CN102764627A

CN102764627A - 旋转填料床反应设备

Info

Publication number: CN102764627A
Application number: CN2012102853781A
Authority: CN
Inventors: 侯晓峰; 张玉芬
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-08-11
Filing date: 2012-08-11
Publication date: 2012-11-07

Abstract

本发明提供了一种旋转填料床反应设备。由壳体、壳体内的旋转床反应室、直接传动机构组成。本发明的直接传动机构的整个转动体与调速电动机轴直接相连接，由电动机直接驱动，连续调速，可以使用较小功率的电动机，大大减少了能量消耗。本反应器适用于进行气-液两相湿化学反应过程，具有气-液两相化学反应传质效率高、产物颗粒均匀、震动幅度小、电机功率小的优点。

Description

旋转填料床反应设备

技术领域

本发明涉及一种直接传动式旋转填料床形成超重力场来强化反应过程的旋转床反应器，属于旋转床反应器领域。

背景技术

旋转床反应器是上世纪四十年代发展起来的一种新型化学反应设备。与常规塔式化学反应设备相比，该设备的特点是：设备体积很小，设备持液量小，反应传质强度高，反应物料滞留时间短，泛点高，不易起泡，不易堵塞，节能环保、维修方便，能在数秒钟内使设备运转达到稳定。

通常旋转床反应器设备由壳体、旋转体转子、物料进出口、传动轴和电动机组成。旋转体转子内填充多孔介质填料，物料在多孔介质填料表面进行传质和反应。在这种超重力场中，不同大小分子间的分子扩散和相间传质过程均比常规重力场下要快得多，气-液、液-固、液-液两相在超重力场中多孔介质填料或填料孔道中产生流动接触，巨大的剪切力将液滴撕裂成微米至纳米级的液膜、液丝，从而产生巨大和快速更新的相界面，使相间的传质效率得到极大提高，其反应器单元高度可降低1~2个数量级，而相间传质速率效率则比传统塔式反应器中的传质速率提高1~3个数量级。它的核心作用在于对化工传递过程和微观混合过程的极大强化。它应用于需要对相间传递过程进行强化的多相过程，或需要相内或拟均相内微观混合强化的混合与沉淀反应过程。

随着旋转床超重力场技术的应用领域的不断开拓，近年申请超重力场技术的专利不断增多，如中国专利CN91109255.2、CN91229204.0、CN01143459.7、CN02224172.8、CN200310101838.1、CN200510049145.1等。CN200510049145.1发明涉及一种多层折流式超重力旋转床装置，包括壳体，壳体中心设有两端贯穿壳体的转轴，转轴上串联连接有由上到下呈层状排列的一组转子，壳体上还设有与折流圈通道相通的中间进料口。该转子由与转轴固定连接的动折流盘、与壳体固定连接的静折流盘组成，动折流圈和静折流圈分别固定连接在动折流盘和静折流盘上。一组同心且直径各异的动折流圈、静折流圈相对而设构成曲折的折流圈通道，并在转子下端的两侧设有第一通道口，转子上端的中心设有第二通道口，第一通道口和第二通道口与折流圈通道相通。在大规模的工业生产中，要求处理的气体流量大，几万至上百万Nm³/h。有的只能通过增加设备的旋转半径或增加旋转轴的长度，以求得更大的处理要求。而超重力机是一种高速旋转设备，伴随着旋转体半径的增加，旋转填料重量的增加，转动轴的增长，填补在高速运转后易产生不规则的变化，造成厚度分布不均匀，在处理动平衡及制作转动轴时的难度会显得更加突出，使旋转床在转动时的稳定性变差，因此以上这些专利中所提供的装置一直无法取得很大突破。

另一方面，旋转床反应必须在高速下运转才能体现出强化传质效果，如果降低电机的转速，也起不到超重力场的反应效果，高速下长期稳定运转对旋转床的制造精度、质量提出严格的要求，制造难度大、制造成本高。

