【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種超重力旋轉(zhuǎn)填充床裝置。該裝置選用304不銹鋼制成超重力旋轉(zhuǎn)填充床，有效避免了酸堿反應(yīng)等條件下的設(shè)備腐蝕及反應(yīng)產(chǎn)物混入雜質(zhì)問(wèn)題。該裝置采用密封軸承對(duì)旋轉(zhuǎn)填充床兩端固定，主要有三方面的原因：第一，保證了進(jìn)入旋轉(zhuǎn)填充床中的氣相全部從填料層內(nèi)流動(dòng)和液相充分反應(yīng)，防止了漏氣帶來(lái)的氣液反應(yīng)不完全而導(dǎo)致的設(shè)備性能下降；第二，保證了旋轉(zhuǎn)填充床在運(yùn)行過(guò)程中，環(huán)繞軸向做中心對(duì)稱(chēng)運(yùn)動(dòng)，以此達(dá)到動(dòng)平衡；第三，保證了旋轉(zhuǎn)填充床在高速運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中兩端固定，提高了安全性能。該裝置還設(shè)置了氣體緩沖室，有效的防止了氣液反應(yīng)后出氣不均勻，氣體潮濕損害設(shè)備等問(wèn)題。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種超重力旋轉(zhuǎn)填充床裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種超重力旋轉(zhuǎn)填充床裝置。屬于化工設(shè)備領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]所謂超重力指的是在比地球重力加速度(9.8 m/s2)大得多的環(huán)境下物質(zhì)所受到的力。研究超重力環(huán)境下的物理和化學(xué)變化過(guò)程的科學(xué)稱(chēng)為超重力科學(xué)，利用超重力科學(xué)原理而創(chuàng)制的應(yīng)用技術(shù)稱(chēng)為超重力技術(shù)。在地球上，實(shí)現(xiàn)超重力環(huán)境的簡(jiǎn)便方法是通過(guò)旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心力而模擬實(shí)現(xiàn)。這樣旋轉(zhuǎn)設(shè)備被稱(chēng)為超重力機(jī)，又稱(chēng)為旋轉(zhuǎn)填充床。
[0003]旋轉(zhuǎn)填充床(Rotating Packed Bed)是20世紀(jì)80年代發(fā)展起來(lái)的一種新興、高效氣液傳質(zhì)設(shè)備;其工作原理是在填料床中環(huán)以數(shù)百至千倍重力(超重力)的離心作用下，液相在填料表面形成液膜，液膜快速向外環(huán)流動(dòng)，液膜厚度急劇減小，載體潤(rùn)濕面積增加，相界面積增加導(dǎo)致了由液相控制的傳質(zhì)、傳熱和反應(yīng)過(guò)程得到了極大的強(qiáng)化。傳質(zhì)單元高度降低了 I?2個(gè)數(shù)量級(jí)，并且顯示出許多傳統(tǒng)設(shè)備所不具備的優(yōu)點(diǎn)。從而使巨大的塔器變?yōu)楦叨炔坏?米的超重機(jī)。因此，超重力技術(shù)被認(rèn)為是強(qiáng)化傳質(zhì)與多相反應(yīng)過(guò)程的一項(xiàng)突破技術(shù)，被譽(yù)為化學(xué)工業(yè)的“晶體管”。
[0004]在國(guó)內(nèi)，1988年，北京化工大學(xué)與美國(guó)Case Western Reserve大學(xué)合作，由Glitsch公司提供超重力主機(jī)，在北京化工大學(xué)建立了一套實(shí)驗(yàn)裝置，開(kāi)始進(jìn)行超重力技術(shù)的基礎(chǔ)研究以及用于油田注水脫氧、酵母發(fā)酵等應(yīng)用技術(shù)研究。1990年，在北京化工大學(xué)建立了我國(guó)第一個(gè)超重力工程技術(shù)研究中心，2001年升級(jí)成立教育部超重力工程研究中心。此后，浙江大學(xué)、中北大學(xué)、天津大學(xué)、武漢化工學(xué)院、湘潭大學(xué)相繼也展開(kāi)了超重力技術(shù)的研究。經(jīng)過(guò)多年的研究和發(fā)展，取得了一系列的國(guó)際領(lǐng)先的研究成果。
