本實(shí)用新型屬于超重力場(chǎng)中傳質(zhì)、反應(yīng)
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體為一種復(fù)合式折流旋轉(zhuǎn)床傳質(zhì)與反應(yīng)設(shè)備。
背景技術(shù)：
：超重力技術(shù)是典型的化工過(guò)程強(qiáng)化技術(shù)之一，極大地強(qiáng)化了氣液傳質(zhì)、傳熱與反應(yīng)過(guò)程。在超重力旋轉(zhuǎn)床中，液體被高速旋轉(zhuǎn)的填料剪切破碎形成表面積極大且不斷更新的液滴、液絲和液膜，與穿過(guò)填料的氣體接觸，強(qiáng)化了氣液微觀混合，使傳質(zhì)系數(shù)提高了1～2個(gè)數(shù)量級(jí)，具有液泛高、物料停留時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)。經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，超重力旋轉(zhuǎn)床已應(yīng)用于精餾、脫硫、制備納米材料、除塵等過(guò)程，成為了化工過(guò)程強(qiáng)化的有效途徑之一。超重力旋轉(zhuǎn)床體積小是其優(yōu)點(diǎn)之一，但在一定的空間內(nèi)也限制了氣液的流程，接觸時(shí)間短，不利用傳質(zhì)過(guò)程?，F(xiàn)有大部分超重力旋轉(zhuǎn)床中，氣液分布不均勻，使得氣體未與液體接觸就會(huì)溢出，影響傳質(zhì)效率，僅能強(qiáng)化液相傳質(zhì)過(guò)程，而且由于氣體受到填料摩擦曳力的作用，在轉(zhuǎn)子內(nèi)像固體轉(zhuǎn)動(dòng)，氣相界面得不到快速的更新，也使得氣相傳質(zhì)效率較低。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有設(shè)計(jì)中現(xiàn)存的氣液分布不均勻以及由于氣體受到填料摩擦曳力的作用使得氣相界面得不到快速的更新導(dǎo)致的傳質(zhì)效率低下問(wèn)題，提供了一種復(fù)合式折流旋轉(zhuǎn)床傳質(zhì)與反應(yīng)設(shè)備。本實(shí)用新型采用如下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：復(fù)合式折流旋轉(zhuǎn)床傳質(zhì)與反應(yīng)設(shè)備，包括靜盤、液體分布器、液體進(jìn)口管、氣體出口管、上導(dǎo)流板、下導(dǎo)流板、氣體進(jìn)口管、動(dòng)盤、旋轉(zhuǎn)軸、液體出口管和殼體，其特征在于：靜盤和動(dòng)盤均置于殼體內(nèi)，靜盤上設(shè)有若干直徑不同的同心環(huán)狀上導(dǎo)流板，上導(dǎo)流板上開(kāi)有均勻排布的圓形小孔，動(dòng)盤上設(shè)有若干同心圓臺(tái)狀下導(dǎo)流板，下導(dǎo)流板上開(kāi)有均勻排布的刺孔，上導(dǎo)流板和下導(dǎo)流板交錯(cuò)排列，靜盤與氣體出口管固定相連，動(dòng)盤與旋轉(zhuǎn)軸固定連接，旋轉(zhuǎn)軸一端穿過(guò)殼體并與之密封。所述的氣體進(jìn)口管和液體出口管設(shè)置于殼體上，液體分布器與液體進(jìn)口管相連，液體進(jìn)口管設(shè)置在氣體出口管內(nèi)。所述的上導(dǎo)流板材質(zhì)為不銹鋼或聚丙烯塑料，下導(dǎo)流板材質(zhì)為不銹鋼或聚丙烯塑料。