CN114832419A - 一种同心圈式超重力旋转床及连续精馏系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种同心圈式超重力旋转床及连续精馏系统，为了减少常规同心圈式超重力旋转床中液体分布不均所引起的放大效应，充分发挥其传质效率，在同心圈式超重力旋转床中安装了新发明的百叶窗式液体再分布器。所述的百叶窗式液体再分布器固定在转子内部，随转子一起运动。百叶窗式液体再分布器由液体再分布槽、导液板和连接片组成，液体撞击到导液板上后进入液体再分布槽。通过液体再分布槽，液体获得良好的径向和轴向的均匀分布。此百叶窗式液体再分布器并被应用于连续精馏系统。本发明的有益效果为：百叶窗式液体再分布器使同心圈式超重力旋转床转子内的液体获得再分布，同心圈式超重力旋转床的传质效率得到提高。
Description
技术领域
本申请涉及超重力旋转床领域，尤其涉及一种同心圈式超重力旋转床。
背景技术
超重力旋转床是一种新型气液传质设备，利用超重力环境下高度强化的传质过程和微观混合过程特性，其传质系数比传统塔器要提高1-3个数量级，可以将高达几十米的化工塔器设备用高不及三米的超重力旋转床代替。同心圈式超重力旋转床作为一种新型的超重力旋转床，其内件主要有转子、液体分布器、同心圈、转轴等。对于只有液体分布器的同心圈式超重力旋转床来说，液体往往不会均匀的分布在转子内。为了减少由于液体分布不均所引起的放大效应，充分发挥同心圈式超重力旋转床的传质效率，有必要在旋转床中安装液体再分布器，使液体均匀地分布在旋转床的转子内。
中国专利CN101254356A和CN101254357A提出的同心圈逆流型超重力旋转床装置具有传质效率高、方便安装等优点，但是对液体分布的要求较高。该类型的装置中使用的逐层隔断式分布器和阶梯型分布器能够起到对液体的初始分布，但液体在动盘轴向上分布不均匀，分布器的空隙率低，容易在塔内形成气体通道的瓶颈。
中国专利CN1060415A提出了将液体分布器与转子或转子上的部件固定连接的转动布液型旋转床装置。依靠转子旋转产生的离心力分布液体，提高了液体流量操作范围，但是液体在布液管中轴向上分布不均匀。
发明内容
本发明要解决上述现有技术的不足，提供一种同心圈式超重力旋转床，通过在同心圈式超重力旋转床内部内置百叶窗式液体再分布器，使液体均匀地分布在旋转床的转子内。
根据本申请实施例的第一方面，提供一种同心圈式超重力旋转床，包括壳体、转子、液体分布器、转轴和百叶窗式液体再分布器；
所述壳体上端中心处设有气体出口管和液体进口管，壳体侧面设有气体进口管，壳体下端设有液体出口管；
转轴位于壳体的中心，与壳体的连接处安装有机械密封，转轴固定连接有转子；
液体分布器位于转子的中心，并于液体进口管相连通；
转子上缘和壳体之间安装有动密封，所述转子为同心圈转子，转子上设有一组同心且直径各异的同心圈和百叶窗式液体再分布器，同心圏上均匀布满圆形小孔；
百叶窗式液体再分布器安装在转子内部，并固定在转子的下圆盘上。
作为优选，所述的百叶窗式液体再分布器按预定的径向距离排列有1-5个。
作为优选，所述的百叶窗式液体再分布器外直径为液体分布器直径的1-10倍。
作为优选，所述的百叶窗式液体再分布器由依次相连的液体再分布槽、连接片和导液板组成。
作为优选，所述的液体再分布槽按预定的轴向距离沿轴线排列有1-30个，并通过连接片与导液板连接，液体再分布槽由螺栓紧固连接杆连接，最下层液体再分布槽固定在转子上。
作为优选，所述液体再分布槽、连接片和导液板的材质由不锈钢材料制成。
作为优选，所述导液板是上小下达的锥形圈。
作为优选，所述锥形圈倾斜角度是15°-80°。
作为优选，所述同心圈式超重力旋转床的转子是单层设置或多层同轴串接设置，即该百叶窗式液体再分布器可以用于单层转子，也可以用于多层同轴串接的转子。
