[实用新型]旋流剪切式超重力精馏塔

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种精馏塔，特别涉及一种加大汽液接触面积、提高精馏效率的旋流剪切式超重力精馏塔。

技术背景

精馏塔是进行精馏的一种塔式汽液接触装置，蒸汽由塔底进入。蒸发出的汽相与下降液进行逆流接触，两相接触中，下降液中的易挥发组分不断地向汽相中转移，汽相中的难挥发组分不断地向下降液中转移，从而达到组分分离的目的。由塔顶上升的馏出汽进入冷凝器，冷凝的液体的一部分作为回流液返回塔顶进入精馏塔中，其余的部分则取出作为产品。塔底流出的馏余液，其中的一部分送入再沸器，加热蒸发成再沸汽相返回塔中，另一部分液体作为釜残液取出。因此连续精馏塔一般具备六个接口，分别为汽相料入口、液相料入口、馏出汽出口、回流液入口、馏余液出口、再沸汽入口。

超重力旋转型精馏塔是近年出现的一种新型、高效、节能的精馏设备，其体积小，分离效率高，单位体积内理论塔板数高等优点，已有取代“大个子”传统填料型精馏塔之势。但现有的诸如折流式、错流式、对撞式等超重力旋转塔技术；汽液间存在短路或沟流现象，使汽液两相接触不良或时间过短，致使传质效率下降的的弊病。

如中国专利局2007年7月11日公告的CN1325137C号专利，名称为多层折流式超重力旋转床装置，该装置包括壳体，壳体中心设有两端贯穿壳体的转轴，转轴上串联连接有由上到下呈层状排列的一组转子，壳体上还设有与折流圈通道相通的中间进料口。该转子由与转轴固定连接的动折流盘、与壳体固定连接的静折流盘组成，动折流圈和静折流圈分别固定连接在动折流盘和静折流盘上。一组同心且直径各异的动折流圈、静折流圈相对而设构成曲折的折流圈通道，并在转子下端的两侧设有第一通道口，转子上端的中心设有第二通道口，第一通道口和第二通道口与折流圈通道相通，该装置为典型的折流式超重力旋转床。

发明内容

本实用新型的目的在于解决现有超重力旋转型精馏塔汽液间存在短路或沟流现象，使汽液两相接触不良或时间过短，致使传质效率下降的问题，提供一种旋流剪切式超重力精馏塔，提高汽液剪切强度，加强传质效率。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种旋流剪切式超重力精馏塔，包括壳体，壳体中心设有竖向的转轴，转轴上设有随转轴转动的甩盘，壳体向下设有若干静圈，甩盘向上设有若干动圈，动圈和静圈与转轴同轴心，动圈和静圈交替层插形成曲折流道，相邻动圈与静圈之间的间距从轴心向外逐渐减小。这种流道结构的好处是与旋转甩盘的离心力场的分布是吻合的（与ω²r成正比，其中ω为甩盘旋转的角速度、r为甩盘的半径），即在旋转甩盘半径大处的流道窄一些，汽流速度会高一些，由于此处离心力大一些，液相速度也会变得高一些。高速的汽流与高速的液流迎头相撞，会发生强烈的剪切作用，将液体撕裂成具有高线速度的极薄的液膜和细小的液滴或碎片，从而增大了汽、液两相的接触面积和路程，使汽、液两相间的传热、传质能快速、高效地进行。

作为优选，所述动圈上设有喷孔，喷孔在动圈上沿螺旋线排布，喷孔顺着螺旋线斜向上沿动圈切向开设。

作为优选，所述喷孔为鱼泡眼状。喷孔结构与鱼泡眼类似鼓起，且喷孔开口方向为切向。动圈上设计了有螺旋线升角的喷孔，而固定在壳体上与动圈呈层插状的静圈上却无任何喷孔。液体在高速旋转的甩盘产生的离心力作用下，沿着甩盘上的动圈向上运动，并顺着螺旋线从鱼泡眼型的斜向喷孔中被飞速地抛出，带着径向和切向速度的液体撞击在无喷孔的静圈上，液体在强大的撞击力和剪切力的作用下，被粉碎成大量的细小液滴或极薄的液膜碎片，在重力的作用下向下运动，并与上升的汽流逆流接触，汽、液换热后部分汽化，没汽化的液体落到甩盘底部，越过静圈底部后进入另一层动圈里侧，重复上述过程，直到被抛出甩盘进入下一层。由于液滴、液膜非常细、薄，比表面积大，并且粉碎后露出了大量的新表面积，使在动圈与静圈间形成的层插式S形狭窄通道中的汽、液两相接触及混合非常充分，从而极大地降低了传质阻力，即极大地增大了传质系数。从鱼泡眼型斜向喷孔中被抛出的液体，一部分在重力作用下如上所述那样向下运动；另一部分会被上升汽流带回动圈的里侧，再次在离心力作用下，从鱼泡眼喷孔被抛出撞向静圈。本装置提出的这种喷孔能延长汽、液两相在动、静圈间的狭窄通道中发生剪切的时间及强度，并且不会使汽相阻力倍增，实践也证明这种斜向喷孔的设置使装置的分离效率提高很多，即分离的“理论塔板数”比别的同类超重力塔多20～30块，同时回流比可大大降低，从而使精馏操作的总能耗也大幅下降。

作为优选，所述动圈在螺旋线的各处均为多个喷孔密集开设。