CN114849266A - 一种提高分离效率的超重力离心分离器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种提高分离效率的超重力离心分离器，属于分离技术领域，可以实现利用设备中的高速旋转，产生的被分离精馏液体的重力加速度，来替代精馏塔将精馏液从高空向地面抛酒的自由落体的运动速度，机械力的旋转加速，使其对处理液极大的加速度，大大增加了液体自身的运动能量，这个能量在液体与汽相交换的传质过程中，加大了传质的能力，从而，提高了传质的效率与结果，同时利用蜂窝状结构的动圈和静圈相配合，大大提高传质面积，从而明显提升分离效率，并显著降低场地以及设备成本，给制药行业带来巨大的经济效益与工艺提升和工艺便捷。

Description

一种提高分离效率的超重力离心分离器

技术领域

本发明涉及分离技术领域，更具体地说，涉及一种提高分离效率的超重力离心分离器。

背景技术

制药行业，总体说来，不外乎是萃取与合成着两种工艺过程的实现。

萃取：是将植物或动物体内有药用价值的物质提取出来的过程。而我们中药的熬煎过程实际就是简单的萃取。

如:从黄姜中萃取“皂甙”首先将黄姜清洗、粉碎，经过酸解或酶解，使其木质细胞壁被破坏(破壁处理)，将处理后的黄姜侵泡在有机溶剂中，细胞内的“皂甙”物质，被溶剂溶出。最后将溶剂加温汽化转移，就可以得到相对纯洁的“皂甙”，这个过程就是苯取。在萃取的过程中，溶剂中会混入一定量的水。

合成：是将两种不同的化学制品合成为一个全新的化学制品。

如：“维生素A的生产过程，“维生素A以“β-紫罗兰酮”为基本原料，经过与乙炔气进行反应，在醇纳的催化下与C5醛缩合生成“维生素A醋酸酯”“维生素A”不溶于水，只溶于醇、醚、烃、卤代烃等大多数有机溶剂。因此在它的合成反应中都只能在有机溶剂中进行，而部分反应剂和催化剂是与水相溶的，所以反应后的溶剂中将存在大量的水，而对于“β-紫罗兰酮”精确控制要求溶剂必须在无水和单一的状态之下。所以，在溶剂被使用后就无法再次使用了。

制药行业对有机溶剂的使用广泛且严格，现有技术中通常采用精馏塔的方式来实现分离，但是对于场地、设备要求严格，且分离效率并不高。

发明内容

1．要解决的技术问题

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种提高分离效率的超重力离心分离器，可以实现利用设备中的高速旋转，产生的被分离精馏液体的重力加速度，来替代精馏塔将精馏液从高空向地面抛酒的自由落体的运动速度，机械力的旋转加速，使其对处理液极大的加速度，大大增加了液体自身的运动能量，这个能量在液体与汽相交换的传质过程中，加大了传质的能力，从而，提高了传质的效率与结果，同时利用蜂窝状结构的动圈和静圈相配合，大大提高传质面积，从而明显提升分离效率，并显著降低场地以及设备成本，给制药行业带来巨大的经济效益与工艺提升和工艺便捷。

2．技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种提高分离效率的超重力离心分离器，包括机壳，所述机壳上端安装有密封机盖，所述机壳上下两端还安装有轴承，一对所述轴承之间安装有转轴，所述转轴上端安装有转轴和蒸汽出口，所述机壳左右两端分别安装有蒸汽进口和进料口，所述蒸汽进口位于最下侧锥形动盘的下侧，所述进料口数量为多个并对应锥形动盘和锥形静盘之间，所述机壳下端安装有出料口，所述机壳内安装有多个交错分布的锥形动盘和锥形静盘，且锥形动盘位于对应的锥形静盘下侧并固定安装于转轴上，所述锥形动盘上端安装有多个均匀分布的动圈，所述锥形静盘下端安装有多个均匀分布的静圈，且动圈与静圈之间交错分布并位于静圈的内侧，所述静圈下端安装有百叶窗。

进一步的，所述锥形动盘和锥形静盘均为向下延伸的锥形结构，锥形动盘基于离心力物理原理，使物料快速上升，以减少持液量，增加传质面积，锥形静盘可以使进入的物料均匀的分布，减少残留物的积累。

