专利名称：一种旋转填料床用液体分布器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种安装在旋转填料床中的液体分布器，具体为一种能使液体在径向和轴向均能均勻分布在填料内缘面的旋转填料床用液体分布器。
背景技术：
旋转填料床是一种新型的、利用填料旋转产生的离心力场来强化传递与反应的设备。可广泛应用于石油、化工、制药、火炸药等行业的精馏、吸收、化学反应及纳米材料的制备等场合。旋转填料床的基本结构包括液体分布器和填料两部分，基本工作原理是液体首先通过液体分布器喷洒在填料内缘面，然后利用填料旋转产生的离心力使液体径向流动， 在流动过程中和气体逆向，或同向，或错向接触发生质量、热量传递，或微观混合，或化学反应。在旋转填料床中，气体是连续相，液体是不连续相，因此，液体能否在填料中均勻分布，直接影响旋转填料床的三传一反性能。旋转填料床通常采用的填料有波纹丝网填料、 网状金属填料、金属泡沫、拉西环、或多孔波纹板等专用填料，填料除了提供气、液接触的场所外，不能解决液体均勻分布的问题，因此，液体在填料内缘面的均勻分布性是液体在填料中能否均勻分布的关键。液体是受液体分布器的作用喷洒在填料内缘面，液体分布器的结构设计的好坏，影响液体在填料内缘面的均勻分布性能，也就是说，液体分布器对液体能否在填料中均勻分布起着至关重要的作用，是旋转填料床的核心组成部分。在旋转填料床(内设一层填料)中，液体分布器一般为设置在设备内腔中心的进液管上的管状结构，如早期的美国公开的专利US4382900离心气液接触装置(图1)、中国公开的专利CN1507940催化反应的方法(图2)、CN1012M355平面网板填料式错流型超重力旋转床及其应用(图3 )、CNl 116125错流旋转床超重力场装置(图4 )和CN1060415转动布液式旋转床装置(图5)。其中，图1、图2所示旋转填料床中的液体分布器为静止不动的，图3、图4、图5中的所示的液体分布器为与填料一起旋转的。图1、图2所示的液体分布器的优点为从液体分布器中喷出的液体与填料发生较大的相对运动，在填料内缘不同轴向高度处，周向能得到均勻分布，但在轴向，液体依靠分布器上开孔的位置与数量决定，并且液体在分布器不同位置处所受的压力不同，液体喷出流速不同，流量亦不同，在轴向得不到均勻分布。图3、图4和图5正好与图1、图2相反，由于分布器与填料同步高速旋转，从而使得液体获得了较大的离心力，轴向不同小孔上液体流量的均勻性得到了改善，但由于分布器与填料不发生相对运动，使得填料内缘面周向的润湿度受到分布器周向开孔数量的限制， 分布器周向有几个小孔，填料内缘周向才产生相应的几个受液点，周向均勻分布性大大下降。同时，上述液体分布器还存在处理量小和只能用于单级旋转填料床缺陷。为增大液体通量，中国相继公开了专利CN101898047A—种带盘管式转动液体分布器的超重力旋转床(图6)和CN201752587U带多层圆筒式转动液体分布器的超重力旋转床(图7)。图6从结构上讲，液体周向分布得到大大提高，但从液体流动力学的角度讲，液体的轴向分布体现了不均勻性，在支管正前方，液体由于惯性作用喷出较多，而在支管上、下方，则喷出液体较少。同理，从理论上讲，图7所示，液体分布器中出液孔较多，而且逐层对液体进行分布，但存在的不足是液体流动随意性较大，没有规律，很难控制其均勻。
发明内容
