CN203291545U - 多级旋转精馏床用液体分布与再分布器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种多级逆流旋转精馏床，具体为一种多级旋转精馏床用液体分布与再分布器。本实用新型是为了解决逆流式旋转填料床液体分布的问题，而提出的一种由带静态液体分布的管式及锥形液体分布器和动态U形及盘片式液体分布器组成的多级旋转精馏床用液体分布与再分布器。包括进液管，锥形受液及分布器和U形平盘旋转液体分布器三部分。可应用于各种单级或多级逆流旋转填料床，能强化气液传递过程与提高传递效率。

Description

多级旋转精馏床用液体分布与再分布器

技术领域

本实用新型涉及一种多级逆流旋转精馏床，具体为一种多级旋转精馏床用液体分布与再分布器。

背景技术

旋转精馏床是一种新型的、利用填料旋转产生的离心力场来强化传质传热过程的设备。广泛应用于石油、化工、制药、火炸药等行业溶剂回收及产品提纯等场合。通过实验与实践证明，旋转填料床可将传质传热系数提高1-2个数量级，设备体积缩小70倍，是21世纪的化学工业的晶体管。目前研发较多为不同结构的单级旋转填料床，在处理量及分离效果上均受限制，多级旋转填料床是工业化的发展方向。

旋转填料床按照汽液接触方式分为逆流、错流和折流等几种。所述的逆流式填料床的结构原理是由丝网填料（或其它填料）构成的环状填料床在电机的带动下高速转动，液体从填料床中间静止的内腔由液体分布器均匀喷洒到旋转填料的内壁，在高速旋转的作用下，液体在填料中沿着径向朝外运动，同时，气体在压力下从填料周边进入填料内腔，液体和气体逆向接触。液体在强大的离心力作用下出现高分散强混合的特点，极大地强化了传质和反应过程。

单层的旋转填料床其效果一般，普遍使用多级旋转填料床中。液体的流动分两个部分，一部分是设备外的液体，它们通过管道进入旋转填料床，另一部分是旋转填料床内上层填料甩出的液体，两部分流体均通过液体分布器喷洒在填料内缘，然后在离心力的作用下由内向外甩出，多过多级旋转填料后离开旋转填料床。气体从旋转填料床的底部进入，由于本身流体力学性能首先充满旋转填料床下部的整个外腔，然后在压力的作用下自外向内通过填料，从填料内侧流出的气体再液体由外向内通过上面多层填料后离开旋转填料床。

在旋转填料床中，气液的流动路径为气液的传质传热过程。因此，液体分布器，填料均匀分布及设备空间利用是提高设备整体三传一反性能的主要因素。旋转填料的结构特点，内壁为一个筒状结构，具有一定的高度及周长。因为所有的液体必须首选达到旋转填料的内壁后才能进行反应，所以液体分布器就是决定传质反应效果的重要因素之一。最常见的问题是，液体进入填料的内侧后由于重力作用，主要分部于填料的下层，液体分部不够均匀，而且在逆流旋转填料床工程放大中需采用多级填料，所以如何将液体均匀分布到填料内壁是我们需要解决的技术问题。

发明内容  

本实用新型是为了解决逆流式旋转填料床液体分布的问题，而提出的一种由带静态液体分布的管式及锥形液体分布器和动态U形及盘片式液体分布器组成的多级旋转精馏床用液体分布与再分布器。可应用于各种单级或多级逆流旋转填料床，能强化气液传递过程与提高传递效率。

本实用新型由以下技术方案实现，一种多级旋转精馏床用液体分布与再分布器，包括进液管，锥形受液及分布器和U形平盘旋转液体分布器三部分。

进液管前端设有N个液体分布槽。锥形受液及分布器上设有N个螺旋槽。U形平盘旋转液体分布器结构包括圆筒、中空环状平盘和环状U形槽，环状平盘装在圆筒外侧下边缘，环状U形槽装在圆筒外侧上边缘，U形槽底部设有小孔。U形平盘旋转液体分布器为N个，每个U形平盘旋转液体分布器的直径与轴向高度不同，直径大的轴向高度小，根据圆筒直径从小到大，呈同心圆状，由下到上排列设置。

所述的N个液体分布槽的位置和N个U形平盘旋转液体分布器位置对应。所述的N个U形平盘旋转液体分布器和旋转填料连接。所述的锥形受液及分布器外侧和旋转填料床筒体连接，锥形受液及分布器内侧的N个螺旋槽末端和N个U形平盘旋转液体分布器位置对应。所述的锥形受液及分布器下侧设有迷宫式密封。在上述方案中N不小于2。

