CN102580659A - 有气相参与的超重力场传质与反应装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种有气相参与的超重力场传质与反应装置，它是一个壳体与内筒组成的双室圆筒形设备，内筒之内为内室，壳体与内筒之间为外室；内筒为多孔筒体，内室顶有圆形顶盖，顶盖中心开有液体或液固混合物进口；内室底有圆形底板，底板中央装有转子，内室壁上安装有涡流挡板；外室顶部和底部均有坡形盖板，顶部坡形盖板上开有气体出口，底部坡形板上开有液体或液固混合物出口，中部安装有环型多孔布料器；壳壁下部四周和内室底板均开有气体进口。本装置尺寸小、结构简单，无需任何填料，不会堵塞；在内筒体上设有多孔结构，液体或液固混合物在螺旋转子的作用下获得的能量能够得到充分利用，比传统的传质与反应超重力旋转床效率更高、更节能。

Description

有气相参与的超重力场传质与反应装置

技术领域

本发明涉及一种强化传质与反应设备，特别涉及一种强化气-液-固多相传质与反应装置。

背景技术

超重力旋转床设备是上世纪80年代初兴起的一种新型设备。与常规技术比，超重力场设备具有设备尺寸小、传质强度大、物料停留时间短等优点。超重力旋转床场设备一般由机壳、螺旋转子、物料进口、物料出口、转轴和电机构成，但目前所见螺旋转子多填充有多孔介质，并且转轴需要多个密封设备固定，其弊端在于多孔介质容易堵塞，安装、维护和检修困难。传统的超重力场旋转设备的另一弊端是物料在螺旋转子的作用进行传质后获得的能量没有得到有效利用。

中国专利数据库中，已有一些属于超重力场反应方法或反应设备的专利申请件，例如91109255.2号《旋转床超重力场强化传递与反应装置》、91229204.0号《旋转床超重力场传递与反应装置》、 99105437.7号《涡流式超重力场反应装置及其应用》、99200696.1号《超重力场传质、反应装置》、99208429.6 号《气动涡流式超重力场反应装置》、01143459.7号《超重力场中高压旋转床气液传质与反应设备》、200310103434.6号《一种超重力场旋转床传质与反应设备》、200410073624.2号《一种在超重力场中进行催化反应的方法》等。但这些技术方案仍然属于传统的传质与反应超重力旋转床，其效率并不理想。

发明内容

本发明的目的，是提供一种有气相参与的超重力场传质与反应装置，从而克服现有技术的不足，提高其传质与反应的效率，减少能耗。

本发明的有气相参与的超重力场传质与反应装置为一个壳体与内筒组成的双室圆筒形设备，内筒之内为内室，壳体与内筒之间为外室；内筒为多孔筒体，内室顶有圆形顶盖，顶盖中心开有液体或液固混合物进口；内室底有圆形底板，地板中央装有转子，内室壁上安装有涡流挡板；外室的顶部和底部均有坡形盖板，顶部坡形盖板上开有气体出口，底部坡形板上开有液体或液固混合物出口，中部安装有环型多孔布料器；壳壁下部四周和内室底板均开有的气体进口。

上述涡流挡板的形状为直角梯形状，直角梯形状挡板垂直地安装在内壁上，挡板与内室轴向平行。

上述涡流挡板涡流挡板共8块，每4块涡流挡板为一层，涡流挡板分为两层对称地垂直安装在内室壁上。

上述气体出口为2个，对称地分布在外室顶部中心的两侧。

上述壳壁四周的气体进口为10个，对称、均匀地径向分布在筒体壁的下部，这样气体进入装置可分布均匀。

上述液体或液固混合物出口为2个，对称地分布在外室底部中心两侧。

上述内室底板的气体进口为2个，对称地分布在底部中心的两侧。

上述转子带有螺线叶轮并用密封环固定在底板上，转子通过转轴与动力装置连接。

本发明装置的原理与反应流程是：液体或液固混合物从液体或液固混合物进口进入内室，液体或液固混合物随螺旋转子一起做高速螺旋运动，并与来自气体进口的气体接触传质、反应；在内室做高速螺旋运动的液体或液固混合物受到离心力和内壁多孔结构的作用，沿内筒体切线方向抛出，在外室与来自气体进口的气体进行逆流传质、反应；从内筒体切线方向抛出的液体或液固混合物与气体传质过程中，受到环型布料器的作用，进行再分散，最后从液体或液固混合物出口排出。

