一種多級(jí)錯(cuò)流旋轉(zhuǎn)填料床傳質(zhì)與反應(yīng)設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于傳質(zhì)反應(yīng)設(shè)備的【技術(shù)領(lǐng)域】，具體是一種多級(jí)錯(cuò)流旋轉(zhuǎn)填料床傳質(zhì)與反應(yīng)設(shè)備，解決了現(xiàn)有超重力設(shè)備強(qiáng)化氣相傳質(zhì)作用弱、氣體處理能力低等問題。其包括旋轉(zhuǎn)床殼體、轉(zhuǎn)軸以及兩個(gè)及其兩個(gè)以上可以高速旋轉(zhuǎn)的填料轉(zhuǎn)子和一個(gè)或一個(gè)以上靜止的填料定子，填料轉(zhuǎn)子與填料定子交替安裝，填料轉(zhuǎn)子中心都設(shè)置有液體分布器，液體分布器與進(jìn)液管連接，旋轉(zhuǎn)床殼體頂部連接排氣管、底部連接液體出口管和氣體進(jìn)口管。本發(fā)明氣體與液體錯(cuò)流接觸，可以減小填料層的徑向尺寸，不易產(chǎn)生液泛，特別適用于處理大氣量的傳熱、傳質(zhì)與反應(yīng)過程。
【專利說明】一種多級(jí)錯(cuò)流旋轉(zhuǎn)填料床傳質(zhì)與反應(yīng)設(shè)備

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于化工、石油化工、環(huán)境保護(hù)傳質(zhì)反應(yīng)設(shè)備的【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種多級(jí)錯(cuò)流旋轉(zhuǎn)填料床傳質(zhì)與反應(yīng)設(shè)備，不僅適用于精餾、吸收等液膜控制的傳質(zhì)過程，更適用于氣膜控制的傳質(zhì)過程強(qiáng)化。

【背景技術(shù)】
[0002]超重力技術(shù)是20世紀(jì)80年代發(fā)展起來的一種強(qiáng)化多相傳遞和反應(yīng)過程的突破性技術(shù)，其原理是在超重力旋轉(zhuǎn)填料床(也稱為超重力機(jī))中，填料轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)形成超重力環(huán)境，液體被填料剪切霧化，相間接觸面積增大，表面快速更新導(dǎo)致了由液相控制的傳質(zhì)、傳熱和反應(yīng)過程得到極大強(qiáng)化。目前主要用于脫硫、脫碳、除塵及納米材料制備等方面。
[0003]超重力旋轉(zhuǎn)填料床中的氣液接觸方式可分為逆流、并流、錯(cuò)流。目前常用的旋轉(zhuǎn)填料床內(nèi)部轉(zhuǎn)子均為整體式結(jié)構(gòu)，即轉(zhuǎn)子內(nèi)的填料由單一轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，首個(gè)超重力旋轉(zhuǎn)床方面的專利由英國(guó)帝國(guó)化學(xué)工業(yè)公司(ICI)于1979年提出，專利號(hào)為EP0002568，隨后在國(guó)內(nèi)外陸續(xù)公開的專利也基本延續(xù)了這種轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。2001年，Sandilya等人研宄發(fā)現(xiàn)，旋轉(zhuǎn)填料床中進(jìn)行的氣相傳質(zhì)過程，其傳質(zhì)系數(shù)比填料塔中的還要低，原因是氣體進(jìn)入填料后受摩擦力作用，與填料間的相對(duì)滑移速度非常小，氣相界面得不到快速更新，同時(shí)填料內(nèi)液相分布不均的現(xiàn)象會(huì)使傳質(zhì)速率進(jìn)一步降低。2004年，D P Rao等人的研宄表明，超重力旋轉(zhuǎn)床中主要強(qiáng)化了液相傳質(zhì)過程，超重力場(chǎng)下高比表面積填料的使用是其主要原因，而氣相傳質(zhì)系數(shù)則與傳統(tǒng)填料塔相當(dāng)。