專利名稱：離心力場(chǎng)作用下的多級(jí)氣－液接觸裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在離心力場(chǎng)作用下進(jìn)行氣、液相傳熱、傳質(zhì)與反應(yīng)的裝置。特別是在多級(jí)旋轉(zhuǎn)填料層中進(jìn)行氣、液接觸的設(shè)備。
近年發(fā)展起來的旋轉(zhuǎn)床超重力場(chǎng)技術(shù)，改變了傳統(tǒng)的塔式氣、液接觸方式，使氣、液進(jìn)入由旋轉(zhuǎn)床的填料層產(chǎn)生的離心力場(chǎng)下進(jìn)行傳質(zhì)，傳熱與反應(yīng)過程，極大的提高了效率，節(jié)省了設(shè)備及空間。本申請(qǐng)人在這方面已經(jīng)獲得的一系列專利(91109255.2,92100093.6等)。在所公開的專利中，一般是在固定的機(jī)殼內(nèi)裝有一級(jí)帶有填料層的轉(zhuǎn)子，氣液相在旋轉(zhuǎn)的填料層中進(jìn)行氣液交換，如91109255.2專利公開的旋轉(zhuǎn)床裝置，既是在固定的機(jī)殼內(nèi)裝有轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子由中心轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子上裝有填料層，填料層兩端面有封閉的殼板，周面均布有小孔，轉(zhuǎn)子中間有中心布液管，機(jī)殼底部有排液口，前、后壁開有進(jìn)氣口、排氣口。該裝置在運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)子以較高的速度旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心力場(chǎng)，液體從中心進(jìn)液管上的布液孔噴出，在離心力場(chǎng)的作用下甩向填料層外，經(jīng)過周面的小孔排出。氣體從進(jìn)氣口進(jìn)入機(jī)殼后，從轉(zhuǎn)子的周面的小孔進(jìn)入填料層，與液體實(shí)現(xiàn)逆流接觸。該專利實(shí)現(xiàn)了在一級(jí)旋轉(zhuǎn)的填料層中實(shí)現(xiàn)氣、液高效接觸，已經(jīng)成功的應(yīng)用于多種產(chǎn)物的分離與反應(yīng)過程，如油田注水脫氧解析過程(CN92102061.9)，制備超細(xì)碳酸鈣反應(yīng)過程(95105343.4)。但是對(duì)于分離或反應(yīng)要求高的產(chǎn)物，僅在一級(jí)填料中氣液相接觸不夠充分，不能達(dá)到要求的指標(biāo)(如精餾等過程)，為此，不得不將多臺(tái)旋轉(zhuǎn)床設(shè)備串聯(lián)使用，加大了工藝流程，增加了能耗和物料損耗。
本發(fā)明的目的是提供一種離心力場(chǎng)作用下的具有多級(jí)轉(zhuǎn)子的高效氣-液接觸裝置，本裝置結(jié)構(gòu)合理緊湊，能耗小，產(chǎn)物精度高。
本發(fā)明的主要技術(shù)方案在固定機(jī)殼內(nèi)的中心轉(zhuǎn)軸上串裝有多級(jí)轉(zhuǎn)子，每一級(jí)轉(zhuǎn)子之間有隔板，各級(jí)轉(zhuǎn)子由中心轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)，在相對(duì)獨(dú)立的空間內(nèi)旋轉(zhuǎn)，最上面一級(jí)轉(zhuǎn)子為除沫段，其余為氣、液接觸段。機(jī)殼內(nèi)的每一層隔板，呈圓錐形，從周邊始沿徑向朝中心向下傾斜，中心留有氣、液通孔。每個(gè)轉(zhuǎn)子上裝有填料層，填料層裝在轉(zhuǎn)殼內(nèi)，轉(zhuǎn)殼周面開有小孔，下端面密閉，上端面中心有孔。接觸段轉(zhuǎn)子填料層中心有布液管及氣體通道，可以將上一級(jí)轉(zhuǎn)子填料流下的液體收集，分布到轉(zhuǎn)子填料層，也能將通過轉(zhuǎn)子填料的氣體收集，排放到上一級(jí)轉(zhuǎn)子空間。除沫段轉(zhuǎn)子填料層中心有導(dǎo)氣管，通向機(jī)殼上的出氣口。在除沫段的轉(zhuǎn)子以下，層隔板上方設(shè)置有進(jìn)液管，進(jìn)液管與機(jī)殼上的進(jìn)液口連接。機(jī)殼底部設(shè)有出液口，頂部設(shè)有出氣口，機(jī)殼上的進(jìn)氣口設(shè)置在第一級(jí)接觸段所在空間的機(jī)殼上。
