CN2229833Y - 同心圆环薄板填料旋转床气液传质反应器 - Google Patents

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叶树滋
李城道
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Abstract

本实用新型是一种同心圆环薄板填料旋转床气液传质反应器，它用同心圆环薄板填料，将多块同心圆环薄板沿轴线叠加成环形体旋转填料床，板间径向流道当量直径沿径向恒定以及旋转填料床中单位体积的填料板面积沿径向恒定，并在机壳下部设置气流分离槽与在槽内安装T形气液分流板；它主要由带气液分流装置的机壳、同心圆环薄板构成的旋转填料床、液体分布管、气动密封槽及轴向排气管连接构成。具有强化气液传质、降低气相流阻、气相流动功耗小、排液顺畅、制造、安装、维修方便等优点。

Description

同心圆环薄板填料旋转床气液传质反应器
本实用新型是同心圆环薄板填料旋转床气液传质反应器，属气液传质反应设备，特别涉及利用旋转填料床产生的离心力强化气液两相传质反应的装置。
气液传质反应装置的内部结构有多种。特别在旋转床的填料结构方面，主要有多孔介质填料，如泡沬金属、泡沬陶瓷及金属丝网填料等不规则流道填料，其气相流阻较大；另外还有板式填料，如英国专利《气液两相接触装置的改进》(Improve-ments in liquid-gas contact apparatus，专利号：UK1366312)中的径向辐射状波纹板填料是属流道规则的板式填料，其气相流阻较小，比多孔介质填料的操作功耗小。但由于这种板填料的板面与轴平行，星径向辐射状，相邻两板间间距沿径向递增，因此存在以下缺点：①流道当量直径d与径向距离r近似成正比，这使旋转床内气相流阻沿径向的压力梯度变化较大，近似有dp/dr∝1/r3，为使旋转床内外环的压力梯度不致变化太大，这种板填料的径向流道一般取值较短，以使板间距沿径向基本保持平行，这又缩短了气液两相接触时间，不利于相间传质反应；②这种填料沿径向单位体积填料中板面积减小，这使旋转床内环板填料过于密集，而外环填料过于稀疏，不利于气液两相流体传质与流阻均匀分布，使得整体传质效果变差；③由于这种板填料是由环状网络相连接，而且片数多，故该旋转填料床的制造、安装、维修都不方便。就旋转方式而言，有竖式旋转和卧式旋转，但竖式旋转床在工业大型设备中重心较高，不易稳定，而卧式旋转床重心较低，容易控制离心机的振动。然而现有的卧式旋转床由于壳内旋转的气体会将壳璧上附着的液体带动旋转，使液体不能顺畅地从底部排液管排出，从而造成壳内积液，操作不稳。中国专利《带阻排液装置的超重力场卧式旋转床》，(专利号：91226917.0)提出了阻排液装置来解决这一问题，此法虽可解决排液顺畅问题，但阻排液挡板的设置又对气体环形流动造成很大的形体阻力，使得仍存在如下的缺点和问题：①气相流动在局部地区功耗较大，同时也容易诱发流体振动，不利于离心机的高速旋转；②气相环形流动速度大幅下降，不利于气液两相分离，难于去除较小粒径的液雾。
本实用新型的目的就是为了解决和克服现有卧式板式填料旋转床传质反应器存在的旋转床内外环压力梯度变化太大、使流道取值短、不利相间传质反应、整体传质效果差、且因是环状网络连接的板填料，故片数多、旋转床不便制造、安装、维修，以及现有带阻排液装置的卧式旋转床不利于离心机的高速旋转、气相环形流动速度低、不利于气液两相分离等的问题和缺点，研究设计一种具有板间径向流道当量直径沿径向恒定以及单位体积填料的板面积沿径向恒定、旋转床有多种径向波纹流道结构、流道取值可增长、可强化气液两相传质及降低气相流阻、传质效果好、气相流动功耗小、并且有低气阻气液分离槽、排液流畅，有利于离心机的高速旋转、有利于气液两相分离、方便制造、安装、维修的同心圆环薄板填料旋转床气液传质反应器。
