CN104549100A - 一种新型无源的超重力旋转床装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种新型无源的超重力旋转床装置，包括壳体、转子、旋转轴、气体管路一、气体管路二、液体分布器和液体出口；所述转子设置在壳体内，该转子通过旋转轴与壳体旋转连接；所述气体管路一、气体管路二和液体出口设置在壳体上；所述液体分布器设置在转子的内缘处；其特征在于：所述转子的内缘、外缘或内外缘设有叶片。本发明装置与传统超重力旋转床相比更加节能、结构更加紧凑，可省去轴与外壳相连的旋转密封，造价低。由于转动部分全部包在壳体内，使设备的安全性能进一步提高，且可轻松用于高温高压的反应、吸收等场合。

Description

一种新型无源的超重力旋转床装置
技术领域
本发明涉及一种新型无源的超重力旋转床装置，具体涉及用高压流体的压差驱动转子旋转，无需使用电机驱动的新型超重力装置，适用于多相流的反应、分离、混合等过程，属于超重力技术领域。
背景技术
19世纪70年代，英国帝国化学公司首次提出了超重力的概念，并在此概念上构造了超重力设备——旋转填充床。旋转填充床以电机为动力，带动转子高速旋转，从而产生巨大的离心力，用离心力来模拟超重力环境，实现了在地球上克服重力场的作用来强化分离过程。1983年，英国帝国化学公司Ramshaw教授首次将超重力旋转床用于精馏的分离过程。1995年，中国北京化工大学陈建峰教授将超重力旋转床作为反应器，用于纳米材料制备的反应过程中，从此开启了超重力旋转床反应器工程与应用的研究。目前，以超重力旋转床作为设备载体的超重力技术已经成功的解决了多个化工过程难题，在尾气SO2脱除、烟气CO2捕集、精馏、纳米材料制备、废水处理、聚合物脱挥等多个领域实现了工业应用。
2006年，全国累计探明的天然气可开采量为3.84万亿立方。在天然气开采过程中，由于天然气密度小，为0.75～0.8kg/m3，井筒气柱对井底的压力小；天然气粘度小，在地层和管道中的流动阻力也小；又由于膨胀系数大，其弹性能量也大。因此天然气开采时一般采用自喷方式,天然气在气井自身的压力下，从井底连续举升到地面，因此采出到地面的天然气本身带有一定的压力。类似于蒸汽发电，带压的天然气在后续处理过程中如果能利用其压力做功，则能大大节约能量。
然而，传统超重力填充床转子的旋转动力来自电机驱动，电机驱动消耗电能。为响应我国节能减排的政策要求，本发明提供的新型无源的超重力旋转床无需使用电机，利用高压流体自身的流动性能带动转子转动，能有效的节约能量，进而降低整个装置的能量消耗。
发明内容
本发明要解决的第一个技术问题是提供一种新型无源的超重力旋转床装置。
本发明要解决的第二个技术问题是提供上述装置在多相流的反应、分离、混合等操作过程中的应用。
为解决上述第一个技术问题，本发明一种新型无源的超重力旋转床装置，包括壳体、转子、旋转轴、气体管路一、气体管路二、液体分布器和液体出口；所述转子设置在壳体内，该转子通过旋转轴与壳体旋转连接；所述气体管路一、气体管路二和液体出口设置在壳体上；所述液体分布器设置在转子的内缘处；所述转子的内缘、外缘或内外缘设有叶片。本发明无源的超重力旋转床装置利用高压流体的压差驱动转子旋转，无电机驱动。
优选地，所述转子外缘叶片外的壳体上设置气体管路一，所述气体管路一的气体进入方向正对转子外缘叶片朝向转子的一侧表面；所述气体管路二通向转子中部空腔。
优选地，所述液体分布器液体喷射方向以有利于推动叶片旋转的角度为原则，优选垂直于叶片的形式，最大程度的带动叶片旋转。
优选地，所述叶片可以是弯曲叶片和直叶片。更优选地，所述叶片至少两个，均匀地设置在转子内缘、外缘或内外缘。