本发明的装置与常规超重力旋转床相比具有如下优点：①液体或液固混合物在带有螺线叶轮的螺旋转子和涡流挡板作用下作远远超过重力加速度的螺旋运动，与气体在超重力场中进行传质，传质效率、反应速率得到极大的提高；②在内室做高速螺旋运动的液体或液固混合物在离心力和内壁多孔结构的作用下沿内筒体切线方向抛出，进入外室与气体或液体接触传质、反应，液体或液固混合物获得的能量得到有效利用，传质与反应效率高；③本发明螺旋转子带有螺线叶轮，无需任何填料，不会存在液体或液固混合物堵塞的现象，可实现长时间有效平稳运行；④螺旋转子只采用一副动密封固定在下底板上，因此制造、安装、维修非常方便。

本发明装置具有尺寸小、结构简单的特点，因本装置螺旋转子无需任何填料，所以不会出现堵塞情况。本装置在内筒体上设有多孔结构，液体或液固混合物在螺旋转子的作用下获得的能量能够得到充分利用。本装置比传统的传质与反应超重力旋转床效率更高、更加节能。

附图说明

图1为本发明装置的结构示意图；图2为本装置的顶盖俯视图，图3为环型多孔布料器示意图，图4为内筒壁上小孔分布示意图，图5为本装置的仰视图。

图中，1-气体出口；2-液体或液固混合物进口；3-内筒；4-壳体；5-环型多孔布料器；6-涡流挡板；7-壳壁气体进口；8-密封环；9-转子；10-转轴；11-液体或液固混合物出口；12-内室；13-外室，14-气体进口。

具体实施方式

实施例

如附图1所示的有气相参与的超重力场传质与反应装置，一个壳体4与内筒3组成的双室圆筒形设备，内筒3之内为内室12，壳体4与内筒3之间为外室13；内筒3为定孔径的多孔筒体，内室12顶有圆形顶盖，顶盖中心开有液体或液固混合物进口2；内室12底有圆形底板，底板中央装有转子9，内室12壁上垂直安装有8块涡流挡板6；外室13的顶部和底部均有坡形盖板，顶部坡形盖板上开有2个对称地分布在中心两侧的气体出口1，底部坡形板上开有2个对称地分布在中心两侧的液体或液固混合物出口11，中部安装有环型多孔布料器5；壳壁下部四周对称、均匀地开有10个径向分布的壳壁气体进口7，内室12底板开有2个对称地分布在中心两侧的气体进口14。转子9带有螺线叶轮并用密封环8固定在底板上，转子9通过转轴10与动力装置连接。

本发明装置中，气体、液体或液固混合物在螺旋转子作用下进行了多次的反复传质、反应过程，增加了接触面积和强化了传质、反应过程，提高了传质与反应速率。

Claims (8)

1. 有气相参与的超重力场强化传质与反应装置，其特征在于该装置是一个壳体(4)与内筒(3)组成的双室圆筒形设备，内筒(3)之内为内室(12)，壳体(4)与内筒(3)之间为外室(13)；内筒(3)为定孔径的多孔筒体，内室(12)顶有圆形顶盖，顶盖中心开有液体或液固混合物进口(2)；内室(12)底有圆形底板，底板中央装有转子(9)，内室(12)壁上安装有涡流挡板(6)；外室(13)的顶部和底部均有坡形盖板，顶部坡形盖板上开有气体出口(1)，底部坡形板上开有液体或液固混合物出口(11)，中部安装有环型多孔布料器(5)；壳壁下部四周和内室(12)底板均开有气体进口(7)和（14）。

2.  如权利要求1所述的装置，其特征在于所述涡流挡板(6)的形状为直角梯形状，直角梯形状挡板垂直地安装在内壁上，挡板与内室轴向平行。

3.  如权利要求1所述的装置，其特征在于所述涡流挡板(6)共8块，每4块涡流挡板为一层，涡流挡板(6)分两层对称地垂直地安装在内筒(3)壁上。

4.  如权利要求1所述的装置，其特征在于所述气体出口(1)为2个，对称地分布在外室(13)顶部中心的两侧。

5. 如权利要求1所述的装置，其特征在于所述壳壁四周的壳壁气体进口(7)为10个，对称、均匀地径向分布在壳体(4)的下部。

6.  如权利要求1所述的装置，其特征在于所述液体或液固混合物出口(11)为2个，对称地分布在外室(13)底部中心的两侧。

7.  如权利要求1所述的装置，其特征在于所述内室(12)底板的气体进口(14)为2个，对称地分布在底部中心的两侧。

8.  如权利要求1所述的装置，其特征在于所述转子(9)带有螺线叶轮并用密封环(8)固定在底板上，转子(9)通过转轴(10)与动力装置连接。

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