CN1302678A - 离心力场作用下的多级气－液接触装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种在离心力场作用下的多级气－液接触装置。在固定机壳内的中心转轴上串装有多级转子,由中心转轴带动旋转,最上面一级转子为除沫段,其余为气、液接触段。机壳内有多层圆形层隔板,将每一级转子分开,形成独立的空间,层隔板从周边始沿径向朝中心向下倾斜,中心留有气、液通孔。每个转子上装有填料层,接触段转子填料层中心有布液管及气体通道,可以将上一级转子填料流下的液体收集,分布到转子填料层,也能将通过转子填料的气体收集,排放到上一级转子空间。
Description
本发明涉及一种在离心力场作用下进行气、液相传热、传质与反应的装置。特别是在多级旋转填料层中进行气、液接触的设备。
近年发展起来的旋转床超重力场技术，改变了传统的塔式气、液接触方式，使气、液进入由旋转床的填料层产生的离心力场下进行传质，传热与反应过程，极大的提高了效率，节省了设备及空间。本申请人在这方面已经获得的一系列专利(91109255.2,92100093.6等)。在所公开的专利中，一般是在固定的机壳内装有一级带有填料层的转子，气液相在旋转的填料层中进行气液交换，如91109255.2专利公开的旋转床装置，既是在固定的机壳内装有转子，转子由中心转轴带动旋转，转子上装有填料层，填料层两端面有封闭的壳板，周面均布有小孔，转子中间有中心布液管，机壳底部有排液口，前、后壁开有进气口、排气口。该装置在运行时，转子以较高的速度旋转产生离心力场，液体从中心进液管上的布液孔喷出，在离心力场的作用下甩向填料层外，经过周面的小孔排出。气体从进气口进入机壳后，从转子的周面的小孔进入填料层，与液体实现逆流接触。该专利实现了在一级旋转的填料层中实现气、液高效接触，已经成功的应用于多种产物的分离与反应过程，如：油田注水脱氧解析过程(CN92102061.9)，制备超细碳酸钙反应过程(95105343.4)。但是对于分离或反应要求高的产物，仅在一级填料中气液相接触不够充分，不能达到要求的指标(如精馏等过程)，为此，不得不将多台旋转床设备串联使用，加大了工艺流程，增加了能耗和物料损耗。
本发明的目的是：提供一种离心力场作用下的具有多级转子的高效气-液接触装置，本装置结构合理紧凑，能耗小，产物精度高。
本发明的主要技术方案：
在固定机壳内的中心转轴上串装有多级转子，每一级转子之间有隔板，各级转子由中心转轴带动，在相对独立的空间内旋转，最上面一级转子为除沫段，其余为气、液接触段。机壳内的每一层隔板，呈圆锥形，从周边始沿径向朝中心向下倾斜，中心留有气、液通孔。每个转子上装有填料层，填料层装在转壳内，转壳周面开有小孔，下端面密闭，上端面中心有孔。接触段转子填料层中心有布液管及气体通道，可以将上一级转子填料流下的液体收集，分布到转子填料层，也能将通过转子填料的气体收集，排放到上一级转子空间。除沫段转子填料层中心有导气管，通向机壳上的出气口。在除沫段的转子以下，层隔板上方设置有进液管，进液管与机壳上的进液口连接。机壳底部设有出液口，顶部设有出气口，机壳上的进气口设置在第一级接触段所在空间的机壳上。
上述的气、液接触段填料层中心的布液管及气体通道结构是：层隔板中心的气液通孔为一个中心圆孔，下面固定有一圆管，圆管与层隔板间有密封，圆管下部管壁上开有小孔。除沫段层隔板上方设置有一段进液管，液体沿着倾斜的层隔板流向中心的气、液通孔，流到下方的圆管内，通过管壁上的小孔向填料层布液，同时又通过小孔收集来自填料层的气体。
上述的气、液接触段填料层中心的布液管及气体通道是：在填料层转壳上端面中心部位与层隔板之间设置有环形阻隔板，阻隔板上部与层隔板固定，下部与转动的填料层转壳上端面之间有动密封连接，因而在环形阻隔板与填料层中心形成气、液通道。沿填料层中心均匀布置有一周竖直的布液管，布液管固定在层隔板上：层隔板相应位置开有一周液体收集孔，布液管固定在每个收集孔下面，层隔板上收集孔的开孔处呈低凹状，以便收集层隔板上的液体进入布液管。层隔板中心开有通气孔。是本结构形成独立的液体及气体通道。除沫段以下的第一层隔板上的布液管与一中心为环形的进液管相接。
上述的机壳排气口外装有叶轮，叶轮被包封在叶轮箱内，叶轮箱上开有排气口。
本发明多级转子可以立式串装，也可以卧式串装。卧式串装时，上一级流出的液体排出壳外，经泵加压后再打入下一级的布液管。
本发明的效果：由于本发明设置有多级转子，使气液相依次在多级旋转的填料层中充分接触，提高了接触效率和产物精度，结构紧凑，降低了多台设备串联的能耗及空间。
下面结合实施例及附图对本发明详细公开。
图1是本发明多级转子结构示意图。
图2是本发明具有独立的气液通道的结构示意图。
图3是本发明排气口装有叶轮及多级轴承支撑的结构示意图。
实施例1：