2005年，Chandra A針對(duì)整體填料的逆流旋轉(zhuǎn)填料床中氣相滑移速度太小(2~3 m/s)導(dǎo)致離心加速度對(duì)氣相傳質(zhì)系數(shù)幾乎沒有影響，首次提出了分層式填料旋轉(zhuǎn)床(Rotating Packed bed with Split Packing，SP-RPB)，將普通旋轉(zhuǎn)填料床內(nèi)的整體式轉(zhuǎn)子填料分割成若干圈相互嵌套的填料環(huán)，這一改進(jìn)提高了氣相在旋轉(zhuǎn)填料中的切向滑移速度。2006年，等人研宄了 SP-RPB的傳質(zhì)性能，結(jié)果表明該設(shè)備的氣相和液相體積傳質(zhì)系數(shù)比普通旋轉(zhuǎn)床提高了近2個(gè)數(shù)量級(jí)。Agarwal等人用SP-RPB做了一系列精餾與吸收實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明SP-RPB尤其適合于強(qiáng)化氣相阻力控制的傳質(zhì)過程。但SP-RPB同樣存在一些問題，如:轉(zhuǎn)子中心或靠近中心的部位旋轉(zhuǎn)半徑小，氣體難以通過填料的高速旋轉(zhuǎn)獲得較大的切向速度，氣相湍動(dòng)程度不足，且沿徑向分布不均勻，填料利用率較低；填料使用泡沫金屬直接固定在上下轉(zhuǎn)盤上，不易更換，且工作時(shí)只依賴泡沫金屬自身的機(jī)械強(qiáng)度，難以應(yīng)用到大氣量和大液量的場(chǎng)合。
[0004]2013年中北大學(xué)開發(fā)出一種逆向旋轉(zhuǎn)填料床，專利申請(qǐng)?zhí)?01310402589.3，名稱為“一種煙氣脫硫裝置及工藝”，其主體包括集氣室和主腔室，主腔室內(nèi)設(shè)有可以獨(dú)立旋轉(zhuǎn)的上轉(zhuǎn)盤和下轉(zhuǎn)盤，上、下轉(zhuǎn)盤上的填料環(huán)互相嵌套。這種超重力裝置結(jié)構(gòu)可增大對(duì)流體的剪應(yīng)力，填料將更多的動(dòng)量傳遞給內(nèi)部流體，促進(jìn)氣液的邊界層分離，湍動(dòng)程度加劇，加快氣液界面更新速率，從而達(dá)到強(qiáng)化氣相傳質(zhì)的目的；提高了運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定性，更適用于大通量的場(chǎng)合；集氣室有效抑制了夾帶和液泛對(duì)操作平衡帶來的影響。逆向旋轉(zhuǎn)填料床對(duì)氣液的逆向剪切作用，強(qiáng)化了氣相傳質(zhì)。然而，總體來說其依然屬于氣液逆流接觸方式，這就要求填料層的內(nèi)環(huán)尺寸足夠大，徑向尺寸相對(duì)來講就比較大，對(duì)于高速轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子部件而言，尺寸增大會(huì)給加工制造、安裝調(diào)試帶來諸多不便，特別是能耗和投資也會(huì)大大增加。
[0005]華南理工大學(xué)開發(fā)了一種多級(jí)霧化錯(cuò)流旋轉(zhuǎn)床，例如文獻(xiàn)(潘朝群，多級(jí)霧化超重力旋轉(zhuǎn)填料床的特性及應(yīng)用，2007)，氣流通過旋轉(zhuǎn)床的進(jìn)氣口進(jìn)入旋轉(zhuǎn)床，吸收液從位于旋轉(zhuǎn)床中央帶有小孔的噴水管噴在第一級(jí)同心圓環(huán)填料層上，被強(qiáng)大離心力強(qiáng)制沿徑向作霧化分散，經(jīng)歷第一級(jí)霧化后，液滴再灑到第二級(jí)同心圓環(huán)填料層上，再經(jīng)歷離心霧化，最后液體沿器壁在重力作用下落到旋轉(zhuǎn)床底由排液管排出。該裝置能夠?qū)⒁后w進(jìn)行多級(jí)霧化，大大增加了液相的分散程度，由于液滴內(nèi)循環(huán)非常劇烈，從而使多級(jí)霧化旋轉(zhuǎn)床的液滴內(nèi)液膜傳質(zhì)系數(shù)較高，但對(duì)于氣膜控制的傳質(zhì)過程強(qiáng)化作用相對(duì)較弱，2010年張燕青研宄了兩級(jí)霧化旋轉(zhuǎn)填料床的傳質(zhì)性能，對(duì)于堿液吸收SO2這一氣膜控制過程，在相近條件下，其氣相體積傳質(zhì)系數(shù)比傳統(tǒng)的填料塔高I個(gè)數(shù)量級(jí)，但低于普通的錯(cuò)流旋轉(zhuǎn)填料床。