專利名稱:一種旋轉(zhuǎn)填料床用液體分布器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本實(shí)用新型涉及ー種安裝在旋轉(zhuǎn)填料床中的液體分布器,具體為ー種能使液體在徑向和軸向均能均勻分布在填料內(nèi)緣面的旋轉(zhuǎn)填料床用液體分布器。
背景技術(shù):
旋轉(zhuǎn)填料床是ー種新型的、利用填料旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心カ場來強(qiáng)化傳遞與反應(yīng)的設(shè)備。可廣泛應(yīng)用于石油、化工、制藥、火炸藥等行業(yè)的精餾、吸收、化學(xué)反應(yīng)及納米材料的制備等場合。旋轉(zhuǎn)填料床的基本結(jié)構(gòu)包括液體分布器和填料兩部分,基本工作原理是液體首先通過液體分布器噴灑在填料內(nèi)緣面,然后利用填料旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心カ使液體徑向流動,在流動過程中和氣體逆向,或同向,或錯(cuò)向接觸發(fā)生質(zhì)量、熱量傳遞,或微觀混合,或化學(xué)反 應(yīng)。在旋轉(zhuǎn)填料床中,氣體是連續(xù)相,液體是不連續(xù)相,因此,液體能否在填料中均勻分布,直接影響旋轉(zhuǎn)填料床的三傳一反性能。旋轉(zhuǎn)填料床通常采用的填料有波紋絲網(wǎng)填料、網(wǎng)狀金屬填料、金屬泡沫、拉西環(huán)、或多孔波紋板等專用填料,填料除了提供氣、液接觸的場所外,不能解決液體均勻分布的問題,因此,液體在填料內(nèi)緣面的均勻分布性是液體在填料中能否均勻分布的關(guān)鍵。液體是受液體分布器的作用噴灑在填料內(nèi)緣面,液體分布器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的好壞,影響液體在填料內(nèi)緣面的均勻分布性能,也就是說,液體分布器對液體能否在填料中均勻分布起著至關(guān)重要的作用,是旋轉(zhuǎn)填料床的核心組成部分。在旋轉(zhuǎn)填料床(內(nèi)設(shè)ー層填料)中,液體分布器一般為設(shè)置在設(shè)備內(nèi)腔中心的進(jìn)液管上的管狀結(jié)構(gòu),如早期的美國公開的專利US4382900離心氣液接觸裝置(圖I)、中國公開的專利CN1507940催化反應(yīng)的方法(圖2)、CN101254355平面網(wǎng)板填料式錯(cuò)流型超重力旋轉(zhuǎn)床及其應(yīng)用(圖3)、CN1116125錯(cuò)流旋轉(zhuǎn)床超重力場裝置(圖4)和CN1060415轉(zhuǎn)動布液式旋轉(zhuǎn)床裝置(圖5)。其中,圖I、圖2所示旋轉(zhuǎn)填料床中的液體分布器為靜止不動的,圖3、圖4、圖5中的所示的液體分布器為與填料一起旋轉(zhuǎn)的。圖I、圖2所示的液體分布器的優(yōu)點(diǎn)為從液體分布器中噴出的液體與填料發(fā)生較大的相對運(yùn)動,在填料內(nèi)緣不同軸向高度處,周向能得到均勻分布,但在軸向,液體依靠分布器上開孔的位置與數(shù)量決定,并且液體在分布器不同位置處所受的壓カ不同,液體噴出流速不同,流量亦不同,在軸向得不到均勻分布。圖3、圖4和圖5正好與圖I、圖2相反,由于分布器與填料同步高速旋轉(zhuǎn),從而使得液體獲得了較大的離心力,軸向不同小孔上液體流量的均勻性得到了改善,但由于分布器與填料不發(fā)生相對運(yùn)動,使得填料內(nèi)緣面周向的潤濕度受到分布器周向開孔數(shù)量的限制,分布器周向有幾個(gè)小孔,填料內(nèi)緣周向才產(chǎn)生相應(yīng)的幾個(gè)受液點(diǎn),周向均勻分布性大大下降。同時(shí),上述液體分布器還存在處理量小和只能用于單級旋轉(zhuǎn)填料床缺陷。為增大液體通量,中國相繼公開了專利CN101898047A —種帶盤管式轉(zhuǎn)動液體分布器的超重力旋轉(zhuǎn)床(圖6)和CN201752587U帶多層圓筒式轉(zhuǎn)動液體分布器的超重力旋轉(zhuǎn)床(圖7)。圖6從結(jié)構(gòu)上講,液體周向分布得到大大提高,但從液體流動力學(xué)的角度講,液體的軸向分布體現(xiàn)了不均勻性,在支管正前方,液體由于慣性作用噴出較多,而在支管上、下方,則噴出液體較少。同理,從理論上講,圖7所示,液體分布器中出液孔較多,而且逐層對液體進(jìn)行分布,但存在的不足是液體流動隨意性較大,沒有規(guī)律,很難控制其均勻。發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型為了解決現(xiàn)有旋轉(zhuǎn)填料床使用的液體分布器存在的液體處理量小、液體分布不均勻問題,提供了一種旋轉(zhuǎn)填料床用液體分布器。