本实用新型是通过下述结构方案来实现的：本板式旋膜气液传质反应装置的结构示意图如图1所示，它主要由带气液分流装置的机壳6、同心圆环薄板填料7构成的旋转填料床、液体分布管4、气动密封槽5以及轴向排气管连接构成，其相互连接关系为：多块同心圆环薄板填料7沿轴线叠加在一起，并与前后端面圆板8合紧固定连接构成环形体旋转填料床，同心圆环薄板填料之间构成如图2所示的多种形状的径向流道结构，板间径向流道当量直径沿径向恒定以及旋转填料床中单位体积的填料板面积沿径向恒定，旋转床旋转填料床由转轴支承并置于机壳6内，旋转填料床与机壳间设置气动密封槽5，液体分布管4置于旋转填料床中心轴心线上，机壳6正下方与气液分流装置相连接，气液分流装置由机壳下方的凹形气液分离槽11与垂直固定于该槽中的T形气液分流板9构成，T形气液分流板的上板面是曲率与机壳相近似的圆弧面，圆弧面的下板面略高于凹形气液分离槽，并与机壳弧面相隔一定间隙构成排液流道。其中：上述的同心圆环薄板可以是平板，也可以是带环状肋的波纹板，板间径向流道为波纹对称的规则流道，其流通截面沿径向可以是等距反复收缩与扩张的，也可以是恒定的，但流动中心线的方向等距改变，环状肋可以是周向连续肋，也可以是周向非连续肋，而环状肋可以是同心圆环肋，也可以是螺旋形肋；同心圆环薄板可以是冲有环状缺口的翅片板，翅片与圆板平面间有一夹角θ，板间径向流道为翅片对称的规则流道，相邻板间翅片可以是相正对的，也可以是等距错开的，环状翅片沿周向可以是向圆板两面等距叉开的，也可以是向圆板同一面叉开的；其运转作用原理为：气体沿入气口1进入机壳6内，由外环向内环通过旋转填料床，并与由内环向外环流动的液体产生逆流传质，最后由出气口2排出。液体经液体分布管4的入液口3进入，沿径向喷洒到旋转填料床的内环面上，由同心圆环板填料利用高速旋转的离心机的离心力将液体分散成细薄的液膜与液滴，强化气液传质，液体由旋转床外环排出，机壳内附壁液体经机壳下方的凹形气液分离槽收集后经排液口10排出。同心圆环薄板填料的多种流道结构可使液膜分布均匀，防止沟流并能使液滴不断分散与碰合，加速液滴表面更新、强化气液两相传质。
本实用新型与现有技术相比有如下的优点和效果：①由于本同心圆环旋转填料床板间径向流道当量直径沿径向恒定，使得径向流道中压力梯度变化近似为dp/droc1/r2，远较现有径向辐射状板填料的压力梯度变化平坦，这有利于延长径向流道取值；②由于本同心圆环薄板填料沿径向单位体积填料的板面积恒定，大大改善了板填料中的气液传质与流阻分布；③在同等填料板面积的条件下，能大大减少填料板件数10倍以上，大大方便了装置的制造、安装与维修，可大幅度降低成本；④由于本传质反应器具有气液分离装置，在凹形气液分离槽前方附壁的液体可沿凹槽与T形气液分流板间的缝隙流入凹槽，面气体则顺着T形板继续作环形流动，由于缝隙开度适当，对气体形体阻力极小，在气液分离凹槽的后方附壁液体可依靠重力作用自行流入缝隙，由于T形板的上板面为曲率与机壳相近的弧面，在气液分离槽后方的机壳弧面上气体不会对液体产生大的剪切应用，附壁液体可较顺畅地流下排出；⑤由于本传质反应器能较有利于离心机的高速旋转，在机壳内能保持较高的气体环形流速，从面使粒径较小的液雾也能较好地从气相中分离。
下面对说明书附图进一步说明如下：图1为板式旋膜气液传质反应装置的结构示意图，图2为本发明装置同心圆环板填料径向流道结构示意图。各图中：1为入气口、2为出气口、3为入液口、4为液体分布管、5为气动密封槽、6为机壳、7为同心圈环薄板、8为端面圆板、9为T形气液分流板、10为排液口、11为凹形气液分离槽，θ为翅片板的翅片与圆板平面间的夹角。
本实用新型的实施方式较为简单，本气液传质反应器的制造、加工方法及工艺均可采用现有已申请专利的各种传质反应器的制造、加工方法、工艺来进行制造、加工、安装。实施本实用新型，只要按图1设计、加工本装置的各部件和组件，并接上面说明书所述的相互连接关系进行连接安装，并构成如图2所示的各种形状的径向流道结构，便能较好地实施本发明。例如，发明人推荐设计可由50～100块内外环径分别为φ200mm、φ600mm，厚度为0.3～0.5mm的不锈钢同心圆环薄板沿轴线叠加而成旋转填料床，其板间距可为1～2mm，板间径向流道为缩放型波纹流道。制成的旋转填料床由转轴支承，呈卧式悬置在圆环形机壳中央，机壳与旋转床之间设置气动密封槽，使从机壳入气口进入的气体必须经旋转床才能从轴向排出机壳，气液两相在旋转床中沿径向逆向流动传质反应。在机壳下部连接气液分流装置，液体经分流后从机壳底部排液口排出。