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明為了解決現(xiàn)有超重力設(shè)備在氣相傳質(zhì)方面存在的冋題，進(jìn)一步提尚傳質(zhì)效率，減小設(shè)備徑向尺寸，提供了一種多級(jí)錯(cuò)流旋轉(zhuǎn)填料床傳質(zhì)與反應(yīng)設(shè)備，氣體與液體錯(cuò)流接觸，可以減小填料層的徑向尺寸，不易產(chǎn)生液泛，特別適用于處理大氣量的傳熱、傳質(zhì)與反應(yīng)過程。
[0007]本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):多級(jí)錯(cuò)流旋轉(zhuǎn)填料床傳質(zhì)與反應(yīng)設(shè)備，包括旋轉(zhuǎn)床殼體、轉(zhuǎn)軸以及兩個(gè)及其兩個(gè)以上可以高速旋轉(zhuǎn)的填料轉(zhuǎn)子和一個(gè)或一個(gè)以上靜止的填料定子，填料轉(zhuǎn)子與填料定子交替安裝、自上而下同軸設(shè)置、以填料轉(zhuǎn)子始、以填料轉(zhuǎn)子終，填料轉(zhuǎn)子中心都設(shè)置有液體分布器，液體分布器與各自的進(jìn)液管連接，旋轉(zhuǎn)床殼體頂部連接排氣管、底部連接液體出口管和氣體進(jìn)口管。
[0008]所述的填料定子與旋轉(zhuǎn)床殼體相連，填料轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)軸相連，轉(zhuǎn)軸下端裝有被動(dòng)皮帶輪連接驅(qū)動(dòng)電機(jī)。
[0009]排氣管與最上層的填料轉(zhuǎn)子之間留有空間，排氣管上設(shè)置除霧機(jī)構(gòu)。
[0010]所述的填料轉(zhuǎn)子和填料定子由填料支撐組件進(jìn)行支撐，填料支撐為中間開孔的不銹鋼板或支撐筋，支撐筋為斜葉片或直條筋；填料轉(zhuǎn)子的填料支撐與轉(zhuǎn)軸焊接連為一體，填料定子的填料支撐與殼體內(nèi)壁焊接連為一體。
[0011]填料轉(zhuǎn)子中心的液體分布器是環(huán)形套管，套于轉(zhuǎn)軸之上，每個(gè)液體分布器上對(duì)稱開4列孔。
[0012]填料定子與殼體間距占?xì)んw直徑的0.59^10%,比填料轉(zhuǎn)子與殼體的間距小，靜止不動(dòng)的填料定子上方安裝有錐形圓筒，錐形圓筒與殼體一起構(gòu)成集液槽，錐形圓筒的底部連接填料定子的外緣。
[0013]液體出口管的頂部與殼體底部齊平。
[0014]氣體進(jìn)口管伸進(jìn)殼體底部，氣體進(jìn)口管的頂部高出殼體底部，進(jìn)氣管進(jìn)入殼體的一端安裝有擋板，在氣體進(jìn)口管末端也設(shè)置有擋板，擋板之前的氣體進(jìn)口管上開有一組格柵孔。
[0015]轉(zhuǎn)軸的上下兩端與殼體連接的部分均通過軸承座進(jìn)行動(dòng)密封。
[0016]本發(fā)明提供的裝置液體從液體進(jìn)口管進(jìn)入，經(jīng)過液體分布器噴灑在轉(zhuǎn)子填料內(nèi)緣，受到填料轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力作用，液體被剪切撕裂成液膜、液滴、液絲，與向上的氣體在轉(zhuǎn)子填料層中錯(cuò)流接觸。適用的氣體速度范圍寬，可以減小轉(zhuǎn)子直徑，且不易發(fā)生液泛。