本實(shí)用新型由以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn),一種旋轉(zhuǎn)填料床用液體分布器,包括下盤片、波紋筒,波紋筒位于下盤片上,波紋筒的結(jié)構(gòu)由若干波紋單元并列連接組成,在波紋單元頂部設(shè)有阻液板,在波紋單元上設(shè)有出液孔,出液孔位于阻液板下方,在下盤片上設(shè)有同心的環(huán)形導(dǎo)流槽和徑向分布的輻射狀導(dǎo)流槽,輻射狀導(dǎo)流槽和波紋單元對應(yīng)。所述的波紋單元為階梯狀排列,所述的阻液板的高度漸變,所述的出液孔與下盤 片的距離漸變,在下盤片中部設(shè)有轉(zhuǎn)軸。所述的出液孔位于阻液板下方,所述的波紋單元為半圓筒,矩形槽,梯形槽,楔形槽等形狀,連續(xù)連接起來構(gòu)成波紋狀。本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)采用了波紋筒為分布器的核心部件。液體分布器的下盤片也是旋轉(zhuǎn)填料床固定填料的下盤片,液體分布器與填料同步旋轉(zhuǎn)。液體從進(jìn)液ロ流到下盤片上,在重力的作用下首先充滿同心環(huán)向的導(dǎo)流凹槽和輻射狀導(dǎo)流凹槽,達(dá)到均勻分布在下盤片上。然后,液體在離心力的作用下,沿著徑向輻射分布的導(dǎo)流凹槽均勻向四周甩出,并流到波紋筒的波紋單元處,受波紋單元的阻擋作用,液體被迫改變方向,沿著波紋筒的每一個(gè)波紋單元壁向上流動,設(shè)在波紋單元頂部的阻液板再次改變液體的流動方向,使液體通過出液孔徑向排出。由于設(shè)置在波紋筒側(cè)壁上的出液孔的分布高度不等而形成階梯狀,且出液孔數(shù)量較多,所以液體在軸向得到了均勻分布。從而使液體到達(dá)填料上著落點(diǎn)分布均勻。本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使液體在液體分布器中規(guī)范了流動路徑,形成了良好的周向、軸向分布,使液體能均勻噴灑在填料內(nèi)緣面,可有效提高液體在填料中的均勻分布性,強(qiáng)化填料的傳遞與反應(yīng)效果,進(jìn)而大大提高了設(shè)備的三傳一反性能。處理量大,適用范圍廣,能使液體在布液管中形成良好的初始周向和軸向分布的液體分布器。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單,液體處理量大,可用金屬、塑料或高分子材料加工,可應(yīng)用于單級旋轉(zhuǎn)填料床,也可用于多級旋轉(zhuǎn)填料床。可廣泛應(yīng)用于石油、化工、制藥、火炸藥等行業(yè)的精餾、吸收、化學(xué)反應(yīng)及納米材料的制備等場合。
圖1-7為現(xiàn)有的液體分布器的結(jié)構(gòu)示意圖8為本實(shí)用新型的立體結(jié)構(gòu)圖圖9為本實(shí)用新型的展開圖圖10本實(shí)用新型的俯視圖圖11為圖10的剖面圖圖12為本實(shí)用新型所述用液體分布器的旋轉(zhuǎn)填料床在精餾操作中的應(yīng)用圖13為本實(shí)用新型所述用液體分布器的旋轉(zhuǎn)填料床在吸收操作(氣體浄化)中的應(yīng)用圖中I-轉(zhuǎn)軸,2-下盤片,3-波紋筒,4-出液孔,5-輻射狀導(dǎo)流槽,6_環(huán)形導(dǎo)流槽,7-阻液板,8-動密封,9-氣液接觸區(qū),10-填料,11-液體進(jìn)ロ,12-液體出口,13-氣體進(jìn)ロ,14-氣體出ロ,15-殼體,16-上盤片,17、18-冷凝器,19-電磁加熱器,20-超重力裝置,21-緩沖及原料槽,22-產(chǎn)品槽,23-富液槽,24-再生貯液槽。
具體實(shí)施方式
一種旋轉(zhuǎn)填料床用液體分布器,如圖8所示意,包括下盤片2、波紋筒3,波紋筒3位于下盤片2上側(cè),波紋筒3的結(jié)構(gòu)由若干波紋單元并列連接組成,在波紋單元頂部設(shè)有阻液板7,在波紋單元上設(shè)有出液孔4,出液孔位4于阻液板7下方,在下盤片2上設(shè)有同心的環(huán)形導(dǎo)流槽6和徑向分布的輻射狀導(dǎo)流槽5,輻射狀導(dǎo)流槽5和波紋單元對應(yīng)。輻射狀導(dǎo)流槽5 —般深入到波紋單元內(nèi),以使液體流進(jìn)波紋單位的內(nèi)壁,波紋筒3的內(nèi)腔(或波紋筒3與轉(zhuǎn)軸I的空隙處)為液體進(jìn)ロ。如圖9所示意,所述的波紋筒3的波紋單元為階梯狀排列,所述的波紋單元為半圓筒,矩形槽,梯形槽,楔形槽等形狀,連續(xù)連接起來構(gòu)成波紋狀。所述的阻液板7的高度為階梯狀排列,所述的出液孔4與下盤片2的距離為階梯狀排列,如圖10,11所示意,在下盤片2中部設(shè)有轉(zhuǎn)軸1,環(huán)形導(dǎo)流槽6 —般為I 5個(gè),其數(shù)量根據(jù)液體處理量來定,處理量越大就需要越多。輻射狀導(dǎo)流槽5的數(shù)量為n = 7i)fd (波紋筒的直徑為D,每個(gè)波紋單元的直徑為