同时，目前国内使用的旋转床反应器，除能耗大和动平衡差的缺点外，由于设备结构复杂，成本高，易共振，故障率高，难以大规模普及应用。

发明内容

本发明针对上述不足，通过实际生产应用经验，提出一种旋转填料床反应设备。具有结构简单、直接转动、适用大规模生产、高可靠性、高稳定性的特点。

旋转填料床反应设备技术方案如下：

旋转填料床反应设备，由壳体、壳体内的旋转床和直接传动机构组成，旋转床为筒状结构，旋转床壁设置有孔，固定于壳体顶部的进液管和进气管放置于旋转床内部。直接传动机构固定设置于旋转床的底部；

壳体和壳体内的旋转床间距离为2-30厘米；壳体和旋转床之间空间构成旋转床反应室，反应室可使反应液体进一步在此进行反应；

壳体和壳体内的旋转床可以为常用洗衣机外、内筒，所述的洗衣机为家用滚筒洗衣机或工业滚筒洗衣机；

旋转床的底部为无孔或有孔结构；

旋转床的底部可排列若干通孔，通孔为圆形或椭圆形或其他形状；

旋转床壁可为多孔填料层，旋转床的内壁为网状的结构，所述填料层厚度为5-20层，多孔填料层网孔的孔径为0.05-5mm；网孔可使液体流出旋转床；

直接传动机构为常见洗衣机的传动设备，直接传动机构由直接驱动式调速电动机、上下轴承、防漏油封及旋转床体组成。

直接驱动调速电动机的轴设置于壳体的底部，直接驱动调速电动机的轴自下而上依次设置下轴承、上轴承和防漏油封；

进液管及进气管的下端设置多个小孔；所述小孔为均匀或非均匀分布的小孔；

壳体下部设有液体物料出口；壳体外侧中部可设置稳定配重环；

旋转床底部与直接驱动调速电动机的轴固定连接，旋转床底部也可与其他传动设备直接连接；

设置于壳体上的减震器和减震弹簧与减震支架或保护桶体连接；

旋转床壁是多孔填料层为网状的不锈钢层，所述不锈钢层厚度为5-20层，

网孔的孔径为0.05-5mm；

气体管是液体管直径的100-200倍,

气体进料管是液体流量的500-1000倍.

所述进液管为1-3个；

壳体内壁为防腐层；壳体的材质为耐腐蚀的材料，可以为不锈钢或更耐腐蚀的钛材等金属材料。

本发明产生的有益效果：根据上述方案制造的反应器与现有技术相比，具有以下优点：

1、本发明所述的反应器，其进气管的进气口位于旋转床轴向端口，高速旋转床可以将气体均匀分布到旋转床填料层上，其进液管伸入到旋转床中间，四周有均匀分布的小孔喷出液体，高速旋转床可以将液体均匀分布到旋转床填料层上，液体与气体在超重力场作用下通过填料层进行高效率的反应。

2、所述反应器，其壳体下部有减震器或保护桶体支撑，壳体上部有减震弹簧吊挂，壳体中部有稳定配重环。使得旋转体在良好的减震状态下转动，使旋转体旋转平衡稳定，大大减少了旋转体在高速运转中的震动与不稳定性，能加大旋转体的直径和体积。

3、反应器整个旋转体与调速电动机轴或其他传动设备直接相连接，由电动机直接驱动，连续调速，可以使用较小功率的电动机，大大减少了能量消耗。同时由于电动机也处于被减震状态，减少了震动和噪声。

4、所述反应器，其旋转床反应室和直接传动机构可以用滚筒洗衣机的内、外筒总成和直接驱动传动总成改制，所述的滚筒洗衣机为家用滚筒洗衣机或工业滚筒洗衣机，都是经过长期考验的大规模产品，可靠性高，稳定性好，同时可以大大降低制造成本和维护成本，有利于该技术的推广应用。

附图说明

图1是一种旋转床反应器的结构示意图。

其中，1进液管一；2进液管二；3壳体；4填料层；5减震支架；6防漏油封；7进气口；8导液斜面；9液体物料出口；10出气口；11上轴承；12下轴承；13直接驱动调速电动机；14下减震器；15上减震弹簧；16旋转床体；17稳定配重环；18旋转床反应室。

