適用于含固體萃取操作的改進型轉(zhuǎn)盤塔內(nèi)構(gòu)件的制作方法
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及化工萃取技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，是一種適用于含固體萃取操作的改進型轉(zhuǎn)盤塔內(nèi)構(gòu)件。
【【背景技術(shù)】】
[0002]萃取是化工分離工程中重要的單元操作之一。一般而言，萃取系統(tǒng)是液-液兩相的，但工業(yè)上也不乏以液固及液液固系統(tǒng)為代表的含固萃取體系。萃取體系中的固體顆粒容易在萃取設(shè)備內(nèi)形成沉積或造成設(shè)備堵塞，影響萃取裝置的正常操作，因而開發(fā)適用于含固體萃取操作的設(shè)備是工業(yè)生產(chǎn)需要解決的問題。
[0003]轉(zhuǎn)盤塔是工業(yè)上最常見的萃取裝備之一，具有結(jié)構(gòu)簡單、生產(chǎn)能力大、操作維護方便、能耗低等一系列優(yōu)點。轉(zhuǎn)盤塔另一個重要的特點在于它能處理含固體顆粒的萃取體系，但僅適用于低固含量操作，當體系固含量過高時，固相容易在塔板沉積，并由于顆粒之間的粘附作用而逐漸累積，影響萃取操作，甚至造成塔體堵塞。
[0004]本發(fā)明通過轉(zhuǎn)盤塔內(nèi)流場結(jié)構(gòu)的分析，對轉(zhuǎn)盤塔內(nèi)構(gòu)件進行了改進設(shè)計，以提高它對含固體萃取體系的處理能力。
【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0005]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種適用于含固體萃取操作的改進型轉(zhuǎn)盤塔內(nèi)構(gòu)件；對轉(zhuǎn)盤塔內(nèi)構(gòu)件進行合理設(shè)計，優(yōu)化轉(zhuǎn)盤塔內(nèi)部流場分布，消除轉(zhuǎn)盤塔內(nèi)部的流動死區(qū)，減少固相產(chǎn)物在轉(zhuǎn)盤和定環(huán)上的沉積，以提高萃取塔對含固體萃取體系的處理能力。
[0006]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的:
[0007]—種適用于含固體萃取操作的改進型轉(zhuǎn)盤塔內(nèi)構(gòu)件，其包含轉(zhuǎn)盤和定環(huán)，其特征在于，轉(zhuǎn)盤和定環(huán)采用弧形設(shè)計。
[0008]技術(shù)上講，定環(huán)和轉(zhuǎn)盤上的弧度和塔內(nèi)物料多相流體形成的渦流相切合，防止流動死區(qū)的產(chǎn)生；
[0009]將定環(huán)的上側(cè)面加工為適合多相流場的流線弧形，或者將定環(huán)的上、下側(cè)面同時加工為適合多相流場的流線弧形。
[0010]將轉(zhuǎn)盤的上側(cè)面加工為適合多相流場的流線弧形，或者將轉(zhuǎn)盤的上、下側(cè)面同時加工為適合多相流場的流線弧形。
[0011]弧形直徑為轉(zhuǎn)盤塔塔節(jié)高度的0.1-1.0倍。
[0012]定環(huán)、轉(zhuǎn)盤弧形側(cè)面材料選擇標準為:如果固體顆粒在水相中，則選擇親油或疏水材料；如果固體顆粒在油相中，則選用親水或疏油材料；
[0013]定環(huán)、轉(zhuǎn)盤表面的弧形要符合塔內(nèi)流體的流體力學特性，以利于塔內(nèi)渦流的發(fā)展；
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的積極效果是:
[0015]本發(fā)明對傳統(tǒng)轉(zhuǎn)盤塔的定環(huán)和轉(zhuǎn)盤進行了改進，采用弧形界面的設(shè)計結(jié)構(gòu)，使轉(zhuǎn)盤塔內(nèi)多相流場結(jié)構(gòu)與塔的幾何界面有著較好的切合，消除塔內(nèi)流動死區(qū)，從而充分利用塔內(nèi)的湍流特性防止固相沉積，提高轉(zhuǎn)盤塔對含固體萃取體系的處理能力。
[0016]【【附圖說明】】
[0017]圖1是具有新型內(nèi)構(gòu)件的轉(zhuǎn)盤塔結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2是傳統(tǒng)轉(zhuǎn)盤塔的流場及流動死區(qū)分布示意圖；圖2a連續(xù)相的速度云圖和矢量圖，圖2b按速度大小定義的流動死區(qū)分布圖；
[0019]圖3是內(nèi)構(gòu)件改進后轉(zhuǎn)盤塔的流場及流動死區(qū)分布示意圖；圖3a為連續(xù)相速度云圖和矢量圖，圖3b為流動死區(qū)分布圖。
【【具體實施方式】】
[0020]以下提供本發(fā)明一種適用于含固體萃取操作的改進型轉(zhuǎn)盤塔內(nèi)構(gòu)件的【具體實施方式】。
[0021]實施例1
[0022]一種適用于含固體萃取操作的改進型轉(zhuǎn)盤塔內(nèi)構(gòu)件，其包含轉(zhuǎn)盤和定環(huán)，其特征在于，轉(zhuǎn)盤和定環(huán)采用弧形設(shè)計。
[0023]技術(shù)上講，定環(huán)和轉(zhuǎn)盤上的弧度和塔內(nèi)物料多相流體形成的渦流相切合，防止流動死區(qū)的產(chǎn)生；
