專利名稱：折流式超重力場(chǎng)旋轉(zhuǎn)床裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種氣液接觸設(shè)備，尤其是折流式超重力場(chǎng)旋轉(zhuǎn)床裝置，可廣泛地用于化工、石油化工、制藥、冶金、輕工等行業(yè)的吸收、精餾、傳熱、化學(xué)反應(yīng)及納米材料制備等場(chǎng)合。
超重力場(chǎng)旋轉(zhuǎn)床的特點(diǎn)是體積小，被譽(yù)為化工設(shè)備中的“晶體管”。在本實(shí)用新型作出之前，現(xiàn)有技術(shù)的超重力場(chǎng)旋轉(zhuǎn)床均為整個(gè)轉(zhuǎn)子一起轉(zhuǎn)動(dòng)，氣液在遠(yuǎn)大于重力的離心力下，在轉(zhuǎn)子內(nèi)逆流接觸。現(xiàn)有的旋轉(zhuǎn)床轉(zhuǎn)子內(nèi)部的結(jié)構(gòu)有很多種，但主要是金屬絲網(wǎng)等多孔介質(zhì)填料和板式填料。由于氣液相在填料內(nèi)的接觸時(shí)間過(guò)短，不利于氣液相間接觸傳質(zhì)。液體難以均勻分布造成氣液短路或液體形成溝流，使傳熱傳質(zhì)效率下降。而旋轉(zhuǎn)床外殼必須要有兩處動(dòng)密封，因此加工、安裝、維修均較為困難。由于轉(zhuǎn)子隨軸轉(zhuǎn)動(dòng)，故現(xiàn)有的旋轉(zhuǎn)床無(wú)法實(shí)現(xiàn)單個(gè)旋轉(zhuǎn)床的連續(xù)精餾操作中的中間加料問(wèn)題，要進(jìn)行連續(xù)精餾操作至少要有兩個(gè)旋轉(zhuǎn)床。
本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有的旋轉(zhuǎn)填料床的氣液接觸時(shí)間過(guò)短、液體分布不均、兩處動(dòng)密封、加工制作復(fù)雜、單個(gè)旋轉(zhuǎn)床極難實(shí)現(xiàn)中間進(jìn)料的缺點(diǎn)，提供一種能增加徑向有效傳質(zhì)距離、延長(zhǎng)氣液接觸時(shí)間、液體分布均勻、傳質(zhì)效率高、能進(jìn)行單個(gè)旋轉(zhuǎn)床的中間加料、制造及安裝維修方便的折流式超重力場(chǎng)旋轉(zhuǎn)床裝置。
折流式超重力場(chǎng)旋轉(zhuǎn)床裝置，包含有旋轉(zhuǎn)盤(pán)1、同心旋轉(zhuǎn)折流圈2、旋轉(zhuǎn)軸3、介質(zhì)a出口管4、介質(zhì)b進(jìn)口管5、靜止盤(pán)6、同心靜止折流圈7、介質(zhì)a進(jìn)口管8、介質(zhì)b出口管9、中間進(jìn)口管10、外殼11或包含有旋轉(zhuǎn)盤(pán)1、同心旋轉(zhuǎn)折流圈2、旋轉(zhuǎn)軸3、介質(zhì)a出口管4、介質(zhì)b進(jìn)口管5、靜止盤(pán)6、同心靜止折流圈7、介質(zhì)a進(jìn)口管8、介質(zhì)b出口管9、外殼11，其特征是當(dāng)該裝置由旋轉(zhuǎn)盤(pán)1、同心旋轉(zhuǎn)折流圈2、旋轉(zhuǎn)軸3、介質(zhì)a出口管4、介質(zhì)b進(jìn)口管5、靜止盤(pán)6、同心靜止折流圈7、介質(zhì)a進(jìn)口管8、介質(zhì)b出口管9、中間進(jìn)口管10、外殼11組成時(shí)，外殼11上設(shè)置介質(zhì)a出口管4和介質(zhì)b進(jìn)口管5，同心旋轉(zhuǎn)折流圈2固定連接在旋轉(zhuǎn)盤(pán)1上，旋轉(zhuǎn)盤(pán)1中心與旋轉(zhuǎn)軸3固定連接，旋轉(zhuǎn)軸3一端穿過(guò)外殼11與外殼11密封，同心靜止折流圈7固定連接在靜止盤(pán)6上，靜止盤(pán)6與介質(zhì)b出口管9及中間進(jìn)口管10固定連接，介質(zhì)a進(jìn)口管8設(shè)置在介質(zhì)b出口管9內(nèi)，其一端穿出介質(zhì)b出口管9并與介質(zhì)b出口管9密封，介質(zhì)b出口管9、中間進(jìn)口管10的一端分別穿過(guò)外殼11并與外殼11密封，當(dāng)該裝置由旋轉(zhuǎn)盤(pán)1、同心旋轉(zhuǎn)折流圈2、旋轉(zhuǎn)軸3、介質(zhì)a出口管4、介質(zhì)b進(jìn)口管5、靜止盤(pán)6、同心靜止折流圈7、介質(zhì)a進(jìn)口管8、介質(zhì)b出口管9、外殼11組成時(shí)，外殼11上設(shè)置介質(zhì)a出口管4和介質(zhì)b進(jìn)口管5，同心旋轉(zhuǎn)折流圈2固定連接在旋轉(zhuǎn)盤(pán)1上，旋轉(zhuǎn)盤(pán)1中心與旋轉(zhuǎn)軸3固定連接，旋轉(zhuǎn)軸3一端穿過(guò)外殼11與外殼11密封，同心靜止折流圈7固定連接在靜止盤(pán)6上，靜止盤(pán)6與介質(zhì)b出口管9固定連接，介質(zhì)a進(jìn)口管8設(shè)置在介質(zhì)b出口管9內(nèi)，其一端穿出介質(zhì)b出口管9并與介質(zhì)b出口管9密封，介質(zhì)b出口管9穿過(guò)外殼11并與外殼11密封。與現(xiàn)有技術(shù)相應(yīng)的名稱相對(duì)應(yīng)，將旋轉(zhuǎn)盤(pán)1、同心旋轉(zhuǎn)折流圈2、靜止盤(pán)6、同心靜止折流圈7的組合稱為“轉(zhuǎn)子”，則從上述結(jié)構(gòu)可知，轉(zhuǎn)子的上半部分的靜止盤(pán)6、同心靜止折流圈7處于靜止?fàn)顟B(tài)，其拆裝、維護(hù)、密封就很容易操作，而其特殊構(gòu)件中間進(jìn)口管10的設(shè)計(jì)，又使得前人在旋轉(zhuǎn)床中幾乎無(wú)法實(shí)現(xiàn)的中間進(jìn)料成為可能，而這在連續(xù)精餾等生產(chǎn)工藝中是必不可少的。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有的技術(shù)相比有如下的優(yōu)點(diǎn)①由于轉(zhuǎn)子內(nèi)安裝同心折流圈，氣液流經(jīng)轉(zhuǎn)子的軌道為S形，使得徑向有效傳質(zhì)距離大大增加，氣液接觸時(shí)間得到延長(zhǎng)，增強(qiáng)了傳質(zhì)效率；②固定的進(jìn)液管將液體送到下部旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子，液體在強(qiáng)大的離心力作用下被甩出，在撞擊力和剪切力下與靜止固定的上部轉(zhuǎn)子相撞而粉碎成大量的細(xì)小液滴，在重力作用下向下運(yùn)動(dòng)，與上升的氣流逆流接觸，沉降到下部旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子，再被甩到下一個(gè)同心折流圈上，又被碰撞而粉碎成大量的細(xì)小液滴，如此反復(fù)直到被甩出轉(zhuǎn)子。