CN116889856A - 一种双超重力反应器及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双超重力反应器及使用方法，涉及超重力工程技术领域，包括外壳体、液体进料管和气体进料管，外壳体内设置有第一传动轴，动盘体、抛物叶片、定盘体，动盘体上设置有射流孔、抛物叶片；外壳体上设置有用于驱动第一传动轴带动动盘体转动的驱动组件，本方案反应器中的液、气体经喷嘴后形成雾状气液泡、气液泡被动盘叶片、抛物叶片和定盘叶片的高速折流、经射流孔破碎形成极大的、不断更新的微气液泡表面积，曲折和高动能的流道加剧了气液泡体极薄和表面的更新，形成了超薄的气液膜泡，同时极薄气液膜泡在经过多层动盘叶片、定盘叶片后，超重力气液泡迅速长大爆炸、从而产生高温高压超重力场，使之两相或多相物质迅速反应。

Description

一种双超重力反应器及使用方法

技术领域

本发明涉及超重力工程技术领域，具体涉及一种双超重力反应器及使用方法。

背景技术

超重力工程技术的基本原理是利用超重力条件下多相流体系的独特流动行为，强化相与相之间的相对速度和相互接触，从而实现高效的传质传热过程和化学反应过程。获取超重力的方式主要是通过转动设备整体或部件形成离心力场，涉及的多相流体系主要包括气-固体系和气-液体系。离心力场(超重力场)被用于相间分离，无论在日常生活还是在工业应用上，都已有相当长的历史。

现有技术中的反应器中只会有一个重力场条件，其两相或多相反应物反应速度有限，使得填料床易被反应物堵塞，造成不能长时间运行，增加了检修时间，导致反应器的生产效率降低，造成生产成本提高。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种双超重力反应器，用于解决现有超重力反应器反应速度有限，容易造成填料床堵塞、降低生产效率的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种双超重力反应器，包括外壳体、液体进料管、气体进料管、喷嘴；所述喷嘴分别设置在液体进料管和气体进料管上；还包括：

驱动组件，包括第一驱动件、设置在外壳体内的第一传动轴；

定盘体，所述定盘体包括多组呈同心圆间隔设置在外壳体内的定盘叶片，相邻的定盘叶片之间形成定盘空间；

动盘体，所述动盘体包括动盘底板、多组呈同心圆间隔设置在动盘底板上的动盘叶片，相邻的动盘叶片之间形成动盘空间；

所述定盘叶片、所述动盘叶片分别插接在动盘空间和定盘空间内，以使定盘叶片与动盘叶片之间形成流通间隙；所述动盘底板与第一传动轴连接；

所述液体进料管和所述气体进料管上的喷嘴位于定盘叶片上方且临近第一传动轴设置，以分别使液体进料管和气体进料管内输送的外部气液微泡体进入流通间隙内；

所述动盘叶片上设有射流孔；所述动盘底板与动盘叶片的连接处设有抛物叶片；所述抛物叶片上设有抛物面；所述第一驱动件在外力作用下带动第一传动轴转动，以使动盘片带动抛物叶片转动，从而使得抛物面为外部气液微泡体提供超重力动能，进而使得外部气液微泡体自内而外依次穿过动盘叶片上的射流孔处于双重重力场内。

作为本发明的进一步改进，所述多组定盘叶片之间设有连接条；所述连接条与外壳体连接。

作为本发明的进一步改进，所述射流孔呈蜂窝状均匀设置在动盘叶片上，射流孔的轴心垂直与动盘叶片，射流孔为一端大、一端小的圆锥形，射流孔的大口端朝向第一转轴。

作为本发明的进一步改进，所述抛物叶片与相邻的且位于内圈的动盘叶片之间形成多相物质顺流通道。

作为本发明的进一步改进，所述外壳体内倾斜设有导板，外壳体的外壁上还分别设有生成物出口管及生成物尾气出口管；所述导板上设有除雾器；所述生成物出口管位于导板的最低端；所述生成物尾气出口管位于导板的最高端。