优选地，所述壳体上设有凹槽，凹槽内设有轴承，所述旋转轴固定在轴承内。这样，整个旋转轴固定在壳体内，轴与外壳之间不需要进行密封，可以减少设备造价。
优选地，所述旋转轴为立式或者卧式安装。
优选地，所述转子为填料式转子或无填料转子。根据工艺要求作出选择。
为解决上述第二个技术问题，本发明一种上述装置在多相流的反应、分离、混合等操作过程中的应用，所述多相流中包括高压流体。利用该类流体产生的强大压差带动转子转动以达到节能的目的。
优选地，压力≥500Pa。
优选地，所述高压流体包括但不限于气体、液体或超临界流体等。
优选地，所述的多相流包括但不限于气液、液液、气固、气液固等。
优选地，本发明无源超重力旋转床装置中多相流操作过程可以是逆流、并流或错流操作；适合多种流动形式，具有广泛的应用领域。
本发明中，高压流体可以从转子外腔、内腔或内外腔驱动叶片带动转子旋转，从而满足省略电机的要求，大幅的减少能耗。
本发明的有益效果：
本发明装置与传统超重力旋转床相比更加节能、结构更加紧凑，可省去轴与外壳相连的旋转密封，造价低。由于转动部分全部包在壳体内，使设备的安全性能进一步提高，且可轻松用于高温高压的反应、吸收等场合。
附图说明：
图1是本发明的立式新型无源超重力旋转床结构示意图；
图2是本发明的立式新型无源超重力旋转床AA截面图；
图3是本发明的卧式新型无源超重力旋转床结构示意图；
图4是本发明的立式新型无源超重力旋转床逆流吸收工艺流程图；
图5是本发明的立式新型无源超重力旋转床并流吸收工艺流程图；
其中
1-外壳；2-气体管路一；3-转子；4-气体管路二；5-液体分布器；6-密封装置；7-液体出口；8-旋转轴；9-轴承；10-转子内缘叶片；11-转子外缘叶片；12-原料罐；13-泵;14-液体喷射方向；15-气体进入超重力旋转床装置方向。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的实施方案做进一步说明。但本发明不限于所列出的实施例。
实施例1
参见图1、2所示，一种无源的超重力旋转床装置，包括壳体1、转子3、旋转轴8、气体管路一2、气体管路二4、液体分布器5和液体出口7；所述液体出口7设置在壳体1下部；所述转子3设置在壳体1内，且转子3和壳体1之间设有密封装置6，使得进入的气体和液体均需通过转子；所述壳体1底部设有凹槽，凹槽内设有轴承9，所述旋转轴8固定在轴承9内，即旋转轴8为立式设置；这样，整个旋转轴8固定在壳体1内，旋转轴8与外壳1之间不需要进行密封，可以减少设备造价；所述转子3的内缘设有转子内缘叶片10，所述转子3的外缘设有转子外缘叶片11；所述转子外缘叶片11外的壳体1上设置气体管路一2，所述气体管路一2的气体进入方向15正对转子外缘叶片11朝向转子3的一侧表面（参见图2所示）；所述壳体1上的气体管路二4通向转子3中部空腔；所述液体分布器5设置在转子3的内缘处；本发明无源的超重力旋转床装置利用高压流体（气体或/和液体）的压差驱动转子旋转，无电机驱动；
所述液体分布器5液体喷射方向14垂直于转子内缘叶片10（参见图2所示），最大程度的带动转子内缘叶片旋转；
所述转子外缘叶片11是弯曲叶片，所述转子外缘叶片11设有12个，均匀地设置在转子外缘上；所述转子内缘叶片10是弯曲叶片，所述转子内缘叶片10设有8个，均匀地设置在转子外缘上。
实施例2
参见图3所示，重复实施例1，其不同仅在于，旋转轴8卧式设置在壳体1内。
实施例3
一种上述实施例1所述装置在多相流的分离过程中的应用：
参见图4所示，以高压天然气CO2吸收为例；利用CO2含量为10%的高压天然气，从气体管路一2进入，驱动转子外缘叶片11，驱动转子旋转；吸收液40wt%的MDEA从液体进口进入液体分布器5，气液逆流接触完成传质过程，液体从液体出口7流出，气体从气体管路二4流出。CO2含量为2.5%。
