CN101721830B - 一种螺旋式旋转床 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种螺旋式旋转床，包括螺旋状床层、液相分布管、外壳、气相入口、气相出口、液相入口和液相出口等结构，螺旋状床层为多孔材料制成，在轴向方向上形成螺旋形状，液相分布管设置在螺旋状床层轴向中央，液相分布管与液相入口相通，外壳两端设置气相入口和气相出口，外壳底部设置液相出口。本发明的螺旋式旋转床适用于气液传质与反应，尤其适用于利用液相去除气相中有害成分、且气液比较大的气液传质与反应。该设备结构简单、占地面积小、传质效率高、压降低，可获得较长的气液两相接触路径，液滴表面实现强制更新，有利于气液传质于反应。

Description

一种螺旋式旋转床

技术领域

本发明涉及一种螺旋式旋转床，具体地说，涉及一种利用高速旋转的螺旋状床层，在超重力状态下，完成气液传质与反应的设备。

背景技术

超重力场旋转床传质与反应设备，是二十世纪八十年代初发展起来的一种新型化工单元设备。与传统技术相比，超重力场旋转床传质设备，具有传质强度高、设备尺寸小、物料停留时间短、持液量少、不液泛等特点。

通常超重力场旋转床设备由机壳、转子(反应床层)和电机等部件构成，转子为多孔介质，具有填料的性质，物料在此进行传质和反应。气相需用风机输送，特别是气液逆流状态时由于液相利用离心场进行分散，气相尽管密度小、受离心场作用小，但旋转床层仍然会对气相产生较大阻力，所以必须配备风机、液泵才能实现物料输送。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公开了一种典型的多层旋转床结构；中国专利CN1059105A、CN1062098A、CN1428189A、CN2523482Y、CN1415396A、CN2221437Y、CN2229833Y、CN2654194A等所公开的旋转床设备由机壳、转子和电机等部件构成；CN1608715A公开了一种脱除气相中杂质的方法，增加了除雾结构；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、静折流圈组成。CN1743064A公开了一种在超重力场中进行催化反应的方法。CN1611293A公开了一种超重力场旋转床传质与反应设备，转子分为逆流、顺流两个床层区域，设置了旋转除沫器。CN1060415A公开了一种转动布液式旋转床装置。上述超重力场旋转床的不足在于气相阻力大，气液两相接触路径相对较短，液滴表面更新速度慢，不利于进一步提高传质过程。CN2581060Y公开了一种旋转床超重力多相反应器，采用了螺旋通道型旋转床，螺旋通道在径向上为阿基米德螺旋线，在轴向为贯通的通道，该结构的旋转床可获得较长的气液两相接触路径，但仍具有阻力大、无抽吸能力等不足。CN1062098A公开了一种带有抽吸装置的超重力场装置，CN1116125A公开了一种错流旋转床超重力装置，在转子转轴上设置叶轮，抽吸气相，旋转床层呈微负压工况，不利于气相分子在液滴表面的附着溶解。同时，由于叶轮的抽吸作用，会产生气相偏流和液相夹带等现象。在某些领域，如烟气净化处理领域，由于气相压力较低，压降明显的处理设备无法应用，并且气量很大，增加气体输送装置则能耗大大增加。因此，上述现有超重力旋转床用于这些领域时受到一定的限制。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种超重力旋转床，可以提高气液两相接触路径，液滴表面实现强制更新，有利于气液传质与反应，压降很小，适用于对气相压降有限制的领域。

本发明螺旋式旋转床包括螺旋状床层、液相分布管、外壳、气相入口、气相出口、液相入口和液相出口等结构。螺旋状床层为多孔材料制成，在轴向方向上形成螺旋形状，液相分布管设置在螺旋状床层轴向中央，液相分布管与液相入口相通，外壳两端设置气相入口和气相出口，外壳底部设置液相出口。螺旋状床层通过传动机构与动力装置连接。

螺旋状床层由若干层筛网等多孔材料制成；床层迎风面(气相入口端面)附着薄板，或附着条型板；采用附着薄板方式时，该板开设舌型槽缝或I型槽缝，槽缝冲压而成，舌型板凸起。液相分布管可以同时做为床层旋转轴；轴呈中空管状，管壁上开设若干小孔。外壳由三段构成：布气箱、床层壳体和集气箱，布气箱上设置气相入口，床层壳体内设置螺旋状床层，集气箱上设置气相出口外壳底部设置集液箱，液相出口与集液箱相连。螺旋式旋转床层安装在外壳内，两端分别用轴承支撑：一端轴承固定在外壳上，另一端轴承安装在支撑组件上。外壳与电机共用一个底盘，旋转床轴与动力装置电机间用联轴器连接。

本发明的螺旋式旋转床可制成多级并联结构，以适应不同气量的运行工况，采用并联结构时，设置气相出入口集合管，用于气相的分配与收集。

本发明根据气液两相传质与反应工艺特点，液相在高速旋转床离心力的作用下，实现碎液、雾化，并形成径向流；气相在高速旋转的螺旋状床层作用下，形成轴向流，气液两相在流动过程中完成错流接触，实现传质与反应。同一截面的气相在流过旋转床时，与不同区域的液相接触，均化了传质与反应；液滴在径向运动过程中，反复经历不同的床层，可获得较长的气液两相接触路径，并实现“聚集—分散—反应”过程，液滴表面在此过程中，不断更新，强化、均化了传质与反应。螺旋式床层在旋转过程中对气相有一定的推动作用，气相经过该超重力旋转床时压降很小，适宜于气相受压力降限制的过程中。本发明螺旋式旋转床具有结构简单、占地面积小、不易结壳、积垢，无堵塞等优点。