作为本发明的进一步改进，所述第一驱动件包括变频电机、与变频电机的输出端连接的主传动轮、设置在第一传动轴上的副传动轮；所述主传动轮与副传动轮之间设有传动皮带。

作为本发明的进一步改进，所述液体进料管、气体进料管上的喷嘴设置多组且分别对应动盘叶片与定盘叶片之间的流通间隙；所述喷嘴上的出口方向分别与液体进料管、气体进料管的轴线垂直。

作为本发明的进一步改进，所述定盘体、所述动盘体自上而下在外壳体内设有多组；所述液体进料管、所述气体进料管对应定盘体设置多组。

作为本发明的进一步改进，所述抛物叶片沿周向间隔设置在动盘底板与动盘叶片的连接处。

本发明的有益效果体现在：

本方案的反应器中的液体、气体被动盘叶片、定盘叶片、抛物叶片、多层动盘叶片上的射流孔射流，破碎形成极大的、不断更新的气液膜泡表面积，曲折的流道加剧了气液膜泡体的极薄和表面的更新，形成了超薄的气液膜泡，同时超薄气液膜泡在经过动盘叶片上的射流孔后，大气液膜泡爆炸并产生高能超重力冲击波并迅速反应，小泡迅速长大并在下一次射流中爆炸反应，气液膜泡在经过各层动盘叶片上的射流孔后，由于双重力场的存在加快了反应速度和效率。

驱动组件可以带动动盘体以不同的速度进行离心转动，同时动盘叶片上的射流孔后形成旋涡状气液微泡流体，因此在经多层动盘叶片、定盘叶片后，由于高速的转动使其运动反应物质形成了超重力场，同时极小的气液微泡经多层射流孔后，微泡迅速长大爆炸并产生高能冲击波超重力场，从而使整个反应处在双重力场内，使其两相或多相反应物迅速反应，提高了反应速度，减少了检修时间，提高了成生产效率和降低了生产成本。

附图说明

图1为本发明一种双超重力反应器的整体结构示意图；

图2为本发明一种双超重力反应器的动盘体与定盘体连接结构示意图；

图3为本发明一种双超重力反应器的定盘体主视图；

图4为本发明一种双超重力反应器的定盘体俯视图；

图5为本发明一种双超重力反应器的动盘体主视图；

图6为本发明一种双超重力反应器的动盘体俯视图；

图7为本发明一种双超重力反应器的射流孔结构示意图；

附图标记说明：

1、外壳体；2、液体进料管；3、气体进料管；4、喷嘴；5、第一驱动件；501、变频电机；502、主传动轮；503、副传动轮；504、传动皮带；505、支撑底座；6、第一传动轴；7、定盘叶片；8、定盘空间；9、动盘底板；10、动盘叶片；11、动盘空间；12、射流孔；13、抛物叶片；14、抛物面；15、壳体顶盖；16、壳体法兰；17、主轴承；18、副轴承；19、压力变送器接口；20、连接条；21、支撑架；22、连接板；23、顺流通道；24、导板；25、生成物出口管；26、成物尾气出口管；27、除雾器；28、尾气测温元件接口；29、流通间隙；30、测温元件接口。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

在一实施例中，参见图1，本发明的一种双超重力反应器，包括外壳体1、液体进料管2、气体进料管3、喷嘴4、驱动组件、定盘组件、动盘组件。

其中，喷嘴4分别设置在液体进料管2和气体进料管3上；驱动组件包括第一驱动件5、设置在外壳体1内的第一传动轴6；定盘体包括多组呈同心圆间隔设置在外壳体1内的定盘叶片7，相邻的定盘叶片7之间形成定盘空间8；动盘体包括动盘底板9、多组呈同心圆间隔设置在动盘底板9上的动盘叶片10，相邻的动盘叶片10之间形成动盘空间11；定盘叶片7、动盘叶片10分别插接在动盘空间11和定盘空间8内，以使定盘叶片7与动盘叶片10之间形成流通间隙29；动盘底板9与第一传动轴6连接；液体进料管2和气体进料管3上的喷嘴4位于定盘叶片7上方且临近第一传动轴6设置，以分别使液体进料管2和气体进料管3内输送的外部气液微泡体进入流通间隙29内；