所述的上導(dǎo)流板等間距布置，相鄰上導(dǎo)流板間距d1為動(dòng)盤長(zhǎng)度D的1/12～1/10，上導(dǎo)流板高度d3為相鄰上導(dǎo)流板間距d1的2.4～3倍，上導(dǎo)流板與動(dòng)盤（8）間距d4為相鄰上導(dǎo)流板間距d1的1/7～1/5。所述的下導(dǎo)流板等間距布置，下導(dǎo)流板與動(dòng)盤之間的夾角θ為45o～75o，下導(dǎo)流板頂端與上導(dǎo)流板頂端間距d2為相鄰上導(dǎo)流板間距d1的1/8～1/6。所述的上導(dǎo)流板上圓形小孔孔徑為1～2mm，孔間距為1.5～2.5mm。所述的下導(dǎo)流板上刺孔包括通孔以及通孔上邊緣的垂直于下導(dǎo)流板或者相對(duì)于下導(dǎo)流板向上傾斜的倒刺，刺孔在下導(dǎo)流板上成矩形均勻排列，通孔孔徑為1～2mm，孔間距為1.5～2.5mm。所述的液體分布器為圓柱形狀，四周自上而下布置有6組圓形細(xì)孔，每組包含7個(gè)細(xì)孔，細(xì)孔孔徑為0.4～0.5mm。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是：通過(guò)改變氣液流體的流動(dòng)路徑，充分利用轉(zhuǎn)子內(nèi)徑向和軸向空間，改善氣液分布不均勻的情況，有效延長(zhǎng)氣液接觸時(shí)間；同時(shí)，通過(guò)增加對(duì)氣體擾動(dòng)程度，提高氣相傳質(zhì)效率。具體如下：（1）上導(dǎo)流板和下導(dǎo)流板沿徑向等距離的固定在靜盤和動(dòng)盤上，氣體沿徑向由外向內(nèi)依次交替通過(guò)上導(dǎo)流板和下導(dǎo)流板，液體則沿徑向由內(nèi)向外依次交替通過(guò)下導(dǎo)流板和上導(dǎo)流板。液體進(jìn)入到液體分布器經(jīng)0.4mm的細(xì)孔噴出后，形成比表面積較大的噴霧，有效地增加了氣液界面面積，強(qiáng)化了設(shè)備的氣液傳質(zhì)效果。（2）噴霧撞擊到帶有刺孔的下導(dǎo)流板后，在離心力的作用下，液體在刺孔和導(dǎo)流板上形成薄的液膜而不是在導(dǎo)流板上形成層流，部分液體穿過(guò)刺孔撞擊在下一上導(dǎo)流板，大部分順著下導(dǎo)流板流動(dòng)，增加了每個(gè)下導(dǎo)流板上的氣液接觸面積；同時(shí)，氣體可以將刺孔的液膜吹破，將液膜拉得更薄，下導(dǎo)流板與動(dòng)盤之間存在夾角，液體在離心力的作用下，穿過(guò)刺孔在下導(dǎo)流板的外側(cè)形成液膜，增大了氣液接觸面積和導(dǎo)流板的表面利用率。（3）液體通過(guò)上下導(dǎo)流板之間的流體通道撞擊到上導(dǎo)流板，液體在小孔和導(dǎo)流板上形成液膜和細(xì)小的液滴，如在下導(dǎo)流板一樣，氣體將刺孔的液膜吹破，將液膜拉的更薄，進(jìn)一步的增加了氣液接觸面積；部分液體穿過(guò)刺孔撞擊在下一個(gè)下導(dǎo)流板上，大部分液體在重力的作用下下降至動(dòng)盤上，然后又被甩到帶有刺孔的下導(dǎo)流板上形成很薄的液膜，如此的反復(fù)下去，直到液體被甩出轉(zhuǎn)子，形成“（）”型通道，液體在轉(zhuǎn)子中不斷地聚焦和被破碎，更新了氣液接觸表面，而且充分提高了空間利用率，很大程度上延長(zhǎng)了流體流程，延長(zhǎng)了氣液接觸時(shí)間，強(qiáng)化了設(shè)備的氣液分離效果。