复合转子超重力旋转床

摘要

复合转子超重力旋转床，包括壳体、静盘；液体进口管设于静盘上方的中央，位于壳体内的液体进口管的管壁上设有毛细出液孔；复合转子由壳体下端向上穿入壳体内，复合转子与静盘同轴布置，复合转子包括同心分布的动折流圈，静盘上向下同心分布有静折流圈，动折流圈和静折流圈相互嵌套；复合转子最内层设有从上到下均布的若干个波纹碟片，波纹碟片上设有通孔，波纹碟片固定在液体进口管外侧；在壳体下方设有液体出口；在壳体的侧壁设有气体进口，在静盘上方的液体进口管外侧设有气体出口。本发明转子的内侧部分为多层多孔波纹碟片，气体通过转子的压降小、通量大、液泛汽速大。

权利要求

1.复合转子超重力旋转床，包括壳体、静盘、气体进出口、液体进出口；液体进口管设于静盘上方的中央，位于壳体内的液体进口管的管壁上设有毛细出液孔；其特征在于：复合转子由壳体下端向上穿入壳体内，复合转子与静盘同轴布置，复合转子包括同心分布的动折流圈，静盘上向下同心分布有静折流圈，动折流圈和静折流圈相互嵌套，动折流圈上开设若干个通孔，静折流圈上不开设通孔；复合转子最内层为动折流圈，该动折流圈固定在液体进口管外侧，且在该动折流圈的圈壁上固定有从上到下均布的若干个波纹碟片，波纹碟片上设有通孔，波纹碟片固定在液体进口管外侧；在壳体下方设有液体出口；在壳体的侧壁设有气体进口，在静盘上方的液体进口管外侧设有气体出口。

说明书

复合转子超重力旋转床

技术领域

[0001] 本发明涉及一种气液传质设备，特别是超重力旋转床。技术背景

[0002] 超重力旋转床是一种传质与反应设备，是二十世纪八十年代初发展起来的一种能够极大强化传递和分子混合过程的新型化工单元设备，与常规技术相比，其传质强度高、不易液泛、设备尺寸小等优点。

[0003] 超重力场旋转床设备主要包括密封的壳体、内有一个旋转的转子，不同的流体从壳体相应的入口流入旋转床，在离心力作用下进行传质和反应。转子多采用多孔介质，流体被多孔介质撕裂成细小的液滴、液丝或液膜，产生大量的快速更新的表面积，大大强化传质和反应。美国专利US4382900公开了一种典型的逆流旋转床结构；前苏联专利SU127408公开了一种典型多层旋转床结构；中国专利CN1686591A、CN2768867Y公开了一种多层折流式超重力旋转床装置，由多层折流圈构成，折流圈由动折流圈和静折流圈组成，它的优点是采用动静结合，不需要上密封，静盘上可以设置进料口，可实现连续精馏；其缺点是通量小，易液泛。

[0004] 虽然与塔器设备相比，旋转床装置已被公认存在明显优势，但目前旋转床传质和反应设备的结构都只适用于气量较小的过程处理。而实际在工业生产中，常常会遇到需要处理大气量的场合，而采用增大设备直径的方法，会因为转子的重量过大、设备安装过高而不能稳定地运转。

发明内容

[0005] 为解决现有技术的不足，提供一种复合转子超重力旋转床装置，这种旋转床装置结构紧凑、合理，可适用于气相压降小、液泛气速大、气相通量大的场合。

[0006] 为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

[0007] 复合转子超重力旋转床，包括壳体、静盘、气体进出口、液体进出口；液体进口管设于静盘上方的中央，位于壳体内的液体进口管的管壁上设有毛细出液孔；复合转子由壳体下端向上穿入壳体内，复合转子与静盘同轴布置，复合转子包括同心分布的动折流圈，静盘上向下同心分布有静折流圈，动折流圈和静折流圈相互嵌套，动折流圈上开设若干个通孔，静折流圈上不开设通孔；复合转子最内层设有从上到下均布的若干个波纹碟片，波纹碟片上设有通孔，波纹碟片固定在液体进口管外侧；在壳体下方设有液体出口；在壳体的侧壁设有气体进口，在静盘上方的液体进口管外侧设有气体出口。

[0008] 上述的复合转子超重力旋转床，复合转子最内层为动折流圈，该动折流圈固定在液体进口管外侧，且在该动折流圈的圈壁上固定有从上到下均布的若干个波纹碟片。

[0009] 本发明的有益效果主要表现在：1、旋转床转子的内侧部分为多层多孔波纹碟片，气体通过转子的压降小、通量大、液泛汽速大；2、在静盘上可以设置中间进料管，实现连续的精馏过程；3、多层转子的串联的时候，可以通过在静盘上可以设置引流管实现多层联通。