动盘叶片10上设有射流孔12；动盘底板9与动盘叶片10的连接处设有抛物叶片13，抛物叶片13上设有抛物面14；第一驱动件5在外力作用下带动第一传动轴6转动，以使动盘片带动抛物叶片13转动，从而使得抛物面14为外部气液微泡体提供超重力动能，进而使得外部气液微泡体自内而外依次穿过动盘叶片10上的射流孔12处于双重重力场内。

优选的，外壳体1为内部中空的圆柱体，外壳体1的底端设有第一转孔外壳体1的外壁上设有测温元件接口30。

优选的，外壳体1的顶端上设有壳体顶盖15，壳体顶盖15与外壳体1的外壁上设有壳体法兰16，壳体顶盖15与外壳体1之间通过螺栓穿过壳体法兰16连接；壳体顶盖15上设有第二转孔；第一传动轴6自外壳体1的底端依次穿过第一转孔、外壳体1的内部、第二转孔位于壳体顶盖15外。

优选的，壳体顶盖15上设有位于第二转孔处的主轴承17，外壳体1上设有位于第一转孔处的副轴承18，第一传动轴6分别与主轴承17、副轴承18连接；轴承顶盖上还设有压力变送器接口19；主轴承17、副轴承18均采用密封轴承。

具体的，多组定盘叶片7之间设有连接条20，连接条20与外壳体1连接。

优选的，外壳体1的底端还设有支撑架21；外壳体1的内壁上设有连接板22，连接板22与连接条20通过螺栓连接，使得定盘体固定设置在外壳体1内。

优选的，定片叶片、动盘叶片10均为圆环状结构。

进一步的，射流孔12呈蜂窝状均匀设置在动盘叶片10上，射流孔12的轴心垂直与动盘叶片10，射流孔12为一端大、一端小的圆锥形，射流孔12的大口端朝向第一转轴。

上述设置中，气体、液体混合体在经过动盘叶片10与定盘叶片7的折射流经射流孔12向下一级射流孔12，使流体按9.8m/s～11.5m/s的速度穿过射流孔12，同时经过射流孔12后，产生高能微泡。

进一步的，抛物叶片13与相邻的且位于内圈的动盘叶片10之间形成多相物质顺流通道23。

进一步的，外壳体1内倾斜设有导板24，外壳体1的外壁上还分别设有生成物出口管25及生成物尾气出口管26；导板24上设有除雾器27；生成物出口管25位于导板24的最低端；生成物尾气出口管26位于导板24的最高端。

优选的，生成物尾气出口管26上还设有尾气测温元件接口3028；除雾器27方便尾气的排出。

进一步的，第一驱动件5包括变频电机501、与变频电机501的输出端连接的主传动轮502、设置在第一传动轴6上的副传动轮503，主传动轮502与副传动轮503之间设有传动皮带504。

优选的，变频电机501下端设有位于支撑架21上的支撑底座505。

上述设置中，通过变频电机501带动第一传动轴6转动，从而带动动盘叶片10高速离心转动；变频电机501的转速在0转/min～1000转/min的范围可调，进而实现气液相通过第一层动盘叶片10和定盘叶片7后可产生传质物体间的速度可在7m/s∽12m/s之间可控，也使反应生成物粒径可控。

进一步的，液体进料管2、气体进料管3上的喷嘴4设置多组且分别对应动盘叶片10与定盘叶片7之间的流通间隙29；喷嘴4上的出口方向分别与液体进料管2、气体进料管3的轴线垂直。