Claims (2)

1、一种同心圆环薄板填料旋转床气液传质反应器，其特征在于：它主要由带气液分流装置的机壳(6)、同心圆环薄板填料(7)构成的旋转填料床、液体分布管(4)、气动密封槽(5)以及轴向排气管连接构成，其相互连接关系为：多块同心圆环薄板填料(7)沿轴线叠加在一起并与前后端面圆板(8)合紧固定连接构成环形体旋转填料床，同心圆环薄板填料之间构成多种形状的径向流道结构，板间径向流道当量直径沿径向恒定以及旋转填料床中单位体积的填料板面积沿径向恒定，旋转填料床由转轴变承并置于机壳(6)内，旋转填料床与机壳间设置气动密封槽(5)，液体分布管(4)置于旋转填料床中心轴心线上，机壳(6)正下方与气液分流装置相连接，气液分流装置由机壳下方的凹形气液分离槽(11)与垂直固定于该槽中的T形气液分流板(9)构成，T形气液分流板的上板面是曲率与机壳相近似的圆弧面，圆弧面的下板面略高于凹形气液分离槽并与机壳弧面相隔一定间隙构成排液流道。
2、按权利要求1所述的同心圆环薄板填料旋转床气液传质反应器，其特征在于所述的同心圆环薄板可以是平板，也可以是带环状肋的波纹板，板间径向流道为波纹对称的规则流道，其流通截面沿径向可以是等距反复收缩与扩张的，也可以是恒定的，但流动中心线的方向等距改变，环状肋可以是周向连续肋，也可以是周向非连续肋，而环状肋可以是同心圆环肋，也可以是螺旋形肋；同心圆环薄板可以是冲有环状缺口的翅片板，翅片与圆板平面间有一夹角θ，板间径向流道为翅片对称的规则流道，相邻板间翅片可以是相正对的，也可以是等距错开的，环状翅片沿周向可以是向圆板两面等距叉开的，也可以是向圆板同一面叉开的。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000059599A1 (fr) * 1999-03-31 2000-10-12 Xiaojun Pan Reacteur a champ supergravitationnel de type courant de foucault
CN100417432C (zh) * 2003-07-02 2008-09-10 蒋迪 多相反应的混合方法及采用该方法的超强湍流传质塔
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CN113274851A (zh) * 2021-05-18 2021-08-20 北京百吉迪环境工程技术有限公司 离心式洗涤塔

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