[0017]本發(fā)明的有益效果:1.氣體在進(jìn)氣管一端受到擋板的阻擋，通過格柵孔進(jìn)入旋轉(zhuǎn)填料床腔體，避免氣體直吹轉(zhuǎn)子填料和氣體短路；2.氣體進(jìn)入高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子，受到填料的高速剪切之后螺旋上升，通過中間靜止的定子時(shí)再次受到其中填料的剪切，氣體徑向旋轉(zhuǎn)的趨勢(shì)被消除或者減弱，氣體得到了再分布。然后，氣體向上通過上一層高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子再次受到高速剪切，以此類推。同時(shí)，3.液體從液體進(jìn)口管進(jìn)入液體分布器，噴灑在高速旋轉(zhuǎn)的填料轉(zhuǎn)子上，被剪切成液膜、液滴、液絲，與向上的氣體錯(cuò)流接觸，在每個(gè)定子的上方設(shè)置有集液槽，可防止含顆粒的液體進(jìn)入定子填料引起定子阻塞，從而影響氣體的分布效果。該過程相對(duì)單一轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)填料床，氣體受到多級(jí)填料的剪切和分布。在旋轉(zhuǎn)填料床中，氣體作為連續(xù)相，受到多次剪切，與離散的液體接觸面積更大，加快了氣液界面更新速率，從而達(dá)到強(qiáng)化氣相傳質(zhì)的目的；氣體和液體之間錯(cuò)流接觸，可以減小轉(zhuǎn)子直徑，不易產(chǎn)生液泛，更適用于大通量的場(chǎng)合。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是本發(fā)明多級(jí)錯(cuò)流旋轉(zhuǎn)填料床設(shè)備主體示意圖。
[0019]圖中:1-氣體出口管；2.1-液體進(jìn)口管I ;2.2-液體進(jìn)口管II ;2.3_液體進(jìn)口管III ;3.1-填料轉(zhuǎn)子I ;3.2-填料轉(zhuǎn)子II ;3.3-填料轉(zhuǎn)子III ;4.1-填料定子I ;4.2-填料定子II ;5_外殼；6-下軸承座；7-液體出口 ；8-上軸承座；9.1-液體分布器I ;9.2-液體分布器II ;10.1-轉(zhuǎn)子填料支撐I ; 10.2-轉(zhuǎn)子填料支撐II ；10.3-轉(zhuǎn)子填料支撐III ;11.1-集液槽I ; 11.2-集液槽II ；12.1-定子填料支撐I ;12.2-定子填料支撐II ;13_擋板；14_格柵孔；15-氣體進(jìn)口管；16_轉(zhuǎn)軸；17-被動(dòng)皮帶輪。

【具體實(shí)施方式】
[0020]結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步說明。
[0021]一種多級(jí)錯(cuò)流旋轉(zhuǎn)填料床傳質(zhì)與反應(yīng)設(shè)備，包括旋轉(zhuǎn)床殼體5、轉(zhuǎn)軸16以及兩個(gè)或者兩個(gè)以上可以高速旋轉(zhuǎn)的填料轉(zhuǎn)子和一個(gè)或者一個(gè)以上靜止的填料定子，填料轉(zhuǎn)子與填料定子交替安裝、自上而下同軸設(shè)置、以填料轉(zhuǎn)子始、以填料轉(zhuǎn)子終，填料轉(zhuǎn)子中心都設(shè)置有液體分布器，液體分布器與各自的進(jìn)液管連接，旋轉(zhuǎn)床殼體5頂部連接排氣管1、底部連接液體出口管7和氣體進(jìn)口管15。
[0022]所述的填料定子與旋轉(zhuǎn)床殼體5相連，填料轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)軸16相連，轉(zhuǎn)軸16下端裝有被動(dòng)皮帶輪17連接驅(qū)動(dòng)電機(jī)。
[0023]排氣管I與最上層的填料轉(zhuǎn)子之間留有空間，排氣管上設(shè)置除霧機(jī)構(gòu)。
[0024]填料轉(zhuǎn)子和填料定子由填料支撐組件進(jìn)行支撐，填料支撐為中間開孔的不銹鋼板或支撐筋，支撐筋為斜葉片或直條筋；填料轉(zhuǎn)子的填料支撐與轉(zhuǎn)軸16焊接連為一體，填料定子的填料支撐與殼體5內(nèi)壁焊接連為一體。
[0025]填料轉(zhuǎn)子中心的液體分布器是環(huán)形套管，套于轉(zhuǎn)軸之上，每個(gè)液體分布器上對(duì)稱開4列孔。