(oO,一般大于15條,凹槽數(shù)越多,液體在填料內(nèi)緣面周向和徑向分布的越均勻。出液孔4的直徑(4)為I 3 ,出液孔(4)的直徑(4)可根據(jù)液體處理量進(jìn)行調(diào)整。每ー個(gè)波紋單元寬度或直徑為10 20通 。波紋筒3的階梯狀高差為O. 01-0. 3m。(I)液體分布器的設(shè)計(jì)例之一,采用本實(shí)用新型所述的旋轉(zhuǎn)填料床用液體分布器,可設(shè)填料軸向高度"=O. 050 ,液體分布器的直徑ガ=0. 11& ,轉(zhuǎn)軸直徑為化=O. 060 ,波紋筒的每ー個(gè)波紋呈半圓狀,半圓直徑 /=0.01& ,則在波紋筒中有/ =17個(gè)呈半圓狀的波紋,波紋相鄰波谷高度差(ΔΛ)為±10〃 ,每個(gè)波紋的高度ん.如表I所示,高度差為O. lm,并列形成階梯狀表I波紋筒中每個(gè)波紋的高度ん
權(quán)利要求1.一種旋轉(zhuǎn)填料床用液體分布器,其特征在于包括下盤片(2)、波紋筒(3),波紋筒(3)位于下盤片(2)上側(cè),波紋筒(3)的結(jié)構(gòu)由若干波紋單元并列連接組成,在波紋單元頂部設(shè)有阻液板(7),在波紋單元上設(shè)有出液孔(4),出液孔(4)位于阻液板(7)下方,在下盤片(2)上設(shè)有同心的環(huán)形導(dǎo)流槽(6)和徑向分布的輻射狀導(dǎo)流槽(5),輻射狀導(dǎo)流槽(5)和波紋單元對應(yīng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的旋轉(zhuǎn)填料床用液體分布器,其特征在于所述的波紋單元為半圓筒,矩形槽,梯形槽,楔形槽。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的旋轉(zhuǎn)填料床用液體分布器,其特征在于所述的波紋筒(3)的所述的波紋單元為階梯狀排列。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的旋轉(zhuǎn)填料床用液體分布器,其特征在于所述的阻液板(7)的高度為階梯狀排列。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的旋轉(zhuǎn)填料床用液體分布器,其特征在于所述的出液孔(4)與下盤片(2)的距離為階梯狀排列。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的旋轉(zhuǎn)填料床用液體分布器,其特征在于在下盤片(2)中部設(shè)有轉(zhuǎn)軸(I)。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的旋轉(zhuǎn)填料床用液體分布器,其特征在于環(huán)形導(dǎo)流槽(6)—般為I 5個(gè),輻射狀導(dǎo)流槽(5)的數(shù)量大于15條。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的旋轉(zhuǎn)填料床用液體分布器,其特征在于出液孔(4)的直徑為I 3 ο
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的旋轉(zhuǎn)填料床用液體分布器,其特征在于每ー個(gè)波紋單元寬度或直徑為10 20通 。
10.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的旋轉(zhuǎn)填料床用液體分布器,其特征在于波紋筒(3)的階梯狀高差為O. 01-0. 3m。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種安裝在旋轉(zhuǎn)填料床中的液體分布器,具體為一種能使液體在徑向和軸向均能均勻分布在填料內(nèi)緣面的旋轉(zhuǎn)填料床用液體分布器。解決現(xiàn)有旋轉(zhuǎn)填料床使用的液體分布器存在的液體處理量小、液體分布不均勻問題,包括下盤片、波紋筒,波紋筒位于下盤片上,波紋筒的結(jié)構(gòu)由若干波紋單元并列連接組成,在波紋單元頂部設(shè)有阻液板,在波紋單元上設(shè)有出液孔,出液孔位于阻液板下方,在下盤片上設(shè)有同心的環(huán)形導(dǎo)流槽和徑向分布的輻射狀導(dǎo)流槽,輻射狀導(dǎo)流槽和波紋單元對應(yīng)。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單,液體處理量大,可用金屬、塑料或高分子材料加工,可應(yīng)用于單級旋轉(zhuǎn)填料床,也可用于多級旋轉(zhuǎn)填料床。
文檔編號B01D53/18GK202506295SQ201120488378
公開日2012年10月31日 申請日期2011年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月30日
發(fā)明者劉有智, 張巧玲, 栗秀萍, 焦緯洲, 申紅艷, 祁貴生, 程建國, 袁志國 申請人:中北大學(xué)