上述的氣、液接觸段填料層中心的布液管及氣體通道結(jié)構(gòu)是層隔板中心的氣液通孔為一個(gè)中心圓孔，下面固定有一圓管，圓管與層隔板間有密封，圓管下部管壁上開有小孔。除沫段層隔板上方設(shè)置有一段進(jìn)液管，液體沿著傾斜的層隔板流向中心的氣、液通孔，流到下方的圓管內(nèi)，通過管壁上的小孔向填料層布液，同時(shí)又通過小孔收集來自填料層的氣體。
上述的氣、液接觸段填料層中心的布液管及氣體通道是在填料層轉(zhuǎn)殼上端面中心部位與層隔板之間設(shè)置有環(huán)形阻隔板，阻隔板上部與層隔板固定，下部與轉(zhuǎn)動(dòng)的填料層轉(zhuǎn)殼上端面之間有動(dòng)密封連接，因而在環(huán)形阻隔板與填料層中心形成氣、液通道。沿填料層中心均勻布置有一周豎直的布液管，布液管固定在層隔板上層隔板相應(yīng)位置開有一周液體收集孔，布液管固定在每個(gè)收集孔下面，層隔板上收集孔的開孔處呈低凹狀，以便收集層隔板上的液體進(jìn)入布液管。層隔板中心開有通氣孔。是本結(jié)構(gòu)形成獨(dú)立的液體及氣體通道。除沫段以下的第一層隔板上的布液管與一中心為環(huán)形的進(jìn)液管相接。
上述的機(jī)殼排氣口外裝有葉輪，葉輪被包封在葉輪箱內(nèi)，葉輪箱上開有排氣口。
本發(fā)明多級(jí)轉(zhuǎn)子可以立式串裝，也可以臥式串裝。臥式串裝時(shí)，上一級(jí)流出的液體排出殼外，經(jīng)泵加壓后再打入下一級(jí)的布液管。
本發(fā)明的效果由于本發(fā)明設(shè)置有多級(jí)轉(zhuǎn)子，使氣液相依次在多級(jí)旋轉(zhuǎn)的填料層中充分接觸，提高了接觸效率和產(chǎn)物精度，結(jié)構(gòu)緊湊，降低了多臺(tái)設(shè)備串聯(lián)的能耗及空間。
下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明詳細(xì)公開。


圖1是本發(fā)明多級(jí)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本發(fā)明具有獨(dú)立的氣液通道的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是本發(fā)明排氣口裝有葉輪及多級(jí)軸承支撐的結(jié)構(gòu)示意圖。
實(shí)施例1如圖1所示，在固定機(jī)殼1內(nèi)的中心轉(zhuǎn)軸2上串裝有多級(jí)轉(zhuǎn)子，由中心轉(zhuǎn)軸2帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，最上面一級(jí)轉(zhuǎn)子為除沫段，其余為氣、液接觸段。機(jī)殼內(nèi)有多層圓形層隔板3，將每一級(jí)轉(zhuǎn)子分開，形成獨(dú)立的空間，層隔板從周邊始沿徑向朝中心向下傾斜，中心留有氣、液通孔4。每個(gè)轉(zhuǎn)子上裝有填料層5，填料層裝在轉(zhuǎn)殼6內(nèi)，轉(zhuǎn)殼周面開有小孔7，下端面8密閉，上端面9中心有孔。層隔板3中心的氣、液通孔4為一個(gè)中心圓孔，在其下方的填料層中心有一圓管10，作為氣、液通道，該氣、液通道可以將上一級(jí)轉(zhuǎn)子填料流下的液體收集，分布到轉(zhuǎn)子填料層，也能將通過轉(zhuǎn)子填料的氣體收集，排放到上一級(jí)轉(zhuǎn)子空間。圓管下部管壁上開有小孔11，通道與層隔板中心通孔連接處設(shè)有動(dòng)密封12。在除沫段的轉(zhuǎn)子以下，層隔板上方設(shè)置有進(jìn)液管13，進(jìn)液管與機(jī)殼上1的進(jìn)液口連接。除沫段轉(zhuǎn)子填料層中心有導(dǎo)氣管17，通向機(jī)殼頂部的出氣口15。機(jī)殼底部設(shè)有出液口14，機(jī)殼上的進(jìn)氣口16設(shè)置在第一級(jí)接觸段所在空間的機(jī)殼上。