进一步的，所述锥形静盘中间还安装有液体分布器，且液体分布器截面形状呈连续V型结构，液体分布器起到对物料的分流作用，保证其具有良好的液体分布均匀效果。

进一步的，所述动圈和静圈均为蜂窝状结构，所述动圈的蜂窝状结构为镂空结构，所述静圈的蜂窝状结构为密闭结构，蜂窝式结构的动圈和静圈在液态物料受到撞击后会呈现良好的分散效果，进而与蒸汽之间具有更佳的接触效果，已达到良好的分离效果。

进一步的，所述动圈和静圈均为蜂窝状结构，所述动圈的蜂窝状结构为镂空结构，所述静圈为平面板状结构。

进一步的，所述静圈靠近相邻动圈的一端固定连接有多个均匀分布的溢气凸球，且溢气凸球与动圈的蜂窝状结构相匹配，相邻所述溢气凸球之间固定连接有气胀条带，变相改变静圈的蜂窝状结构特点，但是仍具有良好的分散效果，溢气凸球在受到液丝冲击时，可以进行一定的弹性收缩，进而将内部的气体挤入至气胀条带内，迫使气胀条带朝液滴的分散方向进行膨胀，从而实现二次分散，具有更加优异的传质分离效果。

进一步的，所述溢气凸球包括定形壳、压变套以及多个内摩擦粒，所述压变套固定连接于静圈表面，所述定形壳固定连接于压变套远离静圈的一端，且定形壳和压变套之间共同构成完整的半球结构，压变套在受到冲击后可以向内侧形变，并挤压内部的内摩擦粒和气体，气体进入到气胀条带内促使其膨胀，而内摩擦粒在挤压摩擦的过程中会产生大量的热量，从而很好的维持溢气凸球和气胀条带的环境温度，降低在传质过程中对蒸汽的温度干扰，同时在压变套形变至内侧后可以通过内摩擦粒形成更为细致的凹凸表面，对于液滴的分散效果更佳。

进一步的，所述定形壳为硬质导热材料制成，所述压变套为弹性导热材料制成，所述内摩擦粒为高摩擦性材料制成球状结构。

进一步的，所述气胀条带包括定形气板、气胀膜以及多个分液针，所述定形气板固定连接于一对溢气凸球之间，所述气胀膜边缘处固定连接于定形气板的外表面，且定形气板上开设有连通于气胀膜和溢气凸球之间的溢气孔，所述分液针均匀分布于气胀膜的外表面，在溢气凸球的气体进入到气胀膜后可以促使其向外侧膨胀，从而在水平方向改善气液流动，相比于单一的蒸汽上升进行传质，具有更好的接触效果，同时分液针在气胀膜的膨胀过程中，可以对可能存在的大液滴进行更为细致的分散，同时进一步促进气液流动。

进一步的，所述定形气板和分液针均采用硬质导热材料制成，且分液针与气胀膜之间的角度各不相同，所述气胀膜采用弹性导热材料，不规则方向的分液针具有更好的气液流动促进效果，对大液滴的分散效果也更好。

3．有益效果

相比于现有技术，本发明的优点在于：

（1）本方案可以实现利用设备中的高速旋转，产生的被分离精馏液体的重力加速度，来替代精馏塔将精馏液从高空向地面抛酒的自由落体的运动速度，机械力的旋转加速，使其对处理液极大的加速度，大大增加了液体自身的运动能量，这个能量在液体与汽相交换的传质过程中，加大了传质的能力，从而，提高了传质的效率与结果，同时利用蜂窝状结构的动圈和静圈相配合，加大了液体撞击能量，大大提高传质面积，从而与现有的专利技术相比明显提升20%分离效率，并显著降低场地以及设备成本，给制药行业带来巨大的经济效益与工艺提升和工艺便捷。

（2）本方案中锥形动盘和锥形静盘均为向下延伸的锥形结构，锥形动盘基于离心力物理原理，使物料快速上升，以减少持液量，锥形静盘可以使进入的物料均匀的分布，减少残留物的积累。