[0005]超重力旋轉(zhuǎn)填充床是強(qiáng)化多相流傳遞及反應(yīng)過(guò)程的新技術(shù)，自問(wèn)世以來(lái)，在國(guó)內(nèi)外受到廣泛的重視，由于它的廣泛適用性以及具有傳統(tǒng)設(shè)備所不具有的體積小、重量輕、能耗低、易運(yùn)轉(zhuǎn)、易維修、安全、可靠、靈活以及更能適應(yīng)環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)，使得超重力技術(shù)已廣泛應(yīng)用于:分離精餾、制備納米材料、環(huán)境工業(yè)、生物化工、作物育種等領(lǐng)域。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]該裝置選用304不銹鋼制成超重力旋轉(zhuǎn)填充床，主要包括以下十個(gè)部分:動(dòng)力電機(jī)、旋轉(zhuǎn)填充床外殼、液體分布器、旋轉(zhuǎn)填充床、氣體進(jìn)口、液體出口、氣體出口、液體進(jìn)口、密封軸承、氣體出口緩沖室。
[0007]具體制作方法:為保證動(dòng)力充足動(dòng)力電機(jī)(I)選用250W可調(diào)速減速電機(jī)，最高轉(zhuǎn)速為1400轉(zhuǎn)/分鐘;旋轉(zhuǎn)填充床外殼(2)內(nèi)徑為130mm壁厚為3mm、高度為80mm的柱形管加工而成;為保證液體進(jìn)入旋轉(zhuǎn)填充床填料層可均勻分布，液體分布器(3)采用水平左右兩邊噴灑液體;旋轉(zhuǎn)填充床填料層(4)厚度為30mm;軸向厚度為15mm;空隙率為80%;氣、液在旋轉(zhuǎn)填充床中以逆流方式流動(dòng)傳質(zhì)，因此氣體從頂部氣體進(jìn)口(5)進(jìn)入旋轉(zhuǎn)填充床腔體內(nèi)、液體從底部液體出口(6)流出；為保證氣密性，旋轉(zhuǎn)填充床腔體與氣體出口緩沖室(10)用6005RS密封軸承(9)進(jìn)行密封;氣體經(jīng)旋轉(zhuǎn)填充床傳質(zhì)反應(yīng)后進(jìn)入氣體出口緩沖室(10 )，氣體出口緩沖室中加入干燥劑，干燥后的氣體從氣體出口(7)流出。
[0008]按照本發(fā)明所述的裝置，旋轉(zhuǎn)填充床外殼內(nèi)徑為130mm。
[0009]按照本發(fā)明所述的裝置，旋轉(zhuǎn)填充床的填料層最佳軸向厚度為1.5mm。
[0010]按照本發(fā)明所述的裝置，旋轉(zhuǎn)填充床的最佳填料層厚度為30mm。
[0011]按照本發(fā)明所述的裝置，旋轉(zhuǎn)填充床的填料為孔隙率為80%的不銹鋼鐵絲網(wǎng)。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中所使用的超重力旋轉(zhuǎn)填充床反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖2是本發(fā)明中旋轉(zhuǎn)填充床填料層(4)的側(cè)面90°正視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖3是本發(fā)明中旋轉(zhuǎn)填充床填料層(4)的正面90°正視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖中標(biāo)記為:(I)動(dòng)力電機(jī)、(2)旋轉(zhuǎn)填充床外殼、(3)液體分布器、(4)旋轉(zhuǎn)填充床、
(5)氣體進(jìn)P、(6)液體出口、( 7)氣體出口、( 8)液體進(jìn)P、(9)密封軸承、(10)氣體出口緩沖室。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種超重力旋轉(zhuǎn)填充床裝置，裝置主要包括:動(dòng)力電機(jī)(I)、旋轉(zhuǎn)填充床外殼(2)、液體分布器(3 )、旋轉(zhuǎn)填充床填料層(4 )、氣體進(jìn)口( 5 )、液體出口(6)、氣體出口(7)、液體進(jìn)口(8)、密封軸承(9)、氣體出口緩沖室(10)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超重力旋轉(zhuǎn)填充床裝置，動(dòng)力電機(jī)(I)為150?500W。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超重力旋轉(zhuǎn)填充床裝置，旋轉(zhuǎn)填充床外殼(2)內(nèi)徑為100?.200mm4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超重力旋轉(zhuǎn)填充床裝置，旋轉(zhuǎn)填充床填料層(4)厚度為20?.60mm;軸向厚度為10?30mm;空隙率為60%?90%。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超重力旋轉(zhuǎn)填充床裝置，為保證氣密性，旋轉(zhuǎn)填充床腔體與氣體出口干燥室(10)用密封軸承(9)進(jìn)行密封。