因此液體分布非常均勻；③由于電機(jī)只需帶動(dòng)半個(gè)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，且轉(zhuǎn)子內(nèi)不必加填料，故功率消耗比一般的旋轉(zhuǎn)床要小，因而能在更高的轉(zhuǎn)速下進(jìn)行平穩(wěn)的操作，適合于長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)；④由于轉(zhuǎn)子的上半部分是靜止的，因此很簡(jiǎn)單地就可以實(shí)現(xiàn)在轉(zhuǎn)子中間進(jìn)料的方法；⑤因?yàn)檗D(zhuǎn)子的上半部分是靜止的，所以旋轉(zhuǎn)床的上半部分不存在進(jìn)出口的動(dòng)密封問(wèn)題，只需采用簡(jiǎn)單的靜密封即可，因此制造、安裝、維修相對(duì)方便得多。


圖1、圖2為折流式超重力場(chǎng)旋轉(zhuǎn)床裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
其中，1—旋轉(zhuǎn)盤(pán)，2—同心旋轉(zhuǎn)折流圈，3—旋轉(zhuǎn)軸，4—介質(zhì)a出口管，5—介質(zhì)b進(jìn)口管，6—靜止盤(pán)，7—同心靜止折流圈，8—介質(zhì)a進(jìn)口管，9—介質(zhì)b出口管，10—中間進(jìn)口管，11—外殼。
圖1、圖2為本實(shí)用新型的實(shí)施例。如
圖1、圖2所示，本實(shí)用新型的實(shí)施方案為折流式超重力場(chǎng)旋轉(zhuǎn)床，包含有旋轉(zhuǎn)盤(pán)1、同心旋轉(zhuǎn)折流圈2、旋轉(zhuǎn)軸3、介質(zhì)a出口管4、介質(zhì)b進(jìn)口管5、靜止盤(pán)6、同心靜止折流圈7、介質(zhì)a進(jìn)口管8、介質(zhì)b出口管9、中間進(jìn)口管10、外殼11或包含有旋轉(zhuǎn)盤(pán)1、同心旋轉(zhuǎn)折流圈2、旋轉(zhuǎn)軸3、介質(zhì)a出口管4、介質(zhì)b進(jìn)口管5、靜止盤(pán)6、同心靜止折流圈7、介質(zhì)a進(jìn)口管8、介質(zhì)b出口管9、外殼11，其特征是當(dāng)該裝置由旋轉(zhuǎn)盤(pán)1、同心旋轉(zhuǎn)折流圈2、旋轉(zhuǎn)軸3、介質(zhì)a出口管4、介質(zhì)b進(jìn)口管5、靜止盤(pán)6、同心靜止折流圈7、介質(zhì)a進(jìn)口管8、介質(zhì)b出口管9、中間進(jìn)口管10、外殼11組成時(shí)，外殼11上設(shè)置介質(zhì)a出口管4和介質(zhì)b進(jìn)口管5，同心旋轉(zhuǎn)折流圈2固定連接在旋轉(zhuǎn)盤(pán)1上，旋轉(zhuǎn)盤(pán)1中心與旋轉(zhuǎn)軸3固定連接，旋轉(zhuǎn)軸3一端穿過(guò)外殼11與外殼11密封，同心靜止折流圈7固定連接在靜止盤(pán)6上，靜止盤(pán)6與介質(zhì)b出口管9及中間進(jìn)口管10固定連接，介質(zhì)a進(jìn)口管8設(shè)置在介質(zhì)b出口管9內(nèi)，其一端穿出介質(zhì)b出口管9并與介質(zhì)b出口管9密封，介質(zhì)b出口管9、中間進(jìn)口管10的一端分別穿過(guò)外殼11并與外殼11密封，當(dāng)該裝置由旋轉(zhuǎn)盤(pán)1、同心旋轉(zhuǎn)折流圈2、旋轉(zhuǎn)軸3、介質(zhì)a出口管4、介質(zhì)b進(jìn)口管5、靜止盤(pán)6、同心靜止折流圈7、介質(zhì)a進(jìn)口管8、介質(zhì)b出口管9、外殼11組成時(shí)，外殼11上設(shè)置介質(zhì)a出口管4和介質(zhì)b進(jìn)口管5，同心旋轉(zhuǎn)折流圈2固定連接在旋轉(zhuǎn)盤(pán)1上，旋轉(zhuǎn)盤(pán)1中心與旋轉(zhuǎn)軸3固定連接，旋轉(zhuǎn)軸3一端穿過(guò)外殼11與外殼11密封，同心靜止折流圈7固定連接在靜止盤(pán)6上，靜止盤(pán)6與介質(zhì)b出口管9固定連接，介質(zhì)a進(jìn)口管8設(shè)置在介質(zhì)b出口管9內(nèi)，其一端穿出介質(zhì)b出口管9并與介質(zhì)b出口管9密封，介質(zhì)b出口管9穿過(guò)外殼11并與外殼11密封。