具体实施方式

下面结合附图和实例作进一步的描述。

图1是一种旋转床反应器的结构示意图。从图中可以看出整个设备分内、外两部分，外面是壳体3，壳体3内部是旋转床反应室18。壳体3上面连接有进液管1和进液管2及进气管7，壳体3是桶形直立壳体，壳体3内部可以根据反应体系介质的性质可以设防腐层或不设，一般来说壳体3的材质可以为不锈钢或更耐腐蚀的钛材等金属材料。壳体3下部设有两个液体物料出口9，壳体3外侧中部设有出气口10，壳体3外侧中部设有稳定配重环17，壳体3的底部中间通过上轴承11和下轴承12与直接驱动调速电动机13和旋转床16相连接。旋转床反应室18中间设有垂直的旋转床16，旋转床16的内侧壁是旋转床多孔填料层4，外侧是多孔外侧壁。旋转床16下部通过防漏油封6与直接驱动调速电动机13的轴相连接。壳体3外侧下部设有下减震器14，壳体3外侧上部设有上减震弹簧15，壳体3通过下减震器14和上减震弹簧15与减震支架5连在一起，形成一个整体。在壳体3的底部设有一个导液斜面8，这样可以及时排出反应后的液体。

所述旋转床16的多孔外侧壁优选不锈钢网，网孔的孔径为0.05-5mm；

所述直接驱动式调速电动机13的电极为DD电极；

所述直接驱动式调速电动机13的转速为50转/分-1800转/分；

所述下减震器14的数量为三个至七个，上减震弹簧15的数量为三个至七个，稳定配重环17的重量为5公斤至280公斤。

旋转床反应器进行气-液沉淀反应时的工作原理：

气体物料和液体物料通过气体进口和液体进口进入壳体3中的旋转床反应室18中部，壳体中的旋转床16高速旋转，气体和液体在填料层上发生化学反应，产生的沉淀颗粒随喷出的液体一起到壳体3的底部，从液体物料出口9流出。

本发明结构简单、合理、紧凑；壳体内设有多组层状分布的转子，增加单台设备的传质能力。气液相通量增大，液相不易返混。

本发明装置可以用于下述反应液液反应和液气反应：

KCL+CO₂=KCO₃

NaCL+NH₃OH+CO₂=NH₃CL+Na₂CO₃

Claims

1.一种旋转填料床反应设备，由壳体、壳体内的旋转床和直接传动机构组成，旋转床壁设置有孔，固定于壳体顶部的进液管和进气管放置于旋转床内部，直接传动机构固定设置于旋转床的底部。

2.根据权利要求1所述一种旋转填料床反应设备，其特征在于，所述壳体和壳体内的旋转床间距离为2-30厘米，壳体和旋转床之间空间构成旋转床反应室，反应室可使反应液体进一步在此进行反应。

3.根据权利要求1所述一种旋转填料床反应设备，其特征在于，所述壳体和壳体内的旋转床为常用洗衣机外筒和内筒。

4.根据权利要求1所述一种旋转填料床反应设备，其特征在于，所述旋转床的底部为无孔或有孔结构。

5.根据权利要求1所述一种旋转填料床反应设备，其特征在于，所述旋转床壁为多孔填料层，旋转床的内壁为网状的结构，所述填料层厚度为5-20层。

6.根据权利要求1所述一种旋转填料床反应设备，其特征在于，所述直接传动机构为洗衣机的传动设备。

7.根据权利要求1所述一种旋转填料床反应设备，其特征在于，所述直接传动机构由直接驱动式调速电动机、上下轴承、防漏油封及旋转床体组成。

8.根据权利要求1所述一种旋转填料床反应设备，其特征在于，所述进液管及进气管的下端设置多个小孔；所述小孔为均匀或非均匀分布的小孔。

9.根据权利要求1所述一种旋转填料床反应设备，其特征在于，所述壳体下部设有液体物料出口，所述壳体内壁为防腐层；壳体的材质为耐腐蚀的材料。

10.根据权利要求1-10所述一种旋转填料床反应设备在气-液，液-液反应中的应用。