附图说明

[0010] 图1是本发明的整体结构示意图。

[0011] 图2是图1的A-A俯视结构示意图。

[0012] 图3是串联结构示意图。

[0013] 图4是本发明用于常压、全回流精馏的系统流程图。

[0014] 图5是理论塔板数与气速u关系图。

[0015] 图6是设备压降与气速u关系图。

[0016] 图中标记为：壳体1、复合转子2、动折流圈3、静折流圈4、静盘5、多孔波纹碟片6、液体进口管7、毛细出液孔8、气体出口9、气体进口管10、液体出口管11、转轴12、复合转子内缘13、复合转子外缘14、引液管15、层间进料16-a、静盘进料16-b、冷却水进口管17-a、冷凝水出口管17-b和18-b、蒸汽进口18-a、冷凝器19、电机20、压差计21、再沸器22、转子流量计23、液体的流动24、气体的流动25、挡液板26。

具体实施方式

[0017] 实施例一

[0018] 参照附图，复合转子超重力旋转床，包括壳体1、静盘5、气体进出口、液体进出口；液体进口管7设于静盘上方的中央，液体进口管的下端封闭，位于壳体内的液体进口管壁上设有毛细出液孔8；复合转子2由壳体下端向上穿入壳体内，复合转子与静盘同轴布置，复合转子包括同心分布的动折流圈3，静盘上向下同心分布有静折流圈4，动折流圈和静折流圈相互嵌套，动折流圈上开设若干个通孔，静折流圈上不开设通孔；复合转子最内层为动折流圈，该动折流圈固定在液体进口管外侧，且在该动折流圈的圈壁上固定有从上到下均布的4个波纹碟片6，波纹碟片上设有通孔，波纹碟片固定在液体进口管7外侧；在壳体下方设有液体出口11；在壳体的侧壁设有气体进口10，在静盘上方的液体进口管外侧设有气体出口9。

[0019] 参照附图，本发明工作时，气体通过旋转床密闭壳体上的气体进口10切向进入旋转床内腔，在压差的作用下由外到内径向地依次通过转子上的动折流圈3、静折流圈4、多孔波纹碟片6，与液体逆向接触，流过转子中心，最后经气体出口9流出旋转床；液体通过液体进口7，经出液孔8均匀的喷射到复合转子内缘13，在离心力的作用下，由内而外依次通过多孔波纹碟片、静折流圈、动折流圈与气体逆向接触，进行传质、反应、混合，从复合转子外缘14甩出，最后液体汇合后经液体出口11排出旋转床。

[0020] 另，本发明也可以组成多层转子串联的结构。气体从气体进口10进入，在压差的作用下，气体由下到上，依次通过各层转子，在转子内气液逆流接触，最后从气体出口9流出。液体从液体进口7进入，在重力所用下，通过引流管15，从上到下依次通过各层转子，最后从液体出口11流出。

[0021] 在常压和全回流情况下，分别对复合转子和折流式转子，以乙醇-水为物系进行精馏实验，如图4。

[0022] 将乙醇—水混合物放入到再沸器22中，再沸器通入蒸汽，加热蒸汽由入口管18-a进入再沸器22，把热量传给乙醇—水混合物，加热蒸汽冷凝成冷凝水，冷凝水经出口管18-b流出。乙醇—水混合物汽化，气体由旋转床上的气体进口管10流入到转子内，冷却水由入口管17-a流入，出口管17-b流出，带走热量。气体与液体逆向接触，进行传热传质。气体经过转子内缘13，由气体出口9流出，进入冷凝器19，冷凝成液体，液体回流流过转子流量计23，从液体进口7进入旋转床，进而从转子内缘13进入转子，在转子内液体与气体进行传热传质，液体从转子外缘14甩出，由旋转床液体出口11流回到再沸器。待体系稳定后，分别塔顶、塔底取样，用气相色谱分析其浓度，用作图法求出理论塔板数，如图5；由压差计读出的旋转床气相气体进出口之间的压降△P，如图6。

[0023] 图5以旋转床内缘的气速u为横坐标，以理论塔板数NT为纵坐标，可以看出新型复合转子与折流式转子理论塔板数接近，由u液泛，折流>u液泛，复合可以看出型复合转子比折流式旋转床液泛气速高，图5中实线为复合转子曲线，虚线为折流式转子曲线。

[0024] 图6以气速u为横坐标横坐标，压降△P为纵坐标，由图可以看出，新型复合转子比折流式旋转床压降低。图6中，实线为复合转子曲线，虚线为折流式转子曲线。

[0025] 可见复合转子的实际效果要优于现有技术。

[0026] 实施例二

[0027] 本实施例与实施例一不同的是，本实施例中，复合转子最内层的波纹碟片固定通过若干根铁杆固定在转子的中央。即本实施例波纹碟片无须固定在动折流圈也同样可以达到本发明的目的。