本實(shí)用新型的工作原理為(1)用于精餾時(shí)，裝置結(jié)構(gòu)見(jiàn)
圖1。介質(zhì)a為液體，介質(zhì)b為氣體，由再沸器出來(lái)的氣體從介質(zhì)b進(jìn)口管5進(jìn)入外殼11內(nèi)腔，再沿著旋轉(zhuǎn)盤(pán)1、同心旋轉(zhuǎn)折流圈2和靜止盤(pán)6、同心靜止折流圈7之間的縫隙(以下簡(jiǎn)稱“折流圈縫隙”)由外向內(nèi)進(jìn)行“S”形折流式流動(dòng)，并最后通過(guò)介質(zhì)b出口管9進(jìn)入冷凝器冷凝，得到精餾產(chǎn)物c；部分冷凝液作為回流液從介質(zhì)a進(jìn)口管8進(jìn)入中心處同心旋轉(zhuǎn)折流圈2的內(nèi)圈上，被高速旋轉(zhuǎn)的同心旋轉(zhuǎn)折流圈2反復(fù)甩向同心靜止折流圈7后粉碎成微小液滴與蒸汽逆流接觸，進(jìn)行傳質(zhì)和傳熱，液體通過(guò)介質(zhì)a出口管4進(jìn)入再沸器加熱，精餾產(chǎn)物d以液體狀態(tài)從再沸器排出；原料從中間進(jìn)口管10穿過(guò)靜止盤(pán)6進(jìn)入折流圈縫隙，參與介質(zhì)a、介質(zhì)b進(jìn)行傳質(zhì)和傳熱，原料可以是液體、氣體或氣液混合物。
由于本實(shí)用新型的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)采用動(dòng)靜同心折流圈相間排列，液體從轉(zhuǎn)子中心向轉(zhuǎn)子邊緣運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，由同心旋轉(zhuǎn)折流圈2帶動(dòng)液體轉(zhuǎn)動(dòng)，沿著折流圈向上運(yùn)動(dòng)，液體表面不斷更新，在同心旋轉(zhuǎn)折流圈2上端液體被飛速拋出，帶有徑向速度和切向速度的液體撞擊在同心靜止折流圈7上，液體在強(qiáng)大的撞擊力和剪切力的作用下，被粉碎成大量的細(xì)小液滴，在重力作用下向下運(yùn)動(dòng)，與上升的氣流逆流接觸，由于液滴非常細(xì)小，比表面積極大，而且是粉碎后露出的新表面，因此，在這一過(guò)程中，氣流接觸非常充分，具有極高的傳質(zhì)、傳熱速率。氣液在轉(zhuǎn)子中經(jīng)過(guò)多次反復(fù)的逆流接觸，可達(dá)到非常高的傳熱傳質(zhì)效率。本實(shí)用新型以酒精—水為物系，在轉(zhuǎn)速為1200r/min時(shí)進(jìn)行的精餾試驗(yàn)，理論板數(shù)已經(jīng)達(dá)到每米48.3塊，具有極大的實(shí)用價(jià)值。
(2)用于吸收或脫吸時(shí)，裝置結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2。介質(zhì)a為液體，介質(zhì)b為氣體，氣體從介質(zhì)b進(jìn)口管5進(jìn)入外殼11內(nèi)腔，再沿著折流圈縫隙由外向內(nèi)進(jìn)行“S”形折流式流動(dòng)，并最后通過(guò)介質(zhì)b出口管9排出；液體從介質(zhì)a進(jìn)口管8進(jìn)入中心處旋轉(zhuǎn)折流圈2的內(nèi)圈上，被高速旋轉(zhuǎn)的同心旋轉(zhuǎn)折流圈2反復(fù)甩向同心靜止折流圈7后粉碎成微小液滴與氣體逆流接觸，進(jìn)行傳質(zhì)，液體通過(guò)介質(zhì)a出口管4排出。
