專利名稱：高效旋轉精餾床的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種精餾裝置，具體為一種提高氣、液強化傳遞過程與傳遞效 率的高效旋轉精餾床。
技術背景精餾是一傳質、傳熱過程，工業(yè)上常通過強化氣、液的微觀混合，來提高 氣、液的接觸面積和延長氣、液的接觸時間，提高設備的分離能力。對石油化 工、煤化工、制藥、冶金、輕工業(yè)、火炸藥行業(yè)等氣、液接觸的吸收、精餾、 解吸、化學反應等場合有著廣泛的應用。近年來，出現(xiàn)了利用旋轉床產生的離心力場強化傳遞與反應的技術。它從 提高單位容積內的相接觸面積及設備操作的液泛限等方面極大地強化了傳質強度。使得幾十米高的塔縮小成高不過2米的旋轉床，這對于傳統(tǒng)的傳質、傳熱 技術是突破性的進展。如美國專利US4382卯0公開的一種離心氣液分離裝置， 蘇聯(lián)專利SU127408公開的以精餾為應用目的的旋轉床裝置，中國專利 CN105910及CN1686591公開的旋轉床超重力場強化傳遞與反應裝置和多層超 重力旋轉床裝置等，均屬此類。美國專利US4382900的結構包括固定機殼，內設有盤狀轉子，轉子上裝有 環(huán)形填料層，中心進液管下伸入環(huán)形填料層中間部分的液體分布器，環(huán)形填料 內、外環(huán)面上開有氣、液孔，其它部分保持密閉，液體從填料內環(huán)面的孔進入 填料，在超重力場下，沿徑向擴散，氣體從機殼側面的進氣管進入，在壓力梯 度的作用下，由環(huán)形填料外環(huán)面進入填料，在填料中，氣液相逆流接觸，傳遞或反應后，氣體由排氣管排出，液體被甩出填料，從機殼底部的排液管排出。蘇聯(lián)專利SU127408所示旋轉床是出于精餾操作的目的。主要構造是在轉子 上布置了二層填料層，即遠離轉子中心的填料層用作提餾段，接近中心的填料 層作為精餾段。在精餾段與提餾段之間設置原料進液管，而將液體回流管安置 在轉子中心處。該專利添加第二層填料，實現(xiàn)一床精餾。中國專利CN105910所示的旋轉床是在旋轉床中心處添加了加了一環(huán)形或 圓柱形旋轉件，利用離心力場來除掉氣中夾帶的液體，同時采用多種形式的進 液管形式，提高了操作氣速，均勻了液體分布，強化了傳質效果，進而提高了 生產能力。中國專利CN1686591所示的折流式旋轉床，其核心部件為上下相嵌的由不 同直徑同心圈所構成的折流盤；位于上方的折流盤固定在殼體上，為靜折流盤； 與靜折流盤相配套的是相嵌在其下方的動折流盤，動折流盤固定在旋轉軸上并 與軸一起轉動。氣體由進氣口進入腔體，沿動、靜折流盤的間隙曲折地由外緣 向中心流動，最后經出氣口離開床體；液體從進液口進入，由引導管(引流至 動折流盤的中心，隨后被一系列旋轉的動圈甩向相應的靜圈，最后在腔體內收 集后由出液口流出。前三篇文獻均為單層(軸向)填料，在一定處理量下，要想提高設備的傳 遞能力(或分離效果)，只能通過加大設備的直徑來完成。設備直徑加大帶來的 不足是(1)旋轉床轉子內、外徑相差太大時，即液體流通的橫截面積相差太 大，容易出現(xiàn)兩種情況 一是轉子內徑處液體易充滿整個橫截面，導致氣體流 動不暢通，同時，液沬夾帶現(xiàn)象嚴重；二是在接近轉子外緣處，液體不能將填 料完全潤濕，氣體容易走捷徑，致使旋轉床傳質效率降低；(2)轉子在旋轉運動中扭矩增大，軸及軸承的負荷加大，在設備長期運行中，動平衡難以維持， 同時，軸及軸承也易損壞。 .中國專利CN1686591對上述文獻的基礎上作了改進，可以通過加大設備軸 向高度來提高傳遞能力。但由于折流盤上折流板之間的空間較大，氣體流動過 程中是充滿全部通道的，而液體只能潤濕折流盤折流板的內側，也就是說液體 與逆流來的氣體只能在折流板的內側進行傳質傳熱，而折流板的外側及空隙通 道則幾乎不能被利用，大大降低了旋轉床的強化傳遞效果。同時，由于整個過 程中氣液均為逆流流動，在床的中心處，氣體流速較大，易出現(xiàn)液沬夾帶和液 體淹床現(xiàn)象。