与现有的装置相比较，本实用新型的特点在于，使用了包括进液管，锥形受液及分布器和U形平盘旋转液体分布器三种结构组合成的综合型液体分布器，具体有以下特点：

（1）根据液体处理量不同，进液管上设有N个小槽，用于对原料进行初步分布，从每个小槽流出的液体依次对应流向U形平盘旋转液体分布器上的各个U形槽。

（2）U形平盘旋转液体分布器在径向设有N个同心的U形受液及分布槽和之对应的平盘分布器。U形受液及分布槽，用于收集并周向均匀分布来自进液管与锥形受液分布器的液体。U形槽为圆环状，其底部对称设有多个直径相同的小孔，用于将U形受液槽上的液体周向均匀分布。与每个U形槽下方通过圆筒紧密相连一向外扩张的圆形盘片，每个盘片在填料轴向均匀分布。这样可以使液体通U形平盘旋转分布器后，能在填料的内壁轴向和周向均匀分布。

（3）考虑到多级填料床的结构，将锥形受液及分布器与旋转填料床筒体相连，用于收集并分布从上层填料甩出的液体。锥形受液及分布器上根据液体处理量分成N个部分，使液体在锥形受液及分布器上进行螺旋流动，以延长液体在锥形受液及分布器的上流动距离，使其与逆流的气体进行充分的传质传热。锥形受液及分布器的出口设N个U形分液槽，用于将锥形受液盘上的液体分布到U形平盘旋转液体分布器上的各个U形槽。锥形受液及分布器内缘底部设有迷宫式密封，能有效果进行气体密封。

（4）U形平盘旋转液体分布器上每个U形槽间与每个平盘间均设有气体通道，可使气液在U形平盘旋转液体分布器上进行逆流接触，进行传质传热。

本实用新型的有益效果是：（1）液体通过进液管进入旋转填料床，并进行初步分布；（2）旋转填料床内从上层填料甩出的液体，先通过锥形受液及分布器收集并初步分布。在锥形受液及分布器上，液体进行螺旋流动，以延长液体在锥形受液及分布器单位面积上的流动距离，使其与逆流的气体进行充分的传质传热。安装在锥形受液及分布器内缘处的U形分液槽将离开锥形受液及分布器上的液体进行均匀分布；（3）上述两股液体合并后进入U形平盘旋转液体分布器，经多个U形槽、槽底的布液孔及平盘进行再分布后，液体在轴向及周向均匀喷洒在填料内侧面。然后再逐级通过下面各级填料后离开旋转填料床。（4）气体从旋转填料床的底部进入，在压力作用下自外向内通过最下层填料，然后依次通过U形平盘旋转液体分布器与锥形受液及分布器后到达上一层填料。在填料、U形平盘旋转液体分布器与锥形受液及分布器上均为气液逆流接触，均能进行充分的传质传热。

本实用新型根据多级逆流旋转精馏填料床提出了一种液体分布与再分布器，使用了多种结构组合形成的液体分布器，不仅能使液体在液体分布器中能形成良好的初始径向、轴向和周向分布，而且通过气液在液体分布与再分布器中的曲折流动，可延长液体在旋转填料床中停留时间，实现液体在设备中的均匀分布与再分布，提高设备的传质效果与空间利用率，并实现上下两层填料间气体密封，是一种结构简单，安装方便的液体多功能分布器。结构简单，功能性强，可应用于各种单级或多级逆流旋转填料床，能强化气液传递过程与提高传递效率。

附图说明

图1为本实用新型的俯视图

图2为本实用新型的A-A剖面图

图3为本实用新型所述液体分布器在多级旋转床中应用结构

图4为本实用新型所述液体分布器的旋转床在精馏操作中的应用

附图标记：1-进液管，2-液体分布槽，3-U形分液槽，4-锥形受液及分布器，5-螺旋槽， 6-迷宫，7-U形平盘旋转液体分布器，8-布液孔，9-除雾器，10-气体出口，11-轴，12-填料，13-液体出口、气体进口，14-回流液进口。

具体实施方式

如图1、2所示意，一种多级旋转精馏床用液体分布与再分布器，包括进液管1，锥形受液及分布器4和U形平盘旋转液体分布器7三部分；这里N不小于2，根据填料的大小可以选择2-10之间任何值，这里取4。

进液管1前端设有4个液体分布槽2，锥形受液及分布器4上设有4个螺旋槽5，U形平盘旋转液体分布器7结构包括平盘，平盘的圆环状内壁上设有U形分液槽3，U形分液槽底部设有布液孔8，U形平盘旋转液体分布器7为4个，并且呈同心圆状，根据平盘直径从小到大，由下到上排列设置。 

所述的4个液体分布槽2的位置和4个U形平盘旋转液体分布器7位置对应，所述的4个U形平盘旋转液体分布器7分别和填料12连接，所述的锥形受液及分布器4外侧和旋转填料床筒体连接，锥形受液及分布器4内侧的4个螺旋槽内末端和4个U形平盘旋转液体分布器7位置对应，所述的锥形受液及分布器4下侧设有迷宫式密封6。

这样一来在水平的进液管1上垂直向下开有4个长形布液槽2，可将液体进行初步分布，使液体均匀分给4个U形平盘旋转液体分布器7。

锥形受液及分布器4分成4个螺旋通道，使从上级填料床出来的液体在锥形受液盘上进行螺旋流动。

锥形受液及分布器4的底部和填料之间设有迷宫式密封6，对锥形受液及分布器4上下的气体进行密封，避免气体走短路。

静态的锥形受液及分布器4上在锥管部分设4个螺旋槽5，将锥管上的液体分成4个部分。锥形受液及分布器4上内缘处设有4个U形受液槽，用于分别将螺旋槽内的液体送到U形平盘旋转液体分布器7的4个U形分液槽3。

U形平盘旋转液体分布器7上每个U形受液槽3的底部均匀分布n个布液孔8，用于将U形受液槽内的液体周向均匀分布。 与4个U形受液槽对应的4个平盘对应填料12轴向均匀分布，从而将落在平盘上的液体周向与轴向均匀分布在填料内缘。

本实用新型使液体在液体分布器中形成了良好的初始速度分布，规范了液体在填料中的流动路径，延长了液体在填料中的流动路程与时间，提高了液体在填料中的分布均匀性，增大了相间接触面积，强化了填料的传递与反应效果，进而大大提高了设备的性能。本实用新型可广泛应用于石油化工、制药、火炸药等行业的精馏、吸收、化学反应及纳米材料的制备等场合。

如图3、4所示意，原料在泵的作用下，经转子流量计计量后从旋转填料床的原料进口进入旋转填料床，经静止的液体分布器均匀分布四等分后分别进入动态的U形平盘旋转液体分布器7的四个U形受液槽，经U形受液槽将液体沿周向均匀分布后分别向下流到动态液体分布器的四个旋转盘片，在离心力的作用下沿轴向与周向均匀喷洒在填料内侧。在填料中，原料受离心力、填料摩擦力及曳力的作用形成液膜、液丝与液滴，并由填料内侧向外侧甩出，离开填料的液体经锥形受液及分布器4平均分成四个部分后分别旋转进入动态的U形平盘旋转液体分布器7和下一层填料，经过几层填料后，液体最后从旋转填料床的液体出口流出旋转填料床，进入再沸器。再沸器中的液体部分引出，部分经加热产生蒸汽，蒸汽从气体进口进入旋转填料床底部，在压力作用下，从旋转填料的外侧向内侧流动，离开填料的气体经动态的U形平盘旋转液体分布器7分成四个部分，在液体分布器中与液体进行传质传热后，在锥形受液盘的上方由内向外扩散，截面积逐渐增大，并与锥形受液盘上的液体进行传质传热，然后进入上一层填料，经过几层填料、液体分布器与锥形受液盘后，蒸汽进入设备顶部的除雾器，除雾后从气体出口流出后，依次进入分凝器与全凝器，为提高设备的分离能力，分凝器中的部分液体作为回流液从回流液进口返回到旋转填料床中，其余作为产品引出。旋转填料床内填料的转速（决定超重力场强度的大小）由调频器调节。

Claims (3)

1.一种多级旋转精馏床用液体分布与再分布器，其特征在于：包括进液管（1），锥形受液及分布器（4）和U形平盘旋转液体分布器（7）三部分。

2.根据权利要求1所述的多级旋转精馏床用液体分布与再分布器，其特征在于：进液管（1）前端设有N个液体分布槽（2），锥形受液及分布器（4）上设有N个螺旋槽（5），U形平盘旋转液体分布器（7）结构包括平盘，平盘的圆环状内壁上设有U形分液槽（3），U形分液槽底部设有布液孔（8），U形平盘旋转液体分布器（7）为N个，并且呈同心圆状，根据平盘直径从小到大，由下到上排列设置。

3.根据权利要求1所述的多级旋转精馏床用液体分布与再分布器，其特征在于：所述的N个液体分布槽（2）的位置和N个U形平盘旋转液体分布器（7）位置对应，所述的N个U形平盘旋转液体分布器（7）分别和填料（12）连接，所述的锥形受液及分布器（4）外侧和旋转填料床筒体连接，锥形受液及分布器（4）内侧的N个螺旋槽内末端和N个U形平盘旋转液体分布器（7）位置对应，所述的锥形受液及分布器N下侧设有迷宫式密封（6）。

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