[发明专利]一种折流式气液错流型超重力场旋转床装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种气液接触传质设备，尤其是指一种折流式气液错流型超重力场旋转床装置，可广泛地应用于化工、制药、冶金、轻工等行业的吸收、精馏、传热、化学反应及纳米材料制备等场合，由于延长了气相的路径而尤其适用于气体吸收过程。

背景技术

自从上个世纪70年代诞生之后，超重力技术由于可以大大缩小设备的体积而备受青睐。最早关于超重力技术的授权专利是Ramshaw教授在欧洲的专利EP0002568，专利名称为Mass transfer apparatus and itsuse，公开了一种填料式超重力场旋转床(旋转填料床)，其后很多超重力技术的专利如ZL97212054.8，CN95214611.8等都属于这一典型结构，不同的只是填料的种类及气液进出的方式。报道中旋转填料床最早商业应用是用于酸性气体的吸收过程(Smelser et al.Selective acid gas removal using the HIGEE absorber.AIChE Spring Meeting，Orlando，Florida.1990，18)，但是旋转填料床应用于吸收过程有其自身的缺陷。由于转子的高速旋转，气液两相在床内接触时间非常短，因此虽然气液传质效率很高，但是单个转子的传质能力相对还是有限的，这对于中等浓度的气体吸收而言是不利的。另一方面由于单个转子的传质能力有限，因此在某些对传质能力要求较高的场合就需要多个转子，但是至今公开的专利中尚未见到单个壳体内串联多个填料转子的报道。

专利ZL01134321.4和ZL200510049145.1公开了一种可以在单个壳体内串联多个转子的折流式超重力场旋转床装置，由于采用了动静部件结合的结构，使得其能够简单地实现多层转子的串联，使得单台设备的传质能力成倍地提高。虽然该旋转床具有较高的传质能力，但是也存在着自身的弱点，由于转子采用了动静部件结合的结构，液体在转子内经历了多次的静止-加速过程，因此转子转动的能耗较高；另一方面，由于转子内部有一半空间为非传质区域，因此气体在转子内部的流通面积小，气体在转子中的阻力较大，所以该设备气体压降较大。此外，折流式超重力场旋转床的转子内部存在传质和非传质区域，因此转子内的空间未能有效利用，因而在相同设备体积条件下其气液流量相对较小。

发明内容

本发明提出了一种综合上述现有优点、解决上述现有缺点的折流式气液错流型超重力场旋转床装置。本装置具有传质能力较高，转动能耗和压降较低的特点，其气相走折流，流动路径相对较长，液相在转子中径向流过各同心圈，能够较好地适用于气体吸收过程，而且该结构可以很方便地实现单壳体内的多转子同轴串联。

本发明解决其技术问题采用的技术方案为：这种折流式气液错流型超重力场旋转床装置，主要包括壳体、气体进口、气体出口、导液管、液体分布器、液体进口、液体出口和转轴，壳体由静盘分成上腔体和下腔体，壳体的上设有气体进口、液体出口、气体出口和液体进口，其中气体出口、液体进口分别与上腔体相通，气体进口、液体出口分别与下腔体相连通；转轴贯穿壳体，转子由与转轴固定连接的上动盘、下动盘、下动盘同心圈、短同心圈、长同心圈、液体分布器共同组成，其中上动盘上开有供气体流通的上动盘槽孔，上动盘和静盘之间设有长同心圈，长同心圈与静盘之间连接处设有迷宫密封，长同心圈与短同心圈交错排列，并由短同心圈、长同心圈、上动盘和静盘构成第一通道，由上动盘、下动盘和下动盘同心圈构成第二通道，第一通道和第二通道通过上动盘槽孔相连通并形成一曲折的S形折流通道；上同心圈和下同心圈在轴向与液体分布器的出液孔的相对部位开有小孔；气体进口和液体出口与转子的S形折流通道相连通，导液管的一端与液体分布器上端相连通，另一端与液体进口相连通。液体由液体进口经导液管引入转子，液体在转子内是先通过液体分布器后再逐步经过各同心圈的小孔而最终离开转子，最终离开转子外缘由液体出口排出，气体由气体进口切向进入壳体，曲折地通过S形折流通道后从中间离开转子，最后由气体出口排出。这样的结构使得转子内的气体能够多次与液体进行错流接触。

所述壳体由静盘分成上腔体、多层中间腔体和下腔体，中间腔体上设有中间进料口，形成多层折流结构，方便地实现多个转子同轴串联，成倍地提高单台设备的传质能力。