实施例4
一种上述实施例1所述装置在多相流的吸收过程中的应用：
参见图4所示，以硫酸行业尾气SO2吸收为例；利用SO2含量为6000mg/m3的尾气，从气体管路一2进入；高压的氨液吸收液从原料罐12经泵13输送到无源的超重力旋转床装置的液体进口进入液体分布器5，驱动转子内缘叶片10，驱动转子旋转。气液逆流接触完成传质过程，液体从液体出口7流出，气体从气体管路二4流出；SO2含量为95mg/m3。
实施例5
一种上述实施例1所述装置在多相流的吸收过程中的应用：
参见图4所示，以高压天然气H2S吸收为例；利用H2S含量为2.2%的高压天然气，从气体管路一2进入，驱动转子外缘叶片11，驱动转子旋转。高压的含铁络合吸收液从原料罐12经泵13输送到无源的超重力旋转床装置的液体进口进入液体分布器5，驱动转子内缘叶片10，同向驱动转子旋转。气液逆流接触完成传质过程，液体从液体出口7流出，气体从气体管路二4流出。H2S含量为0.18%。
实施例6
一种上述实施例1所述装置在多相流的吸收过程中的应用：
参见图5所示，，以炼厂尾气H2S吸收为例；利用H2S含量为2.2%的炼厂尾气，从气体管路二4进入；高压的吸收液含铁络合脱硫剂从原料罐12经泵13输送到无源的超重力旋转床装置的液体进口进入液体分布器5，驱动转子内缘叶片10，驱动转子旋转。气液并流接触完成传质过程，液体从液体出口7流出，气体从气体管路一2流出；H2S含量为0.85%。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (10)

1.一种新型无源的超重力旋转床装置，包括壳体、转子、旋转轴、气体管路一、气体管路二、液体分布器和液体出口；所述转子设置在壳体内，该转子通过旋转轴与壳体旋转连接；所述气体管路一、气体管路二和液体出口设置在壳体上；所述液体分布器设置在转子的内缘处；其特征在于：所述转子的内缘、外缘或内外缘设有叶片。
2.根据权利要求1所述超重力旋转床装置，其特征在于：优选地，所述转子外缘叶片外的壳体上设置气体管路一，所述气体管路一的气体进入方向正对转子外缘叶片朝向转子的一侧表面；所述气体管路二通向转子中部空腔。
3.根据权利要求1所述超重力旋转床装置，其特征在于：优选地，所述液体分布器液体喷射方向垂直于转子内缘叶片。
4.根据权利要求1所述超重力旋转床装置，其特征在于：优选地，所述叶片可以是弯曲叶片和直叶片；更优选地，所述叶片至少两个，均匀地设置在转子内缘、外缘或内外缘。
5.根据权利要求1所述超重力旋转床装置，其特征在于：优选地，所述壳体上设有凹槽，凹槽内设有轴承，所述旋转轴固定在轴承内。
6.根据权利要求1所述超重力旋转床装置，其特征在于：优选地，所述旋转轴为立式或者卧式安装。
7.根据权利要求1所述超重力旋转床装置，其特征在于：优选地，所述转子为填料式转子或无填料转子。
8.一种上述权利要求1-7中任一超重力旋转床装置在多相流的反应、分离、混合等操作过程中的应用，其特征在于：所述多相流中包括高压流体。
9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于：优选地，压力≥500Pa。
10.根据权利要求8所述的应用，其特征在于：
优选地，所述高压流体包括气体、液体或超临界流体；
优选地，所述的多相流包括气液、液液、气固或气液固；
优选地，多相流操作过程是逆流、并流或错流操作。
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