發(fā)明內容本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術中存在的設備分離能力低，氣液交流效果差，易 出現(xiàn)液沫夾帶和液體淹床現(xiàn)象等問題而提供了一種高效旋轉精餾床。本發(fā)明是由以下技術方案實現(xiàn)的， 一種高效旋轉精餾床，包括上部帶有氣 體出口，下部帶有氣體進口、液體出口的殼體，殼體內設有至少一層由轉軸帶 動的旋轉填料床，旋轉填料床由開有通孔的下支撐盤片和環(huán)狀的帶有通氣孔的 上盤片以及內轉鼓、外轉鼓構成，其中環(huán)狀的上盤片和內、外轉鼓以及下支撐 盤片構成環(huán)腔，環(huán)腔內裝有填料，在每一層旋轉填料床上部的殼體上裝有進料 管，進料管的液體分布器位于環(huán)腔內側，殼體內設有受液盤，受液盤位于下支 撐盤片下方，在受液盤上方的殼體上設有降液管。氣體介質從殼體的下方進氣口進入，原料液體介質可從旋轉床中部的進料 管進入到旋轉填料床的環(huán)腔內側，旋轉填料床在軸的帶動下轉動，液體在離心 力的作用下從填料環(huán)的內側進入，從外側出來，然后甩到殼體側壁上，同時氣體從旋轉填料床下底面的下支撐盤片通過并向上運動穿過填料，氣體和液體在 填料中錯流接觸，液體在碰到殼體壁后下落到受液盤上，然后通過降液管收集 再導流進入下一層的旋轉填料床上重復這一過程。 . 本發(fā)明涉及氣體和液體以總體逆流接觸，在各旋轉填料內錯流的形式分別
經過多層旋轉填料(3-6層)的方法來強化傳遞過程和提高傳遞的效率，其突出 的特點是經過多級的填料，延長了氣、液的接觸時間與面積，使得過程得到強 化和效率得到提高。
本發(fā)明有以下優(yōu)點1.本發(fā)明用于精餾操作時(1)可根據混合物的分離 要求加多填料層數(shù)；(2)可根據設計在不同的填料層處加入原料或引出產品； (3)回流液也可從第二層引入，將最上面填料層作為除霧層，減少液沬夾帶， 以提高設備分離能力。2.本發(fā)明可用于氣體的凈化(1)根據凈化要求，可在 填料的不同位置引出富液進行再生；(2)可在填料的不同位置加入半貧液；(3)
吸收液(或貧液)可從第二層填料加入，將旋轉填料床最上層填料作為除霧層，
減少霧沬夾帶，以提高凈化能力。3.氣、液在旋轉填料床內的流動形式為單層
錯流、整體逆流，氣體流動的橫截面積不變，氣、液體流動順暢，這樣既保證 了旋轉填料床精餾的分離能力，又解決了旋轉填料床逆流精餾中轉子內徑處易 出現(xiàn)的淹床和液沫夾帶現(xiàn)象。


圖1為本發(fā)明結構示意圖
圖2為圖1的A-A剖面圖 圖3為上支撐盤片結構示意圖 圖4為圖1的B局部放大5為本發(fā)明及其配套裝置結構總圖
圖中l(wèi)-降液管，2-受液盤，3-進料管，4-外轉鼓，5-填料，6-上盤片， 7-內轉鼓，8-殼體，9-轉軸，10-氣體出口， 11-氣體進口， 12-下支撐盤片， 13-液體出口，14-產品儲槽，15-再沸器，16-全凝器，17-分凝器， 18-原料儲槽
具體實施例方式
如圖1所示意， 一種高效旋轉精餾床，包括上部帶有氣體出口 10，下部帶 有氣體進口ll、液體出口13的殼體8，殼體8內設有至少一層由轉軸9帶動的 旋轉填料床，旋轉填料床由開有通孔的下支撐盤片12和環(huán)狀的帶有通氣孔的上 盤片6以及內轉鼓7、外轉鼓4構成，其中環(huán)狀的上盤片6和內、外轉鼓以及 下支撐盤片12構成環(huán)腔，環(huán)腔內裝有填料5，在每一層旋轉填料床上部的殼體 8上裝有進料管3，進料管3液體分布器位于環(huán)腔內側，殼體8內設有受液盤2， 受液盤2位于下支撐盤片12下方，在受液盤2上方的殼體上設有降液管1 。
如圖4所示意，且受液盤2與殼體8內側壁夾角為70° -85° ， (1)使填 料與導液盤下部有一定距離，保持從填料甩出后，幾經填料與旋轉填料床外殼 的碰撞反彈，最終下落(流)到填料下面的受液盤上，并使受液盤與旋轉填料 床外殼形成的凹槽中有一定的存儲量，避免液體由于流動不暢通而造成淹床， 致使操作不能正常運行。(2)從使旋轉填料床整體結構的設計角度出發(fā)，合理 調整e的大小，可既能滿足受液盤液體容量的要求，又可減少設備投資費用與 運行故障；