[0026]填料定子與殼體間距占?xì)んw直徑的0.59^10%,比填料轉(zhuǎn)子與殼體的間距小，靜止不動(dòng)的填料定子上方安裝有錐形圓筒，錐形圓筒與殼體一起構(gòu)成集液槽11，錐形圓筒的底部連接填料定子的外緣。
[0027]液體出口管7的頂部與殼體5底部齊平。
[0028]氣體進(jìn)口管15伸進(jìn)殼體5底部，氣體進(jìn)口管15的頂部高出殼體底部，進(jìn)氣管進(jìn)入殼體的一端安裝有擋板，在氣體進(jìn)口管末端也設(shè)置有擋板，擋板之前的氣體進(jìn)口管上開有一組格柵孔14。
[0029]轉(zhuǎn)軸16的上下兩端與殼體連接的部分均通過軸承座進(jìn)行動(dòng)密封。
[0030]氣體出口管位于多級(jí)錯(cuò)流旋轉(zhuǎn)填料床的上端，與最上層轉(zhuǎn)子之間留有一定的空間，氣體出口管上可以再連接一個(gè)除霧器，也可以直接將殼體上端換成旋流板式除霧器，以消除煙氣中的霧沫夾帶。
[0031]以下，以三級(jí)為例，如圖1所示，包括三級(jí)填料轉(zhuǎn)子和兩級(jí)填料定子。
[0032]填料轉(zhuǎn)子和填料定子的填料分別由轉(zhuǎn)子填料支撐和定子填料支撐進(jìn)行支撐，填料支撐為中間開孔的不銹鋼板或支撐筋，支撐筋可以為斜葉片或直條筋。三個(gè)填料轉(zhuǎn)子的填料支撐與轉(zhuǎn)軸16焊接連為一體，兩個(gè)填料定子的填料支撐與殼體5內(nèi)壁焊接連為一體。
[0033]填料轉(zhuǎn)子中心的液體分布器是一種環(huán)形套管，套在轉(zhuǎn)軸上，每個(gè)液體分布器上對(duì)稱開開4列孔。
[0034]填料定子與殼體5間距占?xì)んw直徑的0.5°/『10%，填料定子與殼體的間距比填料轉(zhuǎn)子與殼體的間距小。靜止不動(dòng)的填料定子上方安裝有錐形圓筒，錐形圓筒與殼體一起構(gòu)成集液槽，錐形圓筒的底部連接填料定子的外緣，集液槽作用是收集來自上方的帶有顆粒的吸收液，使?jié){液沿殼壁往下流，防止堵塞定子填料。
[0035]液體出口管7安裝在殼體的底端，不伸進(jìn)殼體內(nèi)部，收集所有沿殼體內(nèi)壁流下來的液體排出。
[0036]氣體進(jìn)口管15安裝在殼體的下部，并伸進(jìn)殼體一定的距離，避免液體倒灌。進(jìn)氣管進(jìn)入殼體一端安裝有擋板，在氣體進(jìn)口管末端也設(shè)置有擋板，擋板之前的氣體進(jìn)口管上開有一組格柵孔14，可實(shí)現(xiàn)煙氣在轉(zhuǎn)子下方的初次分布，避免直吹轉(zhuǎn)子填料和氣體短路。
[0037]轉(zhuǎn)軸16的上下兩端與殼體連接的部分均通過軸承座進(jìn)行動(dòng)密封，軸承座包括密封圈和軸封等部件。
[0038]轉(zhuǎn)軸16下端裝有被動(dòng)皮帶輪17，可連接皮帶由電機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速可通過變頻器來調(diào)節(jié)。
[0039]工作狀態(tài)下，液體從兩個(gè)進(jìn)液管分別通過液體分布器噴灑進(jìn)入高速旋轉(zhuǎn)的填料，液體受到填料的高速剪切作用，成為微米級(jí)的液膜、液滴、液絲，氣體從進(jìn)口管受到格柵的初次分布，進(jìn)入高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子，受到高速剪切之后螺旋上升，通過中間靜止的定子時(shí)再次受到其中填料的剪切，得到了氣體的再分布，最后氣體通過上一層高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子第三次受到高速剪切，以此類推。最后，從轉(zhuǎn)子甩出的液體被旋轉(zhuǎn)床的外殼截獲并沿殼壁流下，從置于下面的排液管排出，而氣體則通過旋轉(zhuǎn)床頂部的排氣管排出。當(dāng)處理氣量小的時(shí)候，需要的液量也小，可以只在下方的液體進(jìn)口管通入液體，上邊的若干層填料可同時(shí)充當(dāng)除霧器的作用。