根据本申请实施例的第二方面，提供一种连续精馏系统，包括塔顶产品储罐、原料储罐、离心泵、原料液流量计、同心圈式超重力旋转床、全凝器、产品液流量计、回流液流量计、电机、再沸器、塔釜产品储罐、原料液进口管；安装有百叶窗式液体再分布器的同心圈式超重力旋转床的转子在电机带动下高速旋转；原料储罐中的原料液在离心泵的作用下，经原料液流量计计量后，由同心圈式超重力旋转床的原料液进口管进入到下层转子内缘并向转子外缘流动，当经过百叶窗式液体再分布器时被收集后重新分布，最后从同心圈式超重力旋转床的液体出口管流出进入再沸器；通加热蒸汽，一部分液体汽化形成汽体，另外一部分液体作为塔釜产品进入塔釜产品储罐；汽体从同心圈式超重力旋转床的气体进口管进入，在压力作用下，由转子外缘向内缘流动,依次穿过同心圈和百叶窗式液体再分布器进入转子内缘，最后通过同心圈式超重力旋转床的气体出口管流出，进入全凝器，在全凝器中汽体全部冷凝成液体；冷凝液体一部分回流，经回流液流量计与同心圈式超重力旋转床的液体进口管进入同心圈式超重力旋转床的上层转子内缘，当经过百叶窗式液体再分布器时被收集后重新分布，后与原料液一起流入同心圈式超重力旋转床的下层转子。另外一部分冷凝液体作为塔顶产品，经产品液流量计进入塔顶产品罐。
本申请的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
由上述实施例可知，本申请百叶窗式液体再分布器使同心圈式超重力旋转床转子内的液体获得再分布，同心圈式超重力旋转床的传质效率得到提高。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。
图1是本发明实施提供的具有百叶窗式液体再分布器的同心圈式超重力旋转床装置的结构示意图。
图2是图1的百叶窗式液体再分布器主视结构示意图。
图3是图2的俯视结构示意图。
图4是气体和液体通过百叶窗式液体再分布器的示意图。
图5是本发明用于连续精馏过程的系统流程图。
附图中的标号分别为：1-气体进口管，2-同心圈，3-壳体，4-百叶窗式液体再分布器，5-液体进口管，6-液体分布器，7-气体出口管，8-动密封，9-上圆盘，10-转子，11-液体出口管，12-下圆盘，13-转轴，14-机械密封。15-液体再分布槽，16-导液板，17-连接片，18-螺栓连接杆，19-塔顶产品储罐，20-原料储罐，21-离心泵，22-原料液流量计，23-同心圈式超重力旋转床，24-全凝器，25-产品液流量计，26-回流液流量计，27-电机，28-再沸器，29-塔釜产品储罐，30-原料液进口管。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。
在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
应当理解，尽管在本申请可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本申请范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。
参考图1-图3，本发明实施例提供一种同心圈式超重力旋转床，包括壳体3、转子10、液体分布器6、转轴13和百叶窗式液体再分布器4；所述壳体3上端中心处设有气体出口管7和液体进口管5，壳体3侧面设有气体进口管1，壳体3下端设有液体出口管11；转轴13位于壳体3的中心，与壳体3的连接处安装有机械密封14，转轴13固定连接有转子10；液体分布器6位于转子10的中心，并于液体进口管5相连通；转子10上缘和壳体3之间安装有动密封8，所述转子10为同心圈转子，转子上设有一组同心且直径各异的同心圈2和百叶窗式液体再分布器4，同心圏2上均匀布满圆形小孔；百叶窗式液体再分布器4安装在转子10内部，并固定在转子10的下圆盘12上；所述百叶窗式液体再分布器4，其结构包括导液板16、连接片17和液体再分布槽15；所述液体再分布槽15越多，液体分散越均匀。