本實(shí)用新型由于液體在轉(zhuǎn)子經(jīng)歷了運(yùn)動(dòng)—粉碎、靜止—運(yùn)動(dòng)的數(shù)次反復(fù)過(guò)程，不但增加了傳熱傳質(zhì)面積，而且大大延長(zhǎng)了氣液在腔內(nèi)的停留時(shí)間，其理論塔板數(shù)得到大幅提高，有極大的實(shí)用價(jià)值。
(3)在用于氣—液化學(xué)反應(yīng)生成液體或液體與氣體時(shí)，裝置結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2。介質(zhì)a為液體反應(yīng)物，介質(zhì)b為氣體反應(yīng)物，氣體反應(yīng)物從介質(zhì)b進(jìn)口管5進(jìn)入外殼11內(nèi)腔，再沿著折流圈縫隙由外向內(nèi)進(jìn)行“S”形折流式流動(dòng)并與從沿折流圈縫隙由內(nèi)向外進(jìn)行“S”形折流式流動(dòng)的液體反應(yīng)物進(jìn)行反應(yīng)，生成的液體反應(yīng)產(chǎn)物通過(guò)折流圈縫隙由內(nèi)向外流動(dòng)，最后通過(guò)介質(zhì)a出口管4排出本實(shí)用新型，生成的氣體反應(yīng)產(chǎn)物由外向內(nèi)流動(dòng)，并最后通過(guò)介質(zhì)b出口管9排出本實(shí)用新型；液體反應(yīng)物從介質(zhì)a進(jìn)口管8進(jìn)入中心處旋轉(zhuǎn)折流圈2的內(nèi)圈上，被高速旋轉(zhuǎn)的同心旋轉(zhuǎn)折流圈2反復(fù)甩向同心靜止折流圈7后粉碎成微小液滴與氣體逆流接觸，進(jìn)行反應(yīng)、傳質(zhì)和傳熱，生成的液體反應(yīng)產(chǎn)物通過(guò)介質(zhì)a出口管4排出。
本實(shí)用新型由于液體在轉(zhuǎn)子經(jīng)歷了運(yùn)動(dòng)—粉碎、靜止—運(yùn)動(dòng)的數(shù)次反復(fù)過(guò)程，不但增加了傳質(zhì)、傳熱及反應(yīng)接觸面積，而且大大延長(zhǎng)了氣液在腔內(nèi)的反應(yīng)時(shí)間，對(duì)于一些傳質(zhì)傳熱控制的反應(yīng)可顯著提高反應(yīng)速度。
權(quán)利要求1.折流式超重力場(chǎng)旋轉(zhuǎn)床裝置，包含有旋轉(zhuǎn)盤(pán)(1)、同心旋轉(zhuǎn)折流圈(2)、旋轉(zhuǎn)軸(3)、介質(zhì)a出口管(4)、介質(zhì)b進(jìn)口管(5)、靜止盤(pán)(6)、同心靜止折流圈(7)、介質(zhì)a進(jìn)口管(8)、介質(zhì)b出口管(9)、中間進(jìn)口管(10)、外殼(11)或包含有旋轉(zhuǎn)盤(pán)(1)、同心旋轉(zhuǎn)折流圈(2)、旋轉(zhuǎn)軸(3)、介質(zhì)a出口管(4)、介質(zhì)b進(jìn)口管(5)、靜止盤(pán)(6)、同心靜止折流圈(7)、介質(zhì)a進(jìn)口管(8)、介質(zhì)b出口管(9)、外殼(11)，其特征是當(dāng)該裝置由旋轉(zhuǎn)盤(pán)(1)、同心旋轉(zhuǎn)折流圈(2)、旋轉(zhuǎn)軸