（3）本方案中锥形静盘中间还安装有液体分布器，且液体分布器截面形状呈连续V型结构，液体分布器起到对物料的分流作用，保证其具有良好的传质分离效果。

（4）本方案中动圈和静圈均为蜂窝状结构，动圈的蜂窝状结构为镂空结构，静圈的蜂窝状结构为密闭结构，蜂窝式结构的动圈和静圈在液态物料受到撞击后会呈现良好的分散效果，进而与蒸汽之间具有更佳的接触效果，已达到良好的分离效果。

（5）本方案中静圈靠近相邻动圈的一端固定连接有多个均匀分布的溢气凸球，且溢气凸球与动圈的蜂窝状结构相匹配，相邻溢气凸球之间固定连接有气胀条带，变相改变静圈的蜂窝状结构特点，但是仍具有良好的分散效果，溢气凸球在受到液丝冲击时，可以进行一定的弹性收缩，进而将内部的气体挤入至气胀条带内，迫使气胀条带朝液滴的分散方向进行膨胀，从而实现二次分散，具有更加优异的传质分离效果。

（6）本方案中溢气凸球包括定形壳、压变套以及多个内摩擦粒，压变套固定连接于静圈表面，定形壳固定连接于压变套远离静圈的一端，且定形壳和压变套之间共同构成完整的半球结构，压变套在受到冲击后可以向内侧形变，并挤压内部的内摩擦粒和气体，气体进入到气胀条带内促使其膨胀，而内摩擦粒在挤压摩擦的过程中会产生大量的热量，从而很好的维持溢气凸球和气胀条带的环境温度，降低在传质过程中对蒸汽的温度干扰，同时在压变套形变至内侧后可以通过内摩擦粒形成更为细致的凹凸表面，对于液滴的分散效果更佳。

（7）本方案中气胀条带包括定形气板、气胀膜以及多个分液针，定形气板固定连接于一对溢气凸球之间，气胀膜边缘处固定连接于定形气板的外表面，且定形气板上开设有连通于气胀膜和溢气凸球之间的溢气孔，分液针均匀分布于气胀膜的外表面，在溢气凸球的气体进入到气胀膜后可以促使其向外侧膨胀，从而在水平方向改善气液流动，相比于单一的蒸汽上升进行传质，具有更好的接触效果，同时分液针在气胀膜的膨胀过程中，可以对可能存在的大液滴进行更为细致的分散，同时进一步促进气液流动。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明实施例1中静圈的剖视图；

图3为本发明实施例2中静圈正常状态下的侧视图；

图4为本发明实施例2中静圈传质状态下的侧视图；

图5为本发明溢气凸球的剖视图；

图6为本发明气胀条带的结构示意图。

图中标号说明：

1机壳、2密封机盖、3轴承、4转轴、5进料口、6蒸汽出口、7蒸汽进口、8出料口、9液体分布器、10锥形动盘、11锥形静盘、12动圈、13静圈、14百叶窗、15溢气凸球、151定形壳、152压变套、153内摩擦粒、16气胀条带、161定形气板、162气胀膜、163分液针。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1：

请参阅图1-2，一种提高分离效率的超重力离心分离器，包括机壳1，机壳1上端安装有密封机盖2，机壳1上下两端还安装有轴承3，一对轴承3之间安装有转轴4，转轴4上端安装有转轴4和蒸汽出口6，机壳1左右两端分别安装有蒸汽进口7和进料口5，蒸汽进口7位于最下侧锥形动盘10的下侧，进料口5数量为多个并对应锥形动盘10和锥形静盘11之间，机壳1下端安装有出料口8，机壳1内安装有多个交错分布的锥形动盘10和锥形静盘11，且锥形动盘10位于对应的锥形静盘11下侧并固定安装于转轴4上，锥形动盘10上端安装有多个均匀分布的动圈12，锥形静盘11下端安装有多个均匀分布的静圈13，且动圈12与静圈13之间交错分布并位于静圈13的内侧，静圈13下端安装有百叶窗14。

锥形动盘10和锥形静盘11均为向下延伸的锥形结构，锥形动盘10基于离心力物理原理，使物料快速上升，以减少持液量，锥形静盘11可以使进入的物料均匀的分布，减少残留物的积累。

锥形静盘11中间还安装有液体分布器9，且液体分布器9截面形状呈连续V型结构，液体分布器9起到对物料的分流作用，保证其具有良好的传质分离效果。

请参阅图2，动圈12和静圈13均为蜂窝状结构，动圈12的蜂窝状结构为镂空结构，静圈13的蜂窝状结构为密闭结构，蜂窝式结构的动圈12和静圈13在液态物料受到撞击后会呈现良好的分散效果，进而与蒸汽之间具有更佳的接触效果，已达到良好的分离效果。