本裝置運(yùn)行時(shí)，中心轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)各級(jí)轉(zhuǎn)子以較高的速度旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心力場(chǎng)，液體從設(shè)置在除沫段層隔板上方的進(jìn)液管流出，沿著傾斜的除沫段的層隔板流向中心的氣、液通孔，進(jìn)入通孔下方的氣液接觸段填料中心的圓管狀氣、液通道內(nèi)，通過圓管壁上的小孔向填料層布液。液體在離心力場(chǎng)的作用下甩向填料層外，從轉(zhuǎn)殼周面開的小孔甩出后，沿下一層傾斜的層隔板流向下一級(jí)轉(zhuǎn)子中心的圓管內(nèi)繼續(xù)布液，最后排除出液口。氣體從機(jī)殼下部的進(jìn)氣口進(jìn)入第一級(jí)氣液接觸段，從填料層轉(zhuǎn)殼周面的小孔進(jìn)入填料層，并與液體接觸，再從圓管狀氣、液通道下部的小孔進(jìn)入通道，從中心通孔排放到上一級(jí)接觸段空間，繼續(xù)進(jìn)入填料層與液體接觸直至到除沫段。在除沫段，氣體經(jīng)過填料層除沫后通過排氣管從機(jī)殼上方的排氣口排出。
實(shí)施例2如圖2所示，本實(shí)施例基本結(jié)構(gòu)如實(shí)施例1，各級(jí)氣、液接觸段填料層中心的布液管及氣體通道結(jié)構(gòu)為在接觸段填料層轉(zhuǎn)殼上端面中心部位與層隔板3之間設(shè)置有一環(huán)形阻隔板18，阻隔板18上部與層隔板固定，下部與轉(zhuǎn)動(dòng)的填料層轉(zhuǎn)殼上端面9之間有動(dòng)密封19連接，因而環(huán)形阻隔板與填料層中心形成氣、液通道。沿填料層中心均勻布置有一周豎直的布液管20，布液管固定在層隔板3上，層隔板相應(yīng)位置開有一周液體收集孔21，布液管固定在每個(gè)收集孔下面，層隔板上收集孔的開孔處呈低凹狀，以便收集層隔板上的液體進(jìn)入布液管。層隔板中部另開有通氣孔23，使填料層中心的氣體排出。本結(jié)構(gòu)在接觸段填料層中形成獨(dú)立的液體及氣體通道。此外，布置在除沫段以下的第一層隔板上的各豎直布液管均與一環(huán)形的進(jìn)液管22相接。在本實(shí)施例中，氣、液相如下接觸液體從環(huán)形進(jìn)液管進(jìn)入，通過最上面一層接觸段填料層中心一周獨(dú)立的布液管將液體噴向填料層，液體在離心力場(chǎng)的作用下甩向填料層外，從轉(zhuǎn)殼周面開的小孔甩出后，沿下一層傾斜的層隔板流向低凹的布液孔處收集到下一級(jí)填料層中心的圓管內(nèi)繼續(xù)布液，最后排除出液口。氣體從機(jī)殼下部的進(jìn)氣口進(jìn)入第一級(jí)氣液接觸段，從填料層轉(zhuǎn)殼周面的小孔進(jìn)入填料層，并與液體接觸后，通過填料層中心與環(huán)形隔板形成的氣體通道，從層隔板中部開的排氣孔排放到上一級(jí)接觸段空間，繼續(xù)進(jìn)入填料層與液體接觸直至到除沫段。在除沫段，氣體經(jīng)過填料層除沫后通過排氣管從機(jī)殼上方的排氣口排出。
實(shí)施例3如圖4所示，其他結(jié)構(gòu)同實(shí)施例1。上述的機(jī)殼排氣口外裝有葉輪，葉輪被包封在葉輪箱內(nèi)，葉輪箱上開有排氣口，轉(zhuǎn)軸由多個(gè)軸承支撐。
權(quán)利要求
