專(zhuān)利名稱(chēng)：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：
本發(fā)明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。
背景技術(shù)：
旋轉(zhuǎn)填料床是一種新型的、利用填料旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力場(chǎng)來(lái)強(qiáng)化傳遞與反應(yīng)的設(shè)備?？蓮V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(chǎng)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(guò)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)生的離心力使液體徑向流動(dòng)， 在流動(dòng)過(guò)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(zhuān)用填料，填料除了提供氣、液接觸的場(chǎng)所外，不能解決液體均勻分布的問(wèn)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(shuō)，液體分布器對(duì)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)一層填料)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(guó)公開(kāi)的專(zhuān)利US4382900離心氣液接觸裝置(圖1)、中國(guó)公開(kāi)的專(zhuān)利CN1507940催化反應(yīng)的方法(圖2)、CN1012M355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 )、CNl 116125錯(cuò)流旋轉(zhuǎn)床超重力場(chǎng)裝置(圖4 )和CN1060415轉(zhuǎn)動(dòng)布液式旋轉(zhuǎn)床裝置(圖5)。其中，圖1、圖2所示旋轉(zhuǎn)填料床中的液體分布器為靜止不動(dòng)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1、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(duì)運(yùn)動(dòng)，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(kāi)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力不同，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1、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(duì)運(yùn)動(dòng)，使得填料內(nèi)緣面周向的潤(rùn)濕度受到分布器周向開(kāi)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(jí)旋轉(zhuǎn)填料床缺陷。為增大液體通量，中國(guó)相繼公開(kāi)了專(zhuān)利CN101898047A—種帶盤(pán)管式轉(zhuǎn)動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(duì)液體進(jìn)行分布，但存在的不足是液體流動(dòng)隨意性較大，沒(méi)有規(guī)律，很難控制其均勻。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決現(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(wèn)題，提供了一種旋轉(zhuǎn)填料床用液體分布器。本發(fā)明由以下技術(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(pán)片、波紋筒，波紋筒位于下盤(pán)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(pán)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(duì)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(pán)片的距離漸變，在下盤(pán)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(lái)構(gòu)成波紋狀。本發(fā)明的整體結(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(pán)片也是旋轉(zhuǎn)填料床固定填料的下盤(pán)片，液體分布器與填料同步旋轉(zhuǎn)。液體從進(jìn)液口流到下盤(pán)片上， 在重力的作用下首先充滿(mǎn)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(pán)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(dòng)，設(shè)在波紋單元頂部的阻液板再次改變液體的流動(dòng)方向，使液體通過(guò)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。本發(fā)明的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使液體在液體分布器中規(guī)范了流動(dòng)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。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(jí)旋轉(zhuǎn)填料床，也可用于多級(jí)旋轉(zhuǎn)填料床?？蓮V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(chǎng)合。


圖1-7為現(xiàn)有的液體分布器的結(jié)構(gòu)示意圖8為本發(fā)明的立體結(jié)構(gòu)圖
圖9為本發(fā)明的展開(kāi)10本發(fā)明的俯視11為圖10的剖面圖
圖12為本發(fā)明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為本發(fā)明所述用液體分布器的旋轉(zhuǎn)填料床在吸收操作(氣體凈化)中的應(yīng)用圖中1-轉(zhuǎn)軸，2-下盤(pán)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(dòng)密封，9-氣液接觸區(qū)，10-填料，11-液體進(jìn)口，12-液體出口，13-氣體進(jìn)口，14-氣體出口，15-殼體，16-上盤(pán)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)施例方式一種旋轉(zhuǎn)填料床用液體分布器，如圖8所示意，包括下盤(pán)片2、波紋筒3，波紋筒3 位于下盤(pán)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(pán)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(duì)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1的空隙處)為液體進(jìn)口。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(lái)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(pán)片2的距離為階梯狀排列，如圖10，11所示意，在下盤(pán)片2中部設(shè)有轉(zhuǎn)軸1，環(huán)形導(dǎo)流槽6 —般為1 5個(gè)，其數(shù)量根據(jù)液體處理量來(lái)定，處理量越大就需要越多。輻射狀導(dǎo)流槽5的數(shù)量為
η = M)/d (波紋筒的直徑為D,每個(gè)波紋單元的直徑為U), 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1 3 ，出液孔(4)的直徑(4)可根據(jù)液體處理量進(jìn)行調(diào)整。每一個(gè)波紋單元寬度或直徑為10 20廁。(1)液體分布器的設(shè)計(jì)例之一，
采用本發(fā)明所述的旋轉(zhuǎn)填料床用液體分布器，可設(shè)填料軸向高度//=0. 050 ，液體分布器的直徑々=0. 118 ，轉(zhuǎn)軸直徑為外=0. 060 ，波紋筒的每一個(gè)波紋呈半圓狀，半圓直徑 cl=Q. 018 ,則在波紋筒中有/7=17個(gè)呈半圓狀的波紋，波紋相鄰波谷高度差(ΔΑ )為士 10廁， 每個(gè)波紋的高度九.如表1所示，高度差為0. lm，并列形成階梯狀 表1波紋筒中每個(gè)波紋的高度九.
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(pán)片(2)、波紋筒(3)，波紋筒 (3)位于下盤(pán)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(pán)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(duì)應(yīng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1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1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1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1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(pán)片(2)的距離為階梯狀排列。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)填料床用液體分布器，其特征在于在下盤(pán)片(2)中部設(shè)有轉(zhuǎn)軸(1)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1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1 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1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 1 3mm ο
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)填料床用液體分布器，其特征在于每一個(gè)波紋單元寬度或直徑為10 20廁。
10.根據(jù)權(quán)利要求1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0. 01-0. :3m。
全文摘要
本發(fā)明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(wèn)題，包括下盤(pán)片、波紋筒，波紋筒位于下盤(pán)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(pán)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(duì)應(yīng)。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(jí)旋轉(zhuǎn)填料床，也可用于多級(jí)旋轉(zhuǎn)填料床。
文檔編號(hào)B01J19/00GK102512913SQ20111038968
公開(kāi)日2012年6月27日 申請(qǐng)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, 李俊妮, 栗秀萍, 栗繼宏, 焦緯洲, 申紅艷, 祁貴生, 袁志國(guó) 申請(qǐng)人:中北大學(xué)