（4）在離心場(chǎng)中，氣體在通過(guò)刺孔和上下導(dǎo)流板之間的流體通道時(shí)，不斷地被剪切和分散，與液體在導(dǎo)流板形成的通道之間逆流接觸，發(fā)生強(qiáng)烈的混合，氣液之間的相互作用增強(qiáng)，氣相湍動(dòng)程度增強(qiáng)，氣相傳質(zhì)過(guò)程得到強(qiáng)化。（5）不需要填充填料，減少了裝置的制作成本，降低了運(yùn)行能耗，并且轉(zhuǎn)動(dòng)慣性顯著減小，運(yùn)行穩(wěn)定性得到提高，可以長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)運(yùn)行。附圖說(shuō)明圖1為復(fù)合式折流旋轉(zhuǎn)床結(jié)構(gòu)示意圖;圖2為液體分布器結(jié)構(gòu)展開(kāi)圖;圖3位上導(dǎo)流板側(cè)視圖;圖4為下導(dǎo)流板側(cè)視圖。圖中：1-靜盤，2-液體分布器，3-液體進(jìn)口管，4-氣體出口管，5-上導(dǎo)流板，6-下導(dǎo)流板，7-氣體進(jìn)口管，8-動(dòng)盤，9-刺孔，10-旋轉(zhuǎn)軸，11-液體出口管，12-殼體。具體實(shí)施方式結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式最進(jìn)一步說(shuō)明。如圖1所示，一種復(fù)合式折流旋轉(zhuǎn)床傳質(zhì)與反應(yīng)設(shè)備，包括靜盤1、液體分布器2、液體進(jìn)口管3、氣體出口管4、上導(dǎo)流板5、下導(dǎo)流板6、氣體進(jìn)口管7、動(dòng)盤8、旋轉(zhuǎn)軸10、液體出口管11和殼體12，其特征在于：靜盤1和動(dòng)盤8均置于殼體內(nèi)，靜盤1上設(shè)有若干直徑不同的同心上導(dǎo)流板5，動(dòng)盤8上設(shè)有若干同心圓臺(tái)下導(dǎo)流板6，上導(dǎo)流板5和下導(dǎo)流板6交錯(cuò)排列，靜盤1與氣體出口管4固定相連，動(dòng)盤8與旋轉(zhuǎn)軸10固定連接，旋轉(zhuǎn)軸10一端穿過(guò)殼體12并與之密封。殼體12上設(shè)置有氣體進(jìn)口管7和液體出口管11，液體分布器2與液體進(jìn)口管3連，液體進(jìn)口管3設(shè)置在氣體出口管4內(nèi)。傳質(zhì)、反應(yīng)具體過(guò)程為：氣體從氣體進(jìn)口7進(jìn)入，在轉(zhuǎn)子內(nèi)依次通過(guò)下導(dǎo)流板6和上導(dǎo)流板5，受到導(dǎo)流板通道的限制，在刺孔9和上下導(dǎo)流板的多重作用下，湍動(dòng)程度大大增強(qiáng)；液體進(jìn)入到液體分布器2內(nèi)后經(jīng)細(xì)孔噴出后，形成比表面積較大的噴霧，噴霧撞擊到下導(dǎo)流板上6，形成很薄的液膜，順著下導(dǎo)流板6向上流動(dòng)，通過(guò)刺孔和上下導(dǎo)流板之間流體通道撞擊到帶有小孔的上導(dǎo)流板5上形成細(xì)小的液滴，在重力的作用下下降至動(dòng)盤8上，然后又被甩到帶有刺孔的下導(dǎo)流板6上形成很薄的液膜，如此的反復(fù)下去；氣體與液體在導(dǎo)流板形成的通道之間逆流接觸，發(fā)生強(qiáng)烈的混合，氣液之間的相互作用增強(qiáng)，氣相湍動(dòng)程度增強(qiáng)，氣相傳質(zhì)過(guò)程得到強(qiáng)化。最終，氣體從氣體出口4流出，液體由液體出口11流出，完成傳質(zhì)、反應(yīng)過(guò)程。