请参阅图1，被分离的物料从转轴4、进料口5进入，沿锥形静盘11上平面连接的液体分布器9，物料由液体分布器9均匀的分流往下流动离开，进入锥形动盘10中心位置，进入锥形动盘10中心位置的物料受锥形动盘10连接的转轴4高速旋转影响，锥形动盘10产生离心力重力，重力场使物料呈膜状态上升到锥形动盘10连接的动圈12内缘表面上并通过蜂窝小孔涌向锥形静盘11连接的静圈13内缘表面，在此过程中，液体被分散成高速运动的、极细小的液滴或液丝，高速的液滴或液丝在蜂窝静圈上碰撞、剪切和飞溅，形成了比表面积极大而又不断更新的气液界面，与蒸汽进口7上升的蒸汽再经静圈13下端的百叶窗14外缘进入的次蒸汽相遇，蒸汽将微小液态颗粒加热，沸点低的物质被汽化成蒸汽上升至锥形静盘11中心位置，由蒸汽出口6离开，而蒸汽中沸点高的物质被冷凝，液体在静圈13上汇集后受重力作用流到百叶窗14，然后再次被动甩出，由出料口8离开，形成液与气错流交叉传质，如此反复，完成一个高效的传质过程。

实施例2：

动圈12和静圈13均为蜂窝状结构，动圈12的蜂窝状结构为镂空结构，静圈13为平面板状结构。

请参阅图3-4，静圈13靠近相邻动圈12的一端固定连接有多个均匀分布的溢气凸球15，且溢气凸球15与动圈12的蜂窝状结构相匹配，相邻溢气凸球15之间固定连接有气胀条带16，变相改变静圈13的蜂窝状结构特点，但是仍具有良好的分散效果，溢气凸球15在受到液丝冲击时，可以进行一定的弹性收缩，进而将内部的气体挤入至气胀条带16内，迫使气胀条带16朝液滴的分散方向进行膨胀，从而实现二次分散，具有更加优异的传质分离效果。

请参阅图5，溢气凸球15包括定形壳151、压变套152以及多个内摩擦粒153，压变套152固定连接于静圈13表面，定形壳151固定连接于压变套152远离静圈13的一端，且定形壳151和压变套152之间共同构成完整的半球结构，压变套152在受到冲击后可以向内侧形变，并挤压内部的内摩擦粒153和气体，气体进入到气胀条带16内促使其膨胀，而内摩擦粒153在挤压摩擦的过程中会产生大量的热量，从而很好的维持溢气凸球15和气胀条带16的环境温度，降低在传质过程中对蒸汽的温度干扰，同时在压变套152形变至内侧后可以通过内摩擦粒153形成更为细致的凹凸表面，对于液滴的分散效果更佳。

定形壳151为硬质导热材料制成，压变套152为弹性导热材料制成，内摩擦粒153为高摩擦性材料制成球状结构。

请参阅图6，气胀条带16包括定形气板161、气胀膜162以及多个分液针163，定形气板161固定连接于一对溢气凸球15之间，气胀膜162边缘处固定连接于定形气板161的外表面，且定形气板161上开设有连通于气胀膜162和溢气凸球15之间的溢气孔，分液针163均匀分布于气胀膜162的外表面，在溢气凸球15的气体进入到气胀膜162后可以促使其向外侧膨胀，从而在水平方向改善气液流动，相比于单一的蒸汽上升进行传质，具有更好的接触效果，同时分液针163在气胀膜162的膨胀过程中，可以对可能存在的大液滴进行更为细致的分散，同时进一步促进气液流动。

定形气板161和分液针163均采用硬质导热材料制成，且分液针163与气胀膜162之间的角度各不相同，气胀膜162采用弹性导热材料，不规则方向的分液针163具有更好的气液流动促进效果，对大液滴的分散效果也更好。