优选的，喷嘴4为涡流或旋流喷嘴4。

上述设置中，液体在液体进料管2上的喷嘴4射出时，产生狭管效应，增加液体流出的初始速度，使得更容易形成超薄的气液膜泡，加快气液泡体的快速长大并爆炸、形成高能爆炸超重力冲击波，提高反应效率；气体从气体进料管3上的喷嘴4喷出，由于狭管效应，使得气体的初始速度大，而且在经过第一层动盘叶片10上的射流孔12时，对气体进行再次加速，并形成纳米～微米级气液泡，从而在第一层动盘叶片10上的射流孔12形成快速流动极限气液膜泡并爆炸产生第二冲击波重力场；从而在以液雾混合后形成极限气液膜泡；当气体、液体经过气体进料管3、液体进料管2上的喷嘴4后，就已形成部分气液微泡，而后又在经过动盘抛物线叶片进一步提高动能，且气泡进一步经射流孔12后，大气泡爆炸产生爆炸超重力场，小气泡在高转速超重力场和爆炸超重力的双重作用下，使小气泡迅速长大并爆炸，进而使两相或多相反应处在高动能的重力场之中。

进一步的，定盘体、动盘体自上而下在外壳体1内设有多组，液体进料管2、气体进料管3对应定盘体设置多组。

进一步的，抛物叶片13沿周向间隔设置在动盘底板9与动盘叶片10的连接处。

优选的，抛物面14为的截面为抛物线形。

优选的，抛物叶片13的底面与动盘底板9的下端面固定连接，抛物叶片13的立面与动盘叶片10的圆周面固定连接。

本实施例中，变频电机501带动第一传动轴6、动盘叶片10离心转动，同时气体反应物通过气体进料管3上的喷嘴4定盘空间8和动盘空间11内，液体反应物通过液体进料管2上的喷嘴4进入喷嘴4定盘空间8和动盘空间11内；在高速离心和气体压力的作用下，气液微泡体依次从临近第一传动轴6的内层动盘叶片10上的射流孔12内部射流向第二层动盘空间11、定盘空间8内，在高离心力和微泡爆炸的高重力场条件下，气液微泡高速通过第二至第N层的动盘叶片10、定盘叶片7，使整个反应过程都处在高离心力和微泡爆炸的冲击波高能重力场内，即反应处于两重力场的作用下，两相物质微泡进一步得到能量加速通过，在两个重力场条件下，气、液相泡迅速爆炸反应；在高速离心和液体压力的作用下，液体流经动盘叶片10和定盘叶片7及动盘叶片10侧壁上的射流孔12后，在双超重力场条件下形成了超薄的气液膜泡；在此过程中，液体、气体被第一至第N层动盘叶片10、定盘叶片7分散、破碎形成极大的、不断更新的表面积，曲折的流道加剧了液体极薄气液泡和表面的更新并迅速爆炸。这样，在双超重力反应器内部形成了极好的传质与反应条件，同时由于气体和液体进料量都根据了反应所需压力、流量、温度自动控制了进气量和进液量，由于气液相泡通过动盘叶片10、定盘叶片7和射流孔12后，产生传质物体间的速度可在7m/s∽12m/s之间可控，使之形成了可控的反应条件，同时极薄气液膜泡在经过第一层动盘叶片10、定盘叶片7至第N层动盘叶片10、定盘叶片7，同时动盘叶片10、射流孔12和定盘叶片7圆周凹面形成更高能的微泡旋涡状流体，因此细粒生成物被动盘叶片10和定盘叶片7的通道抛出，从而达到不堵塞状态，也使反应生成物粒径可控。使得整个反应器不易被反应物堵塞，避免了不能长时间运行的情况，使反应器能长期运转，减少了检修时间，提高了生产效率和降低了生产成本。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种双超重力反应器，包括外壳体(1)、液体进料管(2)、气体进料管(3)、喷嘴(4)；所述喷嘴(4)分别设置在液体进料管(2)和气体进料管(3)上；其特征在于，还包括：