附图说明

图1为本发明的装配图。

图2为旋转床层迎风面开槽结构示意图。

图3为为旋转床层迎风面条型板分布示意图。

图4为本发明的设备多级并联结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明做进一步详述。如图1、2、3所示，本发明的螺旋状旋转床由螺旋状床层10、液相分布管9、外壳11、支撑组件3、气相入口2、气相出口5、进液口6、旋转接头4、集液箱8、液相出口7及电机1构成。

螺旋状床层10由若干层筛网10-1等多孔材料制成；旋转床层迎风面附着一层薄板10-3，或附着若干块均匀分布的条型板10-2；采用附着薄板方式时，该板开设若干个舌型槽缝或I型槽缝，槽缝呈鱼鳞状分布；槽缝冲压而成，舌型板凸起，凸起高度1～2mm，槽缝开孔率30％～50％，优选40％；采用附着条型板方式时，条型板均匀分布，封堵面积占总面积的30％～70％，优选60％；螺旋状床层由1头螺旋～5头螺旋制成，优选3头螺旋，呈均匀分布；螺旋状床层可制成0.2～4圈，优选1圈。液相分布管9具有分布液相和床层旋转轴两个功能；轴呈中空管状，管壁上开设若干个小孔，小孔直径Φ1mm～Φ3mm，优选Φ1.5mm，小孔总面积等于进料管截面积；设置旋转接头，把液相分布管与进液管连通。外壳11包括布气箱11-1、床层壳体11-3和集气箱11-2三段：外壳上设置床层内构件的支撑组件、气相入口、气相出口、进液口、液相出口及集液箱。螺旋式旋转床层安装在机壳内，两端分别用滑动轴承支撑：一端轴承固定在机壳上，一端轴承安装在支撑组件上。旋转床与电机共用一个底盘，旋转床轴与电机间用联轴器连接。螺旋式旋转床可制成多级并联结构，如图4所示，采用并联结构时，设置气相入口集合管13、气相出口集合管12，用于气相的分配与收集。

工作时，气相经气相入口进入旋转床，螺旋状床层旋转时螺旋向气体流动方向推进，高速旋转的螺旋状床层间形成气相流道，气相在此空间内形成近似轴向流；液相自进液口经旋转接头进入液相分布管，从液相分布管壁上开设的小孔中，喷洒到高速旋转的螺旋状床层间所形成的气相流道中，形成气液充分混合接触；液相在螺旋状床层迎风面上重新聚集、混合，经槽缝分布到床层里，并完成碎流；在高速旋转和多孔材料的多次切割下，液相在床层内实现雾化，并与下一螺旋状气相流道中的气体混合、传质。液相在高速旋转床离心力的作用下，形成径向流；气相在高速旋转的螺旋状床层作用下，形成轴向流，气液两相在流动过程中完成错流接触，实现传质与反应。同一截面的气相在流过旋转床时，与不同区域的液相接触，均化了传质与反应；液滴在径向运动过程中，反复经历不同的床层，反复实现“聚集—分散—反应”过程，液滴表面在此过程中，不断更新，强化、均化了传质与反应，同时推动气相流动，减少压降。

Claims (8)

1.一种螺旋式旋转床，包括螺旋状床层、液相分布管、外壳、气相入口、气相出口、液相入口和液相出口，其特征在于：螺旋状床层为多孔材料制成，在轴向方向上形成螺旋形状，液相分布管设置在螺旋状床层轴向中央，液相分布管与液相入口相通，外壳两端设置气相入口和气相出口，外壳底部设置液相出口；

其中螺旋状床层由若干层筛网制成；床层迎风面附着薄板，所述的附着薄板，开设舌型槽缝或I型槽缝，槽缝冲压而成，舌型板凸起。

2.按照权利要求1所述的螺旋式旋转床，其特征在于：螺旋状床层通过传动机构与动力装置连接。

3.按照权利要求1所述的螺旋式旋转床，其特征在于：所述的液相分布管同时做为床层旋转的转轴，轴呈中空管状，管壁上开设若干小孔。

4.按照权利要求1所述的螺旋式旋转床，其特征在于：所述的外壳由三段构成：布气箱、床层壳体和集气箱，布气箱上设置气相入口，床层壳体内设置螺旋状床层，集气箱上设置气相出口，外壳底部设置集液箱，液相出口与集液箱相连。

5.按照权利要求1所述的螺旋式旋转床，其特征在于：螺旋状床层安装在外壳内，两端分别用轴承支撑。

6.按照权利要求1所述的螺旋式旋转床，其特征在于：螺旋式旋转床为多级并联结构。

7.按照权利要求1所述的螺旋式旋转床，其特征在于：所述的螺旋状床层由1头螺旋～5头螺旋制成。

8.按照权利要求1所述的螺旋式旋转床，其特征在于：所述的螺旋状床层制成0.2～4圈。

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