液体从同心圈式超重力旋转床的液体进口管5进入液体分布器6，从液体分布器6上均布的小孔喷射出进入转子10，在离心力的作用下，液体被撕碎成细小的液滴和液丝，运动一定距离后经过百叶窗式液体再分布器4，在百叶窗式液体再分布器4内部液滴在离心力的作用下撞击到导液板16上形成液膜并沿着导液板16进入沿轴向排列的各个液体再分布槽15，液体再分布槽15收集的液体在离心力的作用下形成细小的液滴和液丝，液滴和液丝沿液体再分布槽15的周向分布均匀，并且沿轴向也分布均匀，最后经过转子10最外层同心圈离开转子，从液体出口管11流出旋转床。气体由气体进口管1沿切向进入壳体3，在压差的作用下，通过同心圈2上的小孔从转子外缘流向转子内缘，在百叶窗式液体再分布器4内部气体在压差的作用下通过相邻两个液体再分布槽15和导液板16的间隙流向相邻内侧同心圈，与液体逆流接触后最后从气体出口管排出。
由上述实施例可知，本申请百叶窗式液体再分布器使同心圈式超重力旋转床转子内的液体获得再分布，减少了由于液体分布不均所引起的放大效应，充分发挥了同心圈式超重力旋转床的传质效率，同心圈式超重力旋转床的传质效率得到提高。
在一可能的实施例中，所述的百叶窗式液体再分布器4按预定的径向距离排列有1-5个。所述的百叶窗式液体再分布器4外直径为液体分布器6直径的1-10倍。
在一可能的实施例中，所述的百叶窗式液体再分布器4由依次相连的液体再分布槽15、连接片17和导液板16组成。
在一可能的实施例中，所述的液体再分布槽15按预定的轴向距离沿轴线排列有1-30个，并通过连接片17与导液板16连接，液体再分布槽15由螺栓紧固连接杆18连接，最下层液体再分布槽15固定在转子10上。
在一可能的实施例中，所述液体再分布槽15、连接片17和导液板16的材质由不锈钢材料制成。
在一可能的实施例中，所述导液板16是上小下达的锥形圈。所述锥形圈倾斜角度是15°-80°
如图4所示为气体和液体通过百叶窗式液体再分布器的示意图。在百叶窗式液体再分布器4内部，来自相邻内侧同心圈的液滴在离心力的作用下撞击到导液板16上形成液膜，并沿着导液板16进入沿轴向排列的各个液体再分布槽15，液体再分布槽15收集的液体在离心力的作用下形成细小的液滴和液丝，液滴和液丝沿液体再分布槽的周向分布均匀，并且沿轴向也分布均匀。液滴和液丝运动到相邻外侧同心圈，液体得到重新分布。来自相邻外侧同心圈的气体在压差的作用下通过相邻两个液体再分布槽15和导液板16的间隙流向相邻内侧同心圈。
图5是具有百叶窗式液体再分布器的同心圈式超重力旋转床用于连续精馏过程的系统流程图。同心圈式超重力旋转床23的转子10在电机27的带动下高速旋转。原料储罐20中的原料液在离心泵21的作用下，经原料液流量计22计量后，由同心圈式超重力旋转床23的原料液进口管30进入到下层转子内缘。原料液在离心力作用下形成极细小的液滴和液丝，向转子外缘流动，当经过百叶窗式液体再分布器4时被收集后重新分布，最后从同心圈式超重力旋转床23的液体出口管11流出，进入再沸器28。通加热蒸汽，一部分液体汽化形成汽体，另外一部分液体作为塔釜产品，进入塔釜产品储罐29。汽体从气体进口管1进入同心圈式超重力旋转床23底部。在压力作用下，汽体由转子外缘向内缘流动，与液体逆流接触进行传质传热。汽体到达转子外缘,依次穿过同心圈2和百叶窗式液体再分布器4进入转子内缘。汽体继续径向向内流动，从转子内缘流出，通过气体出口管7流出同心圈式超重力旋转床23，然后汽体进入全凝器24，在全凝器24中汽体全部冷凝成液体。冷凝液体一部分回流，经回流液流量计26与液体进口管5进入同心圈式超重力旋转床23的上层转子内缘。另外一部分冷凝液体作为塔顶产品，经产品液流量计25进入塔顶产品罐19。进入同心圈式超重力旋转床23转子内缘的液体在离心力作用下从转子内缘径向向外流动，到达百叶窗式液体再分布器4后，液体被收集，在离心力作用下，液体喷射到转子外端内缘并继续径向向外流动。由于液体被收集后重新分布，故液体在转子外端的轴向和周向上获得良好的均匀分布，气液接触更充分，气液传质效率进一步提高。液体最终由液体出口管11排出，重新进入再沸器28。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的内容后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围和精神由权利要求指出。