受液盤2的寬度為
L= (R廣n+m/2) /cos 0式中L—受液盤2的寬度，mm
Ri—旋轉填料床外半徑，mm
^一轉子外半徑，mm
m—填料支撐盤片外環(huán)寬度，mm 受液盤2內邊緣與其上下支撐盤片12的垂直距離為h=5mm。旋轉填料床 內氣體從下一層填料到上一層填料時，帶有一定的壓力，此距離既保證轉子與 受液盤不磨擦，又可完全避免氣體走捷徑和液體流動不暢通時從導液盤內邊緣 溢流到下一層填料。
本發(fā)明在精餾中的應用如圖5所示。包括高效旋轉精餾床，分凝器17，全 凝器16，原料儲槽18，再沸器15，產品儲槽14，殼體內有6個旋轉填料床， 相鄰的兩個旋轉填料床的出液管和進料管連通，在下數(shù)第三的旋轉填料床鄰近 的進料管，和第四層的旋轉填料床的出料管的連接部分上連接有原料儲槽18， 殼體下方的氣體進口和液體出口連接再沸器15，殼體上方的氣體出口連接分凝 器17和全凝器16，分凝器17和全凝器16下連接有產品儲槽14，分凝器17還 和最上層的旋轉填料床上的進料口連接。
原料在泵的作用下，經轉子流量計計量后從第三層旋轉填料床的原料進口 進入旋轉填料床，經液體分布器噴灑在填料內側。在填料中，原料受離心力、 填料摩擦力及曳力的作用形成液膜、液絲與液滴，并由填料內側向外側甩出， 離開填料的液體由受液盤收集后，經降液管進入下層液體分布器和下一層填料， 經過幾層填料后，液體最后從旋轉填料床的液體出口流出旋轉填料床，進入再 沸器。再沸器15中的液體部分引出，部分經加熱產生蒸汽，蒸汽從氣體進口進 入旋轉填料床底部，在壓力作用下，從旋轉填料床的下端依次通過各層旋轉的填料。在填料中，蒸汽與液體錯流接觸進行傳質、傳熱，氣液快速達到平衡， 使氣相中的易揮發(fā)組分的濃度越來越大，液體中易揮發(fā)組分的濃度越來越小， 達到原料液分離的目的。蒸汽從氣體出口流出后，依次進入分凝器17與全凝器 16，為提高設備的分離能力，分凝器17中的部分液體作為回流液從回流液進口 返回到旋轉填料床中，其余作為產品引出。
權利要求
1、一種高效旋轉精餾床，包括上部帶有氣體出口(10)，下部帶有氣體進口(11)、液體出口(13)的殼體(8)，殼體(8)內設有至少一層由轉軸(9)帶動的旋轉填料床，其特征在于旋轉填料床由開有通孔的下支撐盤片(12)和環(huán)狀的帶有通氣孔的上盤片(6)以及內轉鼓(7)、外轉鼓(4)構成，其中環(huán)狀的上盤片(6)和內、外轉鼓以及下支撐盤片(12)構成環(huán)腔，環(huán)腔內裝有填料(5)，在每一個旋轉填料床上部的殼體(8)上穿有進料管(3)，進料管(3)管口位于環(huán)腔內側，殼體(8)內設有受液盤(2)，受液盤(2)位于下支撐盤片(12)下方，在受液盤(2)上方的殼體上設有降液管(1)。
2、 根據權利要求1所述的高效旋轉精餾床，其特征在于受液盤(2)與 殼體(8)內側壁夾角為70。 -85° 。
3、 根據權利要求1所述的高效旋轉精餾床，其特征在于旋轉填料床為3 到6層。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種精餾裝置，具體為一種高效旋轉精餾床。解決了現(xiàn)有技術中存在的設備分離能力低，氣液交流效果差，易出現(xiàn)液沫夾帶和液體淹床現(xiàn)象等問題。包括殼體，殼體內設有至少一層由轉軸帶動的旋轉填料床，旋轉填料床由開有通孔的下支撐盤片和環(huán)狀的帶有通氣孔的上盤片以及內轉鼓、外轉鼓構成，其中環(huán)狀的上盤片和內、外轉鼓以及下支撐盤片構成環(huán)腔，環(huán)腔內裝有填料，在每一層旋轉填料床上部的殼體上裝有進料管，進料管的液體分布器位于環(huán)腔內側，殼體內設有受液盤，受液盤位于下支撐盤片下方，在受液盤上方的殼體上設有降液管。經過多級的填料，延長了氣、液的接觸時間與面積，使得過程得到強化和效率得到提高。
文檔編號B01D3/30GK101306258SQ20081005453
公開日2008年11月19日 申請日期2008年2月1日 優(yōu)先權日2008年2月1日
發(fā)明者劉有智, 栗秀萍 申請人:中北大學