1.一種在離心力場(chǎng)作用下的多級(jí)氣-液接觸裝置，在固定的機(jī)殼內(nèi)裝有轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子由中心轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，其上裝有填料層，填料層裝在轉(zhuǎn)殼內(nèi)，轉(zhuǎn)殼周面開有小孔，其特征在于中心轉(zhuǎn)軸上串裝有多級(jí)轉(zhuǎn)子，每一級(jí)轉(zhuǎn)子之間有隔板，各級(jí)轉(zhuǎn)子由中心轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)，在相對(duì)獨(dú)立的空間內(nèi)旋轉(zhuǎn)，最上面一級(jí)轉(zhuǎn)子為除沫段，其余為氣、液接觸段，機(jī)殼內(nèi)的每一層隔板，呈圓錐形，從周邊始沿徑向朝中心向下傾斜，中心留有氣、液通孔，每個(gè)轉(zhuǎn)子上的轉(zhuǎn)殼下端面密閉，上端面中心有孔，接觸段轉(zhuǎn)子填料層中心有布液管及氣體通道，除沫段轉(zhuǎn)子填料層中心有導(dǎo)氣管，通向機(jī)殼上的出氣口，在除沫段的轉(zhuǎn)子以下，層隔板上方設(shè)置有進(jìn)液管，進(jìn)液管與機(jī)殼上的進(jìn)液口連接，機(jī)殼底部設(shè)有出液口，頂部設(shè)有出氣口，機(jī)殼上的進(jìn)氣口設(shè)置在第一級(jí)接觸段所在空間的機(jī)殼上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣-液接觸裝置，其特征在于，所述的氣、液接觸段填料層中心的布液管及氣體通道結(jié)構(gòu)是層隔板中心的氣液通孔為一個(gè)中心圓孔，下面固定一圓管，圓管與層隔板間有密封，圓管下部管壁上開有小孔，除沫段層隔板上方設(shè)置有一段進(jìn)液管。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣-液接觸裝置，其特征在于，所述的氣、液接觸段填料層中心的布液管及氣體通道是在填料層轉(zhuǎn)殼上端面中心部位與層隔板之間設(shè)置有環(huán)形阻隔板，阻隔板上部與層隔板固定，下部與轉(zhuǎn)動(dòng)的填料層轉(zhuǎn)殼上端面之間有動(dòng)密封連接，沿填料層中心均勻布置有一周豎直的布液管，布液管固定在層隔板上；層隔板相應(yīng)位置開有一周液體收集孔，布液管固定在每個(gè)收集孔下面，層隔板上收集孔的開孔處呈低凹狀，層隔板中心開有通氣孔，除沫段以下的第一層隔板上的布液管與一中心為環(huán)形的進(jìn)液管相接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣-液接觸裝置，其特征在于，所述的機(jī)殼排氣口外裝有葉輪，葉輪被包封在葉輪箱內(nèi)，葉輪箱上開有排氣口。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種在離心力場(chǎng)作用下的多級(jí)氣－液接觸裝置。在固定機(jī)殼內(nèi)的中心轉(zhuǎn)軸上串裝有多級(jí)轉(zhuǎn)子,由中心轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)旋轉(zhuǎn),最上面一級(jí)轉(zhuǎn)子為除沫段,其余為氣、液接觸段。機(jī)殼內(nèi)有多層圓形層隔板,將每一級(jí)轉(zhuǎn)子分開,形成獨(dú)立的空間,層隔板從周邊始沿徑向朝中心向下傾斜,中心留有氣、液通孔。每個(gè)轉(zhuǎn)子上裝有填料層,接觸段轉(zhuǎn)子填料層中心有布液管及氣體通道,可以將上一級(jí)轉(zhuǎn)子填料流下的液體收集,分布到轉(zhuǎn)子填料層,也能將通過轉(zhuǎn)子填料的氣體收集,排放到上一級(jí)轉(zhuǎn)子空間。
文檔編號(hào)B01D3/30GK1302678SQ99121968
公開日2001年7月11日 申請(qǐng)日期1999年10月20日 優(yōu)先權(quán)日1999年10月20日
發(fā)明者范德順, 蔡紀(jì)寧, 周昆穎, 陳罕 申請(qǐng)人:北京化工大學(xué)