驱动组件，包括第一驱动件(5)、设置在外壳体(1)内的第一传动轴(6)；

定盘体，所述定盘体包括多组呈同心圆间隔设置在外壳体(1)内的定盘叶片(7)，相邻的定盘叶片(7)之间形成定盘空间(8)；

动盘体，所述动盘体包括动盘底板(9)、多组呈同心圆间隔设置在动盘底板(9)上的动盘叶片(10)，相邻的动盘叶片(10)之间形成动盘空间(11)；

所述定盘叶片(7)、所述动盘叶片(10)分别插接在动盘空间(11)和定盘空间(8)内，以使定盘叶片(7)与动盘叶片(10)之间形成流通间隙(29)；所述动盘底板(9)与第一传动轴(6)连接；

所述液体进料管(2)和所述气体进料管(3)上的喷嘴(4)位于定盘叶片(7)上方且临近第一传动轴(6)设置，以分别使液体进料管(2)和气体进料管(3)内输送的外部气液微泡体进入流通间隙(29)内；

所述动盘叶片(10)上设有射流孔(12)；所述动盘底板(9)与动盘叶片(10)的连接处设有抛物叶片(13)；所述抛物叶片(13)上设有抛物面(14)；所述第一驱动件(5)在外力作用下带动第一传动轴(6)转动，以使动盘片带动抛物叶片(13)转动，从而使得抛物面(14)为外部气液微泡体提供超重力动能，进而使得外部气液微泡体自内而外依次穿过动盘叶片(10)上的射流孔(12)处于双重重力场内。

2.根据权利要求1所述的一种双超重力反应器，其特征在于：所述多组定盘叶片(7)之间设有连接条(20)；所述连接条(20)与外壳体(1)连接。

3.根据权利要求2所述的一种双超重力反应器，其特征在于：所述射流孔(12)呈蜂窝状均匀设置在动盘叶片(10)上，射流孔(12)的轴心垂直与动盘叶片(10)，射流孔(12)为一端大、一端小的圆锥形，射流孔(12)的大口端朝向第一转轴。

4.根据权利要求3所述的一种双超重力反应器，其特征在于：所述抛物叶片(13)与相邻的且位于内圈的动盘叶片(10)之间形成多相物质顺流通道(23)。

5.根据权利要求4所述的一种双超重力反应器，其特征在于：所述外壳体(1)内倾斜设有导板(24)，外壳体(1)的外壁上还分别设有生成物出口管(25)及生成物尾气出口管(26)；所述导板(24)上设有除雾器(27)；所述生成物出口管(25)位于导板(24)的最低端；所述生成物尾气出口管(26)位于导板(24)的最高端。

6.根据权利要求5所述的一种双超重力反应器，其特征在于：所述驱动第一驱动件(5)包括变频电机(501)、与变频电机(501)的输出端连接的主传动轮(502)、设置在第一传动轴(6)上的副传动轮(503)；所述主传动轮(502)与副传动轮(503)之间设有传动皮带(504)。

7.根据权利要求6所述的一种双超重力反应器，其特征在于：所述液体进料管(2)、气体进料管(3)上的喷嘴(4)设置多组且分别对应动盘叶片(10)与定盘叶片(7)之间的流通间隙(29)；所述喷嘴(4)上的出口方向分别与液体进料管(2)、气体进料管(3)的轴线垂直。

8.根据权利要求7所述的一种双超重力反应器，其特征在于：所述定盘体、所述动盘体自上而下在外壳体(1)内设有多组；所述液体进料管(2)、所述气体进料管(3)对应定盘体设置多组。

9.根据权利要求7所述的一种双超重力反应器，其特征在于：所述抛物叶片(13)沿周向间隔设置在动盘底板(9)与动盘叶片(10)的连接处。