本发明为了解决现有旋转填料床使用的液体分布器存在的液体处理量小、液体分布不均勻问题，提供了一种旋转填料床用液体分布器。本发明由以下技术方案实现，一种旋转填料床用液体分布器，包括下盘片、波纹筒，波纹筒位于下盘片上，波纹筒的结构由若干波纹单元并列连接组成，在波纹单元顶部设有阻液板，在波纹单元上设有出液孔，出液孔位于阻液板下方，在下盘片上设有同心的环形导流槽和径向分布的辐射状导流槽，辐射状导流槽和波纹单元对应。所述的波纹单元为阶梯状排列，所述的阻液板的高度渐变，所述的出液孔与下盘片的距离渐变，在下盘片中部设有转轴。所述的出液孔位于阻液板下方，所述的波纹单元为半圆筒，矩形槽，梯形槽，楔形槽等形状，连续连接起来构成波纹状。本发明的整体结构采用了波纹筒为分布器的核心部件。液体分布器的下盘片也是旋转填料床固定填料的下盘片，液体分布器与填料同步旋转。液体从进液口流到下盘片上， 在重力的作用下首先充满同心环向的导流凹槽和辐射状导流凹槽，达到均勻分布在下盘片上。然后，液体在离心力的作用下，沿着径向辐射分布的导流凹槽均勻向四周甩出，并流到波纹筒的波纹单元处，受波纹单元的阻挡作用，液体被迫改变方向，沿着波纹筒的每一个波纹单元壁向上流动，设在波纹单元顶部的阻液板再次改变液体的流动方向，使液体通过出液孔径向排出。由于设置在波纹筒侧壁上的出液孔的分布高度不等而形成阶梯状，且出液孔数量较多，所以液体在轴向得到了均勻分布。从而使液体到达填料上着落点分布均勻。本发明的结构设计使液体在液体分布器中规范了流动路径，形成了良好的周向、 轴向分布，使液体能均勻喷洒在填料内缘面，可有效提高液体在填料中的均勻分布性，强化填料的传递与反应效果，进而大大提高了设备的三传一反性能。处理量大，适用范围广，能使液体在布液管中形成良好的初始周向和轴向分布的液体分布器。本发明结构简单，液体处理量大，可用金属、塑料或高分子材料加工，可应用于单级旋转填料床，也可用于多级旋转填料床。可广泛应用于石油、化工、制药、火炸药等行业的精馏、吸收、化学反应及纳米材料的制备等场合。
图1-7为现有的液体分布器的结构示意图8为本发明的立体结构图
图9为本发明的展开10本发明的俯视11为图10的剖面图
图12为本发明所述用液体分布器的旋转填料床在精馏操作中的应用图13为本发明所述用液体分布器的旋转填料床在吸收操作(气体净化)中的应用图中1-转轴，2-下盘片，3-波纹筒，4-出液孔，5-辐射状导流槽，6-环形导流槽，7-阻液板，8-动密封，9-气液接触区，10-填料，11-液体进口，12-液体出口，13-气体进口，14-气体出口，15-壳体，16-上盘片，17、18-冷凝器，19-电磁加热器，20-超重力装置， 21-缓冲及原料槽，22-产品槽，23-富液槽，24-再生贮液槽。
具体实施例方式一种旋转填料床用液体分布器，如图8所示意，包括下盘片2、波纹筒3，波纹筒3 位于下盘片2上侧，波纹筒3的结构由若干波纹单元并列连接组成，在波纹单元顶部设有阻液板7，在波纹单元上设有出液孔4，出液孔位4于阻液板7下方，在下盘片2上设有同心的环形导流槽6和径向分布的辐射状导流槽5，辐射状导流槽5和波纹单元对应。辐射状导流槽5 —般深入到波纹单元内，以使液体流进波纹单位的内壁，波纹筒3的内腔(或波纹筒 3与转轴1的空隙处)为液体进口。如图9所示意，所述的波纹筒3的波纹单元为阶梯状排列，所述的波纹单元为半圆筒，矩形槽，梯形槽，楔形槽等形状，连续连接起来构成波纹状。所述的阻液板7的高度为阶梯状排列，所述的出液孔4与下盘片2的距离为阶梯状排列，如图10，11所示意，在下盘片2中部设有转轴1，环形导流槽6 —般为1 5个，其数量根据液体处理量来定，处理量越大就需要越多。辐射状导流槽5的数量为
η = M)/d (波纹筒的直径为D,每个波纹单元的直径为U), 一般大于15条，凹槽数越多，液体在填料内缘面周向和径向分布的越均勻。出液孔4的直径(4)为1 3 ，出液孔(4)的直径(4)可根据液体处理量进行调整。每一个波纹单元宽度或直径为10 20厕。(1)液体分布器的设计例之一，
采用本发明所述的旋转填料床用液体分布器，可设填料轴向高度//=0. 050 ，液体分布器的直径々=0. 118 ，转轴直径为外=0. 060 ，波纹筒的每一个波纹呈半圆状，半圆直径 cl=Q. 018 ,则在波纹筒中有/7=17个呈半圆状的波纹，波纹相邻波谷高度差(ΔΑ )为士 10厕， 每个波纹的高度九.如表1所示，高度差为0. lm，并列形成阶梯状 表1波纹筒中每个波纹的高度九.
