和傳熱，生成的液體反應(yīng)物通過(guò)液相出口9排出。
本發(fā)明由于液體在轉(zhuǎn)子經(jīng)歷了運(yùn)動(dòng)—粉碎、靜止—運(yùn)動(dòng)的數(shù)次反復(fù)過(guò)程，不但增加了傳質(zhì)、傳熱及反應(yīng)接觸面積，而且適當(dāng)延長(zhǎng)了氣液在轉(zhuǎn)子內(nèi)的反應(yīng)時(shí)間，對(duì)于一些由傳質(zhì)速率控制的化學(xué)反應(yīng)可顯著提高反應(yīng)速度。
實(shí)施例2，如圖3所示與實(shí)施例1的不同之處在于所述的動(dòng)折流圈1-1圈壁的上部設(shè)有一組百頁(yè)窗結(jié)構(gòu)，百頁(yè)窗的開(kāi)口方向可以是順時(shí)針?lè)较蛞部梢允悄鏁r(shí)針?lè)较颉?br> 實(shí)施例3，如圖4所示與實(shí)施例1的不同之處在于所述的動(dòng)折流圈1-1圈壁的上部設(shè)有一組百頁(yè)窗結(jié)構(gòu)和開(kāi)有一組圓孔。
權(quán)利要求
1.一種多層折流式超重力旋轉(zhuǎn)床裝置，包括殼體(8)，殼體(8)下端設(shè)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(shè)有氣相出口(5)和液相入口(7)，殼體(8)中心設(shè)有兩端貫穿殼體(8)的轉(zhuǎn)軸(10)，轉(zhuǎn)軸(10)上串聯(lián)連接有由上到下呈層狀排列的一組轉(zhuǎn)子，殼體(8)上還設(shè)有與折流圈通道(13)相通的中間進(jìn)料口(3)；2)、該轉(zhuǎn)子由與轉(zhuǎn)軸(10)固定連接的動(dòng)折流盤(pán)(1)、與殼體(8)固定連接的靜折流盤(pán)(4)組成，動(dòng)折流圈(1-1)和靜折流圈(4-1)分別固定連接在動(dòng)折流盤(pán)(1)和靜折流盤(pán)(4)上；3)、一組同心且直徑各異的動(dòng)折流圈(1-1)、靜折流圈(4-1)相對(duì)而設(shè)構(gòu)成曲折的折流圈通道(13)，并在轉(zhuǎn)子下端的兩側(cè)設(shè)有第一通道口(11)，轉(zhuǎn)子上端的中心設(shè)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(zhuǎn)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(zhuǎn)子的第一通道口(11)與氣相入口(2)、液相出口(9)相通；其余轉(zhuǎn)子的第二通道口(12)與上一層轉(zhuǎn)子的第一通道口(11)相通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層折流式超重力旋轉(zhuǎn)床裝置，其特征是所述第一通道口(11)由動(dòng)折流盤(pán)(1)兩側(cè)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(pán)(4)所開(kāi)的中心孔形成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的多層折流式超重力旋轉(zhuǎn)床裝置，其特征是所述第二通道口(12)設(shè)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(quán)利要求1所述的多層折流式超重力旋轉(zhuǎn)床裝置，其特征是所述中間進(jìn)料口(3)通過(guò)進(jìn)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(quán)利要求1所述的多層折流式超重力旋轉(zhuǎn)床裝置，其特征是所述的動(dòng)折流圈(1-1)的圈壁上開(kāi)有一組通孔(1-1-1)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的多層折流式超重力旋轉(zhuǎn)床裝置，其特征是所述的動(dòng)折流圈(1-1)圈壁的上部開(kāi)有一組圓孔。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的多層折流式超重力旋轉(zhuǎn)床裝置，其特征是所述的動(dòng)折流圈(1-1)圈壁的上部設(shè)有一組百頁(yè)窗結(jié)構(gòu)，百頁(yè)窗的開(kāi)口方向可以是順時(shí)針?lè)较蛞部梢允悄鏁r(shí)針?lè)较颉?br> 8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的多層折流式超重力旋轉(zhuǎn)床裝置，其特征是所述的動(dòng)折流圈(1-1)圈壁的上部設(shè)有一組百頁(yè)窗結(jié)構(gòu)和開(kāi)有一組圓孔。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種多層折流式超重力旋轉(zhuǎn)床裝置，包括殼體，殼體中心設(shè)有兩端貫穿殼體的轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)軸上串聯(lián)連接有由上到下呈層狀排列的一組轉(zhuǎn)子，殼體上還設(shè)有與折流圈通道相通的中間進(jìn)料口。該轉(zhuǎn)子由與轉(zhuǎn)軸固定連接的動(dòng)折流盤(pán)、與殼體固定連接的靜折流盤(pán)組成，動(dòng)折流圈和靜折流圈分別固定連接在動(dòng)折流盤(pán)和靜折流盤(pán)上。一組同心且直徑各異的動(dòng)折流圈、靜折流圈相對(duì)而設(shè)構(gòu)成曲折的折流圈通道，并在轉(zhuǎn)子下端的兩側(cè)設(shè)有第一通道口，轉(zhuǎn)子上端的中心設(shè)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。本發(fā)明有益的效果是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、合理、緊湊；殼體內(nèi)設(shè)有多組層狀分布的轉(zhuǎn)子，增加單臺(tái)設(shè)備的傳質(zhì)能力。氣液相通量增大，液相不易返混。
文檔編號(hào)B01D3/14GK1686591SQ20051004914
公開(kāi)日2005年10月26日 申請(qǐng)日期2005年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月24日
發(fā)明者計(jì)建炳, 徐之超, 俞云良, 王定海 申請(qǐng)人:浙江工業(yè)大學(xué)