如圖2所示，圓柱形狀液體分布器3展開(kāi)后結(jié)構(gòu)，四周從上到下不對(duì)稱的開(kāi)有細(xì)孔，細(xì)孔孔徑為0.4～0.5mm，保證液體均勻的噴灑到下導(dǎo)流板6上。如圖3所示，上導(dǎo)流板5安裝在靜盤1上，上導(dǎo)流板5上開(kāi)有圓形小孔。如圖4所示，下導(dǎo)流板6與動(dòng)盤8之間的夾角θ為45o～75o，下導(dǎo)流板6上開(kāi)有刺孔9，以輾軋方式在板片上輾出，刺孔9包括通孔以及通孔上邊緣的垂直于下導(dǎo)流板或者相對(duì)于下導(dǎo)流板向上傾斜的倒刺，刺孔9在下導(dǎo)流板6上成矩形均勻排列。下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施方式做進(jìn)一步說(shuō)明。實(shí)施例1：將本實(shí)用新型設(shè)備應(yīng)用于2000mg/m3硫化氫吸收過(guò)程。實(shí)驗(yàn)中裝置結(jié)構(gòu)參數(shù)為：θ=45o、d1=1/10D、d2=1/7d1、d3=3d1、d4=1/7d1、刺孔孔徑1.5mm、刺孔間距2mm、圓形小孔孔徑1mm、刺孔間距2.5mm，液體分布器細(xì)孔孔徑0.45mm；操作參數(shù)為：液氣比為10L/m3，旋轉(zhuǎn)床轉(zhuǎn)速1000r/min、純堿含量12g/L、PDS含量15mg/L、溫度30℃條件下，硫化氫的平均脫除率為96.4%。實(shí)施例2：將本實(shí)用新型設(shè)備應(yīng)用于2000mg/m3硫化氫吸收過(guò)程。實(shí)驗(yàn)中裝置結(jié)構(gòu)參數(shù)為：θ=60o、d1=1/12D、d2=1/6d1、d3=2.4d1、d4=1/5d1、刺孔孔徑1mm、刺孔間距2.5mm、圓形小孔孔徑1.5mm、刺孔間距2mm，液體分布器細(xì)孔孔徑0.4mm；操作參數(shù)為：液氣比為10L/m3，旋轉(zhuǎn)床轉(zhuǎn)速1000r/min、純堿含量12g/L、PDS含量15mg/L、溫度30℃條件下，硫化氫的平均脫除率為98.7%。實(shí)施例3：將本實(shí)用新型設(shè)備應(yīng)用于2000mg/m3硫化氫吸收過(guò)程。實(shí)驗(yàn)中裝置結(jié)構(gòu)參數(shù)為：θ=75o、d1=1/11D、d2=1/8d1、d3=2.7d1、d4=1/6d1、刺孔孔徑2mm、刺孔間距1.5mm、圓形小孔孔徑2mm、刺孔間距1.5mm，液體分布器細(xì)孔孔徑0.5mm；操作參數(shù)為：液氣比為10L/m3，旋轉(zhuǎn)床轉(zhuǎn)速1000r/min、純堿含量12g/L、PDS含量15mg/L、溫度30℃條件下，硫化氫的平均脫除率為95.3%。在相同操作參數(shù)下，與文獻(xiàn)（超重力法脫除氣體中硫化氫[J]，化工進(jìn)展，2008,27（9）：1404-1407）應(yīng)用于2000mg/m3硫化氫吸收過(guò)程對(duì)比見(jiàn)下表。實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)1實(shí)驗(yàn)2實(shí)驗(yàn)3文獻(xiàn)硫化氫平均脫除率96.40%98.70%95.30%92.40%可見(jiàn)，經(jīng)過(guò)本實(shí)用新型裝置硫化氫的平均脫除率高于一般裝置，具有突出的效果。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3