权利要求
1.一种旋转填料床用液体分布器，其特征在于包括下盘片(2)、波纹筒(3)，波纹筒 (3)位于下盘片(2)上侧，波纹筒(3)的结构由若干波纹单元并列连接组成，在波纹单元顶部设有阻液板(7)，在波纹单元上设有出液孔(4)，出液孔(4)位于阻液板(7)下方，在下盘片(2)上设有同心的环形导流槽(6)和径向分布的辐射状导流槽(5)，辐射状导流槽(5)和波纹单元对应。
2.根据权利要求1所述的旋转填料床用液体分布器，其特征在于所述的波纹单元为半圆筒，矩形槽，梯形槽，楔形槽。
3.根据权利要求1或2所述的旋转填料床用液体分布器，其特征在于所述的波纹筒 (3)的所述的波纹单元为阶梯状排列。
4.根据权利要求1所述的旋转填料床用液体分布器，其特征在于所述的阻液板(7)的高度为阶梯状排列。
5.根据权利要求1所述的旋转填料床用液体分布器，其特征在于所述的出液孔(4)与下盘片(2)的距离为阶梯状排列。
6.根据权利要求1所述的旋转填料床用液体分布器，其特征在于在下盘片(2)中部设有转轴(1)。
7.根据权利要求1所述的旋转填料床用液体分布器，其特征在于环形导流槽(6)—般为1 5个，辐射状导流槽(5)的数量大于15条。
8.根据权利要求1所述的旋转填料床用液体分布器，其特征在于出液孔(4)的直径为 1 3mm ο
9.根据权利要求1所述的旋转填料床用液体分布器，其特征在于每一个波纹单元宽度或直径为10 20厕。
10.根据权利要求1或2所述的旋转填料床用液体分布器，其特征在于波纹筒(3)的阶梯状高差为0. 01-0. :3m。
全文摘要
本发明涉及一种安装在旋转填料床中的液体分布器，具体为一种能使液体在径向和轴向均能均匀分布在填料内缘面的旋转填料床用液体分布器。解决现有旋转填料床使用的液体分布器存在的液体处理量小、液体分布不均匀问题，包括下盘片、波纹筒，波纹筒位于下盘片上，波纹筒的结构由若干波纹单元并列连接组成，在波纹单元顶部设有阻液板，在波纹单元上设有出液孔，出液孔位于阻液板下方，在下盘片上设有同心的环形导流槽和径向分布的辐射状导流槽，辐射状导流槽和波纹单元对应。本发明结构简单，液体处理量大，可用金属、塑料或高分子材料加工，可应用于单级旋转填料床，也可用于多级旋转填料床。
文档编号B01J19/00GK102512913SQ20111038968
公开日2012年6月27日 申请日期2011