[0024]將定環(huán)的上側(cè)面加工為適合多相流場的流線弧形，或者將定環(huán)的上、下側(cè)面同時加工為適合多相流場的流線弧形。
[0025]將轉(zhuǎn)盤的上側(cè)面加工為適合多相流場的流線弧形，或者將轉(zhuǎn)盤的上、下側(cè)面同時加工為適合多相流場的流線弧形。
[0026]弧形直徑為轉(zhuǎn)盤塔塔節(jié)高度的0.1-1.0倍。
[0027]定環(huán)、轉(zhuǎn)盤弧形側(cè)面材料選擇標準為:如果固體顆粒在水相中，則選擇親油或疏水材料；如果固體顆粒在油相中，則選用親水或疏油材料；
[0028]定環(huán)、轉(zhuǎn)盤表面的弧形要符合塔內(nèi)流體的流體力學特性，以利于塔內(nèi)渦流的發(fā)展。
[0029]請參見附圖1，具有新型弧形內(nèi)構(gòu)件轉(zhuǎn)盤塔的結(jié)構(gòu)主要包括塔體、弧形轉(zhuǎn)盤、弧形定環(huán)、轉(zhuǎn)軸、電機。通過塔內(nèi)液滴行為及流體力學模擬分析可知，傳統(tǒng)萃取塔內(nèi)的流體渦流結(jié)構(gòu)與塔的幾何結(jié)構(gòu)之間存在著較大的差異，因而在定環(huán)、轉(zhuǎn)盤上方形成了一定的流動死區(qū)，如附圖2所示，其中2a為連續(xù)相的速度云圖和矢量圖，可以發(fā)現(xiàn)明顯的渦旋特征，2b為按速度大小定義的流動死區(qū)分布圖，其中黑色區(qū)域代表流動死區(qū)，白色區(qū)域代表湍動的渦旋。流動死區(qū)是造成固相沉積的主要因素，因而必須消除流動死區(qū)以提高塔對含固體萃取體系的處理能力。
[0030]附圖3為采用改進型內(nèi)構(gòu)件后轉(zhuǎn)盤塔的流場示意圖，3a為連續(xù)相速度云圖和矢量圖，3b為流動死區(qū)分布圖。由圖可知，轉(zhuǎn)盤塔內(nèi)定環(huán)、轉(zhuǎn)盤的弧形設(shè)計很好地切合了塔內(nèi)多相流場的渦流結(jié)構(gòu)，有效消除了塔板上方的流動死區(qū)，并充分利用渦流的湍流特性防止固體顆粒沉積，從而提高整塔對含固體萃取體系的處理能力。對改進后轉(zhuǎn)盤塔內(nèi)流體力學的進一步分析表明，在提高含固體系處理能力的同時，新的內(nèi)構(gòu)件設(shè)計并未造成萃取塔操作性能的降低。
[0031]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種適用于含固體萃取操作的改進型轉(zhuǎn)盤塔內(nèi)構(gòu)件，其包含轉(zhuǎn)盤和定環(huán)，其特征在于，轉(zhuǎn)盤和定環(huán)采用弧形設(shè)計。
2.如權(quán)利要求1所述的一種適用于含固體萃取操作的改進型轉(zhuǎn)盤塔內(nèi)構(gòu)件，其特征在于，定環(huán)和轉(zhuǎn)盤上的弧度和塔內(nèi)物料多相流體形成的渦流相切合。
3.如權(quán)利要求1所述的一種適用于含固體萃取操作的改進型轉(zhuǎn)盤塔內(nèi)構(gòu)件，其特征在于，將定環(huán)的上側(cè)面加工為適合多相流場的流線弧形，或者將定環(huán)的上、下側(cè)面同時加工為適合多相流場的流線弧形。
4.如權(quán)利要求1所述的一種適用于含固體萃取操作的改進型轉(zhuǎn)盤塔內(nèi)構(gòu)件，其特征在于，將轉(zhuǎn)盤的上側(cè)面加工為適合多相流場的流線弧形，或者將轉(zhuǎn)盤的上、下側(cè)面同時加工為適合多相流場的流線弧形。
5.如權(quán)利要求1所述的一種適用于含固體萃取操作的改進型轉(zhuǎn)盤塔內(nèi)構(gòu)件，其特征在于，弧形直徑為轉(zhuǎn)盤塔塔節(jié)高度的0.1-1.0倍。
6.如權(quán)利要求1所述的一種適用于含固體萃取操作的改進型轉(zhuǎn)盤塔內(nèi)構(gòu)件，其特征在于，定環(huán)、轉(zhuǎn)盤弧形側(cè)面材料選擇標準為:如果固體顆粒在水相中，則選擇親油或疏水材料；如果固體顆粒在油相中，則選用親水或疏油材料。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種適用于含固體萃取操作的改進型轉(zhuǎn)盤塔內(nèi)構(gòu)件，其包含轉(zhuǎn)盤和定環(huán)，轉(zhuǎn)盤和定環(huán)采用弧形設(shè)計；定環(huán)和轉(zhuǎn)盤上的弧度和塔內(nèi)物料多相流體形成的渦流相切合。本發(fā)明對傳統(tǒng)轉(zhuǎn)盤塔的定環(huán)和轉(zhuǎn)盤進行了改進，采用弧形界面的設(shè)計結(jié)構(gòu)，使轉(zhuǎn)盤塔內(nèi)多相流場結(jié)構(gòu)與塔的幾何界面有著較好的切合，消除塔內(nèi)流動死區(qū)，從而充分利用塔內(nèi)的湍流特性防止固相沉積，提高轉(zhuǎn)盤塔對含固體萃取體系的處理能力。
【IPC分類】B01D11-00, B01D11-02
【公開號】CN104524809
【申請?zhí)枴緾N201410852325
【發(fā)明人】孫澤, 于建國, 宋興福, 陳杭
【申請人】華東理工大學
【公開日】2015年4月22日
【申請日】2014年12月30日