[0040]該過程相對(duì)單一轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)填料床，氣體受到多級(jí)填料的剪切和分布。在旋轉(zhuǎn)填料床中，氣體作為連續(xù)相，受到多次剪切，與離散的液體接觸面積更大，加快了氣液界面更新速率，對(duì)氣膜控制的傳質(zhì)過程很有利，從而達(dá)到強(qiáng)化氣相傳質(zhì)的目的；氣體和液體之間錯(cuò)流接觸，轉(zhuǎn)子直徑小，氣量大，床層內(nèi)氣速較高，不易發(fā)生液泛，更適用于大通量的場(chǎng)合。
[0041]與現(xiàn)有技術(shù)對(duì)比:
以磷酸鈉緩沖溶液吸收SO2為例，采用直徑50mm，高2m，裝填高度1.66m的Θ環(huán)填料塔。在適宜實(shí)驗(yàn)條件pH=5.5~6、空塔氣速0.7 111/8，液氣比176=(4?5)171113、磷酸濃度(1.5-2) mol/L、下，進(jìn)口氣體SO2濃度彡12g/m 3時(shí)，脫硫率達(dá)99%。此時(shí)填料塔的氣相體積傳質(zhì)系數(shù)為87.6mol/m3.S。
[0042]使用轉(zhuǎn)子內(nèi)徑066mm、外徑0260mm、軸向高度20mm的逆流旋轉(zhuǎn)填料床，在磷酸濃度為1.5mol/L、空床氣速0.8m/s、液氣比L/G為2.3L/m3、pH值為5.64、超重力因子(與轉(zhuǎn)速有關(guān))為80、進(jìn)口氣體SO2濃度< 12g/m 3的條件下，脫硫率達(dá)到99%左右，此時(shí)逆流旋轉(zhuǎn)填料床的氣相體積傳質(zhì)系數(shù)為1428.6 mol/m3.s，是填料塔的16.3倍。
[0043]使用本發(fā)明的三級(jí)錯(cuò)流旋轉(zhuǎn)填料床進(jìn)行同一反應(yīng)，在磷酸濃度1.5mol/L、pH值為5.7、空床氣速達(dá)3.5 m/s、液氣比L/G=2.5 L/m3、超重力因子80~120、進(jìn)口氣體SO2濃度(12g/m3時(shí)，脫硫率達(dá)到99.2%左右，氣相體積傳質(zhì)系數(shù)為5000~9500mol/ (m 3.s)，是填料塔的50~108倍，是逆流旋轉(zhuǎn)填料床的4-7倍。說明多級(jí)錯(cuò)流旋轉(zhuǎn)填料床比逆流旋轉(zhuǎn)填料床更適用于大通量、受氣膜傳質(zhì)控制的吸收過程。
[0044]具體實(shí)施例效果如下:
1.當(dāng)磷酸濃度為1.5mol/L、pH為5.5、空床氣速2.6m/s、液氣比L/G=2.5 L/m3、超重力因子80、進(jìn)口氣體SO2濃度5700 mg/m3時(shí)，脫硫率達(dá)到99.6%。氣相體積傳質(zhì)系數(shù)為5751.2mol/ (m3.s) ο
[0045]2.當(dāng)磷酸濃度為1.5mol/L、pH為6、空床氣速3.5m/s、液氣比L/G=2.5 L/m3、超重力因子80、進(jìn)口氣體SO2濃度5700 mg/m 3時(shí)，脫硫率達(dá)到99.2%。氣相體積傳質(zhì)系數(shù)為7997.6 mol/ (m3.s)。
[0046]3.當(dāng)磷酸濃度為1.5mol/L、pH為6.5、空床氣速4.5m/s、液氣比L/G=2.5 L/m3、超重力因子80、進(jìn)口氣體SO2濃度5700 mg/m3時(shí)，脫硫率達(dá)到99.1%。氣相體積傳質(zhì)系數(shù)為9685.1 mol/ (m3.s)。
【權(quán)利要求】