(3)、介質(zhì)a出口管(4)、介質(zhì)b進(jìn)口管(5)、靜止盤(pán)(6)、同心靜止折流圈(7)、介質(zhì)a進(jìn)口管(8)、介質(zhì)b出口管(9)、中間進(jìn)口管(10)、外殼(11)組成時(shí)，外殼(11)上設(shè)置介質(zhì)a出口管(4)和介質(zhì)b進(jìn)口管(5)，同心旋轉(zhuǎn)折流圈(2)固定連接在旋轉(zhuǎn)盤(pán)(1)上，旋轉(zhuǎn)盤(pán)(1)中心與旋轉(zhuǎn)軸(3)固定連接，旋轉(zhuǎn)軸(3)一端穿過(guò)外殼(11)與外殼(11)密封，同心靜止折流圈(7)固定連接在靜止盤(pán)(6)上，靜止盤(pán)(6)與介質(zhì)b出口管(9)及中間進(jìn)口管(10)固定連接，介質(zhì)a進(jìn)口管(8)設(shè)置在介質(zhì)b出口管(9)內(nèi)，介質(zhì)a進(jìn)口管(8)的一端穿出介質(zhì)b出口管(9)并與介質(zhì)b出口管(9)密封，介質(zhì)b出口管(9)、中間進(jìn)口管(10)的一端分別穿過(guò)外殼(11)并與外殼(11)密封，當(dāng)該裝置由旋轉(zhuǎn)盤(pán)(1)、同心旋轉(zhuǎn)折流圈(2)、旋轉(zhuǎn)軸(3)、介質(zhì)a出口管(4)、介質(zhì)b進(jìn)口管(5)、靜止盤(pán)(6)、同心靜止折流圈(7)、介質(zhì)a進(jìn)口管(8)、介質(zhì)b出口管(9)、外殼(11)組成時(shí)，外殼(11)上設(shè)置介質(zhì)a出口管(4)和介質(zhì)b進(jìn)口管(5)，同心旋轉(zhuǎn)折流圈(2)固定連接在旋轉(zhuǎn)盤(pán)(1)上，旋轉(zhuǎn)盤(pán)(1)中心與旋轉(zhuǎn)軸(3)固定連接，旋轉(zhuǎn)軸(3)一端穿過(guò)外殼(11)與外殼(11)密封，同心靜止折流圈(7)固定連接在靜止盤(pán)(6)上，靜止盤(pán)(6)與介質(zhì)b出口管(9)固定連接，介質(zhì)a進(jìn)口管(8)設(shè)置在介質(zhì)b出口管(9)內(nèi)，介質(zhì)a進(jìn)口管(8)的一端穿出介質(zhì)b出口管(9)并與介質(zhì)b出口管(9)密封，介質(zhì)b出口管(9)穿過(guò)外殼(11)并與外殼(11)密封。
專利摘要折流式超重力場(chǎng)旋轉(zhuǎn)床是一種氣液接觸效率極高、體積小，很多場(chǎng)合可以取代傳統(tǒng)氣液接觸設(shè)備，由旋轉(zhuǎn)盤(pán)、同心旋轉(zhuǎn)折流圈、靜止盤(pán)、同心靜止折流圈、旋轉(zhuǎn)軸、介質(zhì)a進(jìn)口管、介質(zhì)a出口管、介質(zhì)b進(jìn)口管、介質(zhì)b出口管、中間進(jìn)口管、外殼組成。能廣泛地用于化工、石油化工、制藥、冶金、輕工等行業(yè)的吸收、精餾、傳熱、化學(xué)反應(yīng)及納米材料制備等場(chǎng)合。其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)使得密封、檢修維護(hù)等變得簡(jiǎn)單易行。
文檔編號(hào)B01D3/14GK2523482SQ01268009
公開(kāi)日2002年12月4日 申請(qǐng)日期2001年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月30日
發(fā)明者計(jì)建炳, 王良華, 徐之超, 鮑鐵虎, 李甌 申請(qǐng)人:浙江工業(yè)大學(xué)