[发明专利]一种新型无源的超重力旋转床装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型无源的超重力旋转床装置，具体涉及用高压流体的压差驱动转子旋转，无需使用电机驱动的新型超重力装置，适用于多相流的反应、分离、混合等过程，属于超重力技术领域。

背景技术

19世纪70年代，英国帝国化学公司首次提出了超重力的概念，并在此概念上构造了超重力设备——旋转填充床。旋转填充床以电机为动力，带动转子高速旋转，从而产生巨大的离心力，用离心力来模拟超重力环境，实现了在地球上克服重力场的作用来强化分离过程。1983年，英国帝国化学公司Ramshaw教授首次将超重力旋转床用于精馏的分离过程。1995年，中国北京化工大学陈建峰教授将超重力旋转床作为反应器，用于纳米材料制备的反应过程中，从此开启了超重力旋转床反应器工程与应用的研究。目前，以超重力旋转床作为设备载体的超重力技术已经成功的解决了多个化工过程难题，在尾气SO₂脱除、烟气CO₂捕集、精馏、纳米材料制备、废水处理、聚合物脱挥等多个领域实现了工业应用。

2006年，全国累计探明的天然气可开采量为3.84万亿立方。在天然气开采过程中，由于天然气密度小，为0.75～0.8kg/m3，井筒气柱对井底的压力小；天然气粘度小，在地层和管道中的流动阻力也小；又由于膨胀系数大，其弹性能量也大。因此天然气开采时一般采用自喷方式,天然气在气井自身的压力下，从井底连续举升到地面，因此采出到地面的天然气本身带有一定的压力。类似于蒸汽发电，带压的天然气在后续处理过程中如果能利用其压力做功，则能大大节约能量。

然而，传统超重力填充床转子的旋转动力来自电机驱动，电机驱动消耗电能。为响应我国节能减排的政策要求，本发明提供的新型无源的超重力旋转床无需使用电机，利用高压流体自身的流动性能带动转子转动，能有效的节约能量，进而降低整个装置的能量消耗。

发明内容

本发明要解决的第一个技术问题是提供一种新型无源的超重力旋转床装置。

本发明要解决的第二个技术问题是提供上述装置在多相流的反应、分离、混合等操作过程中的应用。

为解决上述第一个技术问题，本发明一种新型无源的超重力旋转床装置，包括壳体、转子、旋转轴、气体管路一、气体管路二、液体分布器和液体出口；所述转子设置在壳体内，该转子通过旋转轴与壳体旋转连接；所述气体管路一、气体管路二和液体出口设置在壳体上；所述液体分布器设置在转子的内缘处；所述转子的内缘、外缘或内外缘设有叶片。本发明无源的超重力旋转床装置利用高压流体的压差驱动转子旋转，无电机驱动。

优选地，所述转子外缘叶片外的壳体上设置气体管路一，所述气体管路一的气体进入方向正对转子外缘叶片朝向转子的一侧表面；所述气体管路二通向转子中部空腔。

优选地，所述液体分布器液体喷射方向以有利于推动叶片旋转的角度为原则，优选垂直于叶片的形式，最大程度的带动叶片旋转。

优选地，所述叶片可以是弯曲叶片和直叶片。更优选地，所述叶片至少两个，均匀地设置在转子内缘、外缘或内外缘。

优选地，所述壳体上设有凹槽，凹槽内设有轴承，所述旋转轴固定在轴承内。这样，整个旋转轴固定在壳体内，轴与外壳之间不需要进行密封，可以减少设备造价。

优选地，所述旋转轴为立式或者卧式安装。

优选地，所述转子为填料式转子或无填料转子。根据工艺要求作出选择。

为解决上述第二个技术问题，本发明一种上述装置在多相流的反应、分离、混合等操作过程中的应用，所述多相流中包括高压流体。利用该类流体产生的强大压差带动转子转动以达到节能的目的。

优选地，压力≥500Pa。

优选地，所述高压流体包括但不限于气体、液体或超临界流体等。

优选地，所述的多相流包括但不限于气液、液液、气固、气液固等。

优选地，本发明无源超重力旋转床装置中多相流操作过程可以是逆流、并流或错流操作；适合多种流动形式，具有广泛的应用领域。

本发明中，高压流体可以从转子外腔、内腔或内外腔驱动叶片带动转子旋转，从而满足省略电机的要求，大幅的减少能耗。

本发明的有益效果：

本发明装置与传统超重力旋转床相比更加节能、结构更加紧凑，可省去轴与外壳相连的旋转密封，造价低。由于转动部分全部包在壳体内，使设备的安全性能进一步提高，且可轻松用于高温高压的反应、吸收等场合。

附图说明：

图1是本发明的立式新型无源超重力旋转床结构示意图；