如图1所示，在固定机壳1内的中心转轴2上串装有多级转子，由中心转轴2带动旋转，最上面一级转子为除沫段，其余为气、液接触段。机壳内有多层圆形层隔板3，将每一级转子分开，形成独立的空间，层隔板从周边始沿径向朝中心向下倾斜，中心留有气、液通孔4。每个转子上装有填料层5，填料层装在转壳6内，转壳周面开有小孔7，下端面8密闭，上端面9中心有孔。层隔板3中心的气、液通孔4为一个中心圆孔，在其下方的填料层中心有一圆管10，作为气、液通道，该气、液通道可以将上一级转子填料流下的液体收集，分布到转子填料层，也能将通过转子填料的气体收集，排放到上一级转子空间。圆管下部管壁上开有小孔11，通道与层隔板中心通孔连接处设有动密封12。在除沫段的转子以下，层隔板上方设置有进液管13，进液管与机壳上1的进液口连接。除沫段转子填料层中心有导气管17，通向机壳顶部的出气口15。机壳底部设有出液口14，机壳上的进气口16设置在第一级接触段所在空间的机壳上。
本装置运行时，中心转轴带动各级转子以较高的速度旋转产生离心力场，液体从设置在除沫段层隔板上方的进液管流出，沿着倾斜的除沫段的层隔板流向中心的气、液通孔，进入通孔下方的气液接触段填料中心的圆管状气、液通道内，通过圆管壁上的小孔向填料层布液。液体在离心力场的作用下甩向填料层外，从转壳周面开的小孔甩出后，沿下一层倾斜的层隔板流向下一级转子中心的圆管内继续布液，最后排除出液口。气体从机壳下部的进气口进入第一级气液接触段，从填料层转壳周面的小孔进入填料层，并与液体接触，再从圆管状气、液通道下部的小孔进入通道，从中心通孔排放到上一级接触段空间，继续进入填料层与液体接触直至到除沫段。在除沫段，气体经过填料层除沫后通过排气管从机壳上方的排气口排出。
实施例2：
如图2所示，本实施例基本结构如实施例1，各级气、液接触段填料层中心的布液管及气体通道结构为：在接触段填料层转壳上端面中心部位与层隔板3之间设置有一环形阻隔板18，阻隔板18上部与层隔板固定，下部与转动的填料层转壳上端面9之间有动密封19连接，因而环形阻隔板与填料层中心形成气、液通道。沿填料层中心均匀布置有一周竖直的布液管20，布液管固定在层隔板3上，层隔板相应位置开有一周液体收集孔21，布液管固定在每个收集孔下面，层隔板上收集孔的开孔处呈低凹状，以便收集层隔板上的液体进入布液管。层隔板中部另开有通气孔23，使填料层中心的气体排出。本结构在接触段填料层中形成独立的液体及气体通道。此外，布置在除沫段以下的第一层隔板上的各竖直布液管均与一环形的进液管22相接。在本实施例中，气、液相如下接触：液体从环形进液管进入，通过最上面一层接触段填料层中心一周独立的布液管将液体喷向填料层，液体在离心力场的作用下甩向填料层外，从转壳周面开的小孔甩出后，沿下一层倾斜的层隔板流向低凹的布液孔处收集到下一级填料层中心的圆管内继续布液，最后排除出液口。气体从机壳下部的进气口进入第一级气液接触段，从填料层转壳周面的小孔进入填料层，并与液体接触后，通过填料层中心与环形隔板形成的气体通道，从层隔板中部开的排气孔排放到上一级接触段空间，继续进入填料层与液体接触直至到除沫段。在除沫段，气体经过填料层除沫后通过排气管从机壳上方的排气口排出。
实施例3：如图4所示，其他结构同实施例1。上述的机壳排气口外装有叶轮，叶轮被包封在叶轮箱内，叶轮箱上开有排气口，转轴由多个轴承支撑。
Claims (4)
1、一种在离心力场作用下的多级气-液接触装置，在固定的机壳内装有转子，转子由中心转轴带动旋转，其上装有填料层，填料层装在转壳内，转壳周面开有小孔，其特征在于：中心转轴上串装有多级转子，每一级转子之间有隔板，各级转子由中心转轴带动，在相对独立的空间内旋转，最上面一级转子为除沫段，其余为气、液接触段，机壳内的每一层隔板，呈圆锥形，从周边始沿径向朝中心向下倾斜，中心留有气、液通孔，每个转子上的转壳下端面密闭，上端面中心有孔，接触段转子填料层中心有布液管及气体通道，除沫段转子填料层中心有导气管，通向机壳上的出气口，在除沫段的转子以下，层隔板上方设置有进液管，进液管与机壳上的进液口连接，机壳底部设有出液口，顶部设有出气口，机壳上的进气口设置在第一级接触段所在空间的机壳上。
2、根据权利要求1所述的气-液接触装置，其特征在于，所述的气、液接触段填料层中心的布液管及气体通道结构是：层隔板中心的气液通孔为一个中心圆孔，下面固定一圆管，圆管与层隔板间有密封，圆管下部管壁上开有小孔，除沫段层隔板上方设置有一段进液管。
3、根据权利要求1所述的气-液接触装置，其特征在于，所述的气、液接触段填料层中心的布液管及气体通道是：在填料层转壳上端面中心部位与层隔板之间设置有环形阻隔板，阻隔板上部与层隔板固定，下部与转动的填料层转壳上端面之间有动密封连接，沿填料层中心均匀布置有一周竖直的布液管，布液管固定在层隔板上；层隔板相应位置开有一周液体收集孔，布液管固定在每个收集孔下面，层隔板上收集孔的开孔处呈低凹状，层隔板中心开有通气孔，除沫段以下的第一层隔板上的布液管与一中心为环形的进液管相接。
4、根据权利要求1所述的气-液接触装置，其特征在于，所述的机壳排气口外装有叶轮，叶轮被包封在叶轮箱内，叶轮箱上开有排气口。
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