[发明专利]一种垂直式旋转床超重力场设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种气液传热传质与反应的设备，具体地说，涉及一种利用旋转床产生的超重力场来强化气-液、液-固、液-液间反应的设备。其适用于环保行业的水处理与大气处理中相际间物理化学反应的强化，同时也适用于多种化工行业中的多相物系的传质和反应过程。

背景技术：

超重力场旋转设备，即旋转填料床(Rotating Packed Bed，简称RPB)是上个二十世纪八十年代初发展起来的一种新型设备，其利用高速旋转的填料产生超重力环境。在这种超重力场中，不同大小分子间的分子扩散和相间传质过程均比常规重力场下要快得多，气-液、液-固、液-液两相在超重力场中的多孔介质或孔道中产生流动接触，巨大的剪切力将液体撕裂成微米至纳米级的液膜、液丝或液滴，从而产生巨大的和快速更新的相界面，使相间的传质效率得到极大提高，其传质单元高度可降低1～2个数量级，而相间传质速率则比传统塔器中的传质速率提高1～3个数量级。这种技术与传统的利用离心力进行复相分离或密度差分离有着质的区别。它的核心在于对传递过程和微观混合过程的极大强化。它应用于需要对相间传递过程进行强化的多相过程，和需要相内或拟均相内微观混合强化的混合与反应过程。过程强化的目的是把整个工厂的物理尺度缩小，以达到在经济及社会等多方面全方位的效益。

随着旋转床超重力场技术的应用领域的不断开拓，近年申请含有超重力场技术的专利不断增多，现有专利技术中所提供的装置采用水平轴旋转的布置形式，如中国专利95107423.7、95215430.7、99208429.6、03249584.6、03252195.2、200420092277.3、200310103434.6、200620023555.9等，也有采用垂直轴的旋转布置形式，如中国专利91109255.2、91229204.0、01143459.7、02224172.8、200310101838.1、200510049145.1、美国专利US4382900、苏联专利SU127408等。它们多数只能处理小流量的气体，但在大规模的工业生产中，要求处理的气体流量较大，几万至上百万Nm³/h。对此只能通过增加设备的旋转半径或增加旋转轴的长度，以达到更大的处理要求。超重力机是一种高速旋转设备，当处理气量增大时，要求设备的体积也相应增加，在综合考虑气体的压降、转速、使用材料、技术手段、加工方法及运行费用等多方面的因素，这些专利中所提供的装置其单机气体处理量一直无法有很大突破。当用这些装置在处理超过10万Nm³/h的气体时，伴随着旋转体半径的增加，旋转填料重量的增加，转动轴的增长，在处理动平衡及制作转动轴时的难度会显得更加突出。另外，在采用上述垂直轴的旋转布置形式进行脱硫除尘时，由于进气中存在大量灰尘及酸性气体，旋转碟片或丝网常因高速磨擦及腐蚀而变得各部分重量不一，从而很容易破坏保障高速旋转时的稳定性，使装置在设计和加工时非常关注的动平衡失去意义。因此，这些装置难以在实际生产中得到有效和长期地应用。

发明内容

本发明针对上述不足，通过实际生产应用经验，提出一种处理大流量气体，结构简单、使用可靠性好的垂直式旋转床超重力场设备。

为了达到上述要求，本发明是通过下述技术方案来实现的：包括侧面制有进气口的桶形直立机壳，机壳中间设有垂直的转动体，机壳下部设有废液回流出口，转动体的中间设有导气桶，导气桶的下部设有进气口，导气桶的顶端与除雾器相连，转动体的侧壁是旋转填料床，整个转动体与提供动力的传动装置相连接，其特征在于所述转动体的上部设有至少三组支承导轮组成的外接圆，转动体按外接圆限定的位置转动，以支承和引导转动体的转动。

另外在导气桶与旋转填料床之间设有多根穿孔布液管。所述的转动体与传动装置的主轴相连接，转动体与主轴采用锥面的轴与锥面的轴套相配合的形式连接。主轴一直伸到导气桶内，在主轴的上端设有随主轴一起转动的叶片。旋转填料床是由碟片错层、层叠排列形成空隙包围而成的，碟片之间的上下间距A在2～5mm之间，碟片是厚度为0.1mm～2mm的扇面形。

根据上述方案制造的垂直式旋转床超重力场设备与现有技术相比，具有以下优点：

1、旋转体采用至少三组支承导轮支撑，使得旋转体在两端有支承的状态下转动，使旋转体旋转平稳可靠，可以大大减少了旋转体在高速运转中的震动与不稳定性，因而能加大旋转体的直径和体积，用于大气量的处理；

2、主轴很短，采用锥型轴面套，将主轴及旋转体紧固在一起，加工方便，运行可靠，有效解决动平衡问题；