应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。
Claims (10)
1.一种同心圈式超重力旋转床，其特征在于：包括壳体(3)、转子(10)、液体分布器(6)、转轴(13)和百叶窗式液体再分布器(4)；
所述壳体(3)上端中心处设有气体出口管(7)和液体进口管(5)，壳体(3)侧面设有气体进口管(1)，壳体(3)下端设有液体出口管(11)；
转轴(13)位于壳体(3)的中心，与壳体(3)的连接处安装有机械密封(14)，转轴(13)固定连接有转子(10)；
液体分布器(6)位于转子(10)的中心，并于液体进口管(5)相连通；
转子(10)上缘和壳体(3)之间安装有动密封(8)，所述转子(10)为同心圈转子，转子上设有一组同心且直径各异的同心圈(2)和百叶窗式液体再分布器(4)，同心圏(2)上均匀布满圆形小孔；
百叶窗式液体再分布器(4)安装在转子(10)内部，并固定在转子(10)的下圆盘(12)上。
2.根据权利要求1所述的一种同心圈式超重力旋转床，其特征在于：所述的百叶窗式液体再分布器(4)按预定的径向距离排列有1-5个。
3.根据权利要求1所述的一种同心圈式超重力旋转床，其特征在于：所述的百叶窗式液体再分布器(4)外直径为液体分布器(6)直径的1-10倍。
4.根据权利要求1所述的一种同心圈式超重力旋转床，其特征在于：所述的百叶窗式液体再分布器(4)由依次相连的液体再分布槽(15)、连接片(17)和导液板(16)组成。
5.根据权利要求4所述的一种同心圈式超重力旋转床，其特征在于：所述的液体再分布槽(15)按预定的轴向距离沿轴线排列有1-30个，并通过连接片(17)与导液板(16)连接，液体再分布槽(15)由螺栓紧固连接杆(18)连接，最下层液体再分布槽(15)固定在转子(10)上。
6.根据权利要求4或5所述的一种同心圈式超重力旋转床，其特征在于：所述液体再分布槽(15)、连接片(17)和导液板(16)的材质由不锈钢材料制成。
7.根据权利要求4或5所述的一种同心圈式超重力旋转床，其特征在于：所述导液板(16)是上小下达的锥形圈。
8.根据权利要求7所述的一种同心圈式超重力旋转床，其特征在于：所述锥形圈倾斜角度是15°-80°。
9.根据权利要求1所述的一种同心圈式超重力旋转床，其特征在于：所述转子是单层设置或多层同轴串接设置，即该百叶窗式液体再分布器用于单层转子，或用于多层同轴串接的转子。
10.一种连续精馏系统，其特征在于：包括塔顶产品储罐(19)、原料储罐(20)、离心泵(21)、原料液流量计(22)、同心圈式超重力旋转床(23)、全凝器(24)、产品液流量计(25)、回流液流量计(26)、电机(27)、再沸器(28)、塔釜产品储罐(29)、原料液进口管(30)；安装有百叶窗式液体再分布器的同心圈式超重力旋转床(23)的转子在电机(27)带动下高速旋转；原料储罐(20)中的原料液在离心泵(21)的作用下，经原料液流量计(22)计量后，由同心圈式超重力旋转床(23)的原料液进口管(30)进入到下层转子内缘并向转子外缘流动，当经过百叶窗式液体再分布器时被收集后重新分布，最后从同心圈式超重力旋转床(23)的液体出口管流出进入再沸器(28)；通加热蒸汽，一部分液体汽化形成汽体，另外一部分液体作为塔釜产品进入塔釜产品储罐(29)；汽体从同心圈式超重力旋转床(23)的气体进口管进入，在压力作用下，由转子外缘向内缘流动,依次穿过同心圈和百叶窗式液体再分布器进入转子内缘，最后通过同心圈式超重力旋转床(23)的气体出口管流出，进入全凝器(24)，在全凝器(24)中汽体全部冷凝成液体；冷凝液体一部分回流，经回流液流量计(26)与同心圈式超重力旋转床(23)的液体进口管进入同心圈式超重力旋转床(23)的上层转子内缘，当经过百叶窗式液体再分布器时被收集后重新分布，后与原料液一起流入同心圈式超重力旋转床(23)的下层转子。另外一部分冷凝液体作为塔顶产品，经产品液流量计(25)进入塔顶产品罐(19)。
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