1.一種多級(jí)錯(cuò)流旋轉(zhuǎn)填料床傳質(zhì)與反應(yīng)設(shè)備，其特征在于包括旋轉(zhuǎn)床殼體(5)、轉(zhuǎn)軸(16)以及兩個(gè)或者兩個(gè)以上可以高速旋轉(zhuǎn)的填料轉(zhuǎn)子和一個(gè)或者一個(gè)以上靜止的填料定子，填料轉(zhuǎn)子與填料定子交替安裝、自上而下同軸設(shè)置、以填料轉(zhuǎn)子始、以填料轉(zhuǎn)子終，填料轉(zhuǎn)子中心都設(shè)置有液體分布器，液體分布器與各自的進(jìn)液管連接，旋轉(zhuǎn)床殼體(5 )頂部連接排氣管(I)、底部連接液體出口管(7)和氣體進(jìn)口管(15)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多級(jí)錯(cuò)流旋轉(zhuǎn)填料床傳質(zhì)與反應(yīng)設(shè)備，其特征在于所述的填料定子與旋轉(zhuǎn)床殼體(5)相連，填料轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)軸(16)相連，轉(zhuǎn)軸(16)下端裝有被動(dòng)皮帶輪(17)連接驅(qū)動(dòng)電機(jī)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多級(jí)錯(cuò)流旋轉(zhuǎn)填料床傳質(zhì)與反應(yīng)設(shè)備，其特征在于排氣管(I)與最上層的填料轉(zhuǎn)子之間留有空間，排氣管上設(shè)置除霧機(jī)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的多級(jí)錯(cuò)流旋轉(zhuǎn)填料床傳質(zhì)與反應(yīng)設(shè)備，其特征在于所述的填料轉(zhuǎn)子和填料定子由填料支撐組件進(jìn)行支撐，填料支撐為中間開孔的不銹鋼板或支撐筋，支撐筋為斜葉片或直條筋；填料轉(zhuǎn)子的填料支撐與轉(zhuǎn)軸(16)焊接連為一體，填料定子的填料支撐與殼體(5)內(nèi)壁焊接連為一體。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的多級(jí)錯(cuò)流旋轉(zhuǎn)填料床傳質(zhì)與反應(yīng)設(shè)備，其特征在于填料轉(zhuǎn)子中心的液體分布器是環(huán)形套管，套于轉(zhuǎn)軸之上，每個(gè)液體分布器上對(duì)稱開4列孔。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的多級(jí)錯(cuò)流旋轉(zhuǎn)填料床傳質(zhì)與反應(yīng)設(shè)備，其特征在于填料定子與殼體間距占?xì)んw直徑的0.59^10%,比填料轉(zhuǎn)子與殼體的間距小，靜止不動(dòng)的填料定子上方安裝有錐形圓筒，錐形圓筒與殼體一起構(gòu)成集液槽(11)，錐形圓筒的底部連接填料定子的外緣。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的多級(jí)錯(cuò)流旋轉(zhuǎn)填料床傳質(zhì)與反應(yīng)設(shè)備，其特征在于液體出口管(7)的頂部與殼體(5)底部齊平。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的多級(jí)錯(cuò)流旋轉(zhuǎn)填料床傳質(zhì)與反應(yīng)設(shè)備，其特征在于氣體進(jìn)口管(15)伸進(jìn)殼體(5)底部，氣體進(jìn)口管(15)的頂部高出殼體底部，進(jìn)氣管進(jìn)入殼體的一端安裝有擋板，在氣體進(jìn)口管末端也設(shè)置有擋板，擋板之前的氣體進(jìn)口管上開有一組格柵孔(14)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的多級(jí)錯(cuò)流旋轉(zhuǎn)填料床傳質(zhì)與反應(yīng)設(shè)備，其特征在于轉(zhuǎn)軸(16)的上下兩端與殼體連接的部分均通過軸承座進(jìn)行動(dòng)密封。
【文檔編號(hào)】B01J10/00GK104474996SQ201410672155
【公開日】2015年4月1日 申請(qǐng)日期:2014年11月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月22日
【發(fā)明者】袁志國(guó), 劉有智, 焦緯洲, 祁貴生, 栗秀萍, 張巧玲, 申紅艷, 羅瑩, 高璟, 宋衛(wèi) 申請(qǐng)人:中北大學(xué)