本发明可以实现利用设备中的高速旋转，产生的被分离精馏液体的重力加速度，来替代精馏塔将精馏液从高空向地面抛酒的自由落体的运动速度，机械力的旋转加速，使其对处理液极大的加速度，大大增加了液体自身的运动能量，这个能量在液体与汽相交换的传质过程中，加大了传质的能力，从而，提高了传质的效率与结果，同时利用蜂窝状结构的动圈12和静圈13相配合，大大提高传质面积，从而明显提升分离效率，并显著降低场地以及设备成本，给制药行业带来巨大的经济效益与工艺提升和工艺便捷。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种提高分离效率的超重力离心分离器，包括机壳（1），其特征在于：所述机壳（1）上端安装有密封机盖（2），所述机壳（1）上下两端还安装有轴承（3），一对所述轴承（3）之间安装有转轴（4），所述转轴（4）上端安装有转轴（4）和蒸汽出口（6），所述机壳（1）左右两端分别安装有蒸汽进口（7）和进料口（5），所述蒸汽进口（7）位于最下侧锥形动盘（10）的下侧，所述进料口（5）数量为多个并对应锥形动盘（10）和锥形静盘（11）之间，所述机壳（1）下端安装有出料口（8），所述机壳（1）内安装有多个交错分布的锥形动盘（10）和锥形静盘（11），且锥形动盘（10）位于对应的锥形静盘（11）下侧并固定安装于转轴（4）上，所述锥形动盘（10）上端安装有多个均匀分布的动圈（12），所述锥形静盘（11）下端安装有多个均匀分布的静圈（13），且动圈（12）与静圈（13）之间交错分布并位于静圈（13）的内侧，所述静圈（13）下端安装有百叶窗（14）。

2.根据权利要求1所述的一种提高分离效率的超重力离心分离器，其特征在于：所述锥形动盘（10）和锥形静盘（11）均为向下延伸的锥形结构。

3.根据权利要求1所述的一种提高分离效率的超重力离心分离器，其特征在于：所述锥形静盘（11）中间还安装有液体分布器（9），且液体分布器（9）截面形状呈连续V型结构。

4.根据权利要求1所述的一种提高分离效率的超重力离心分离器，其特征在于：所述动圈（12）和静圈（13）均为蜂窝状结构，所述动圈（12）的蜂窝状结构为镂空结构，所述静圈（13）的蜂窝状结构为密闭结构。

5.根据权利要求1所述的一种提高分离效率的超重力离心分离器，其特征在于：所述动圈（12）和静圈（13）均为蜂窝状结构，所述动圈（12）的蜂窝状结构为镂空结构，所述静圈（13）为平面板状结构。

6.根据权利要求5所述的一种提高分离效率的超重力离心分离器，其特征在于：所述静圈（13）靠近相邻动圈（12）的一端固定连接有多个均匀分布的溢气凸球（15），且溢气凸球（15）与动圈（12）的蜂窝状结构相匹配，相邻所述溢气凸球（15）之间固定连接有气胀条带（16）。

7.根据权利要求6所述的一种提高分离效率的超重力离心分离器，其特征在于：所述溢气凸球（15）包括定形壳（151）、压变套（152）以及多个内摩擦粒（153），所述压变套（152）固定连接于静圈（13）表面，所述定形壳（151）固定连接于压变套（152）远离静圈（13）的一端，且定形壳（151）和压变套（152）之间共同构成完整的半球结构。

8.根据权利要求7所述的一种提高分离效率的超重力离心分离器，其特征在于：所述定形壳（151）为硬质导热材料制成，所述压变套（152）为弹性导热材料制成，所述内摩擦粒（153）为高摩擦性材料制成球状结构。

9.根据权利要求6所述的一种提高分离效率的超重力离心分离器，其特征在于：所述气胀条带（16）包括定形气板（161）、气胀膜（162）以及多个分液针（163），所述定形气板（161）固定连接于一对溢气凸球（15）之间，所述气胀膜（162）边缘处固定连接于定形气板（161）的外表面，且定形气板（161）上开设有连通于气胀膜（162）和溢气凸球（15）之间的溢气孔，所述分液针（163）均匀分布于气胀膜（162）的外表面。

10.根据权利要求9所述的一种提高分离效率的超重力离心分离器，其特征在于：所述定形气板（161）和分液针（163）均采用硬质导热材料制成，且分液针（163）与气胀膜（162）之间的角度各不相同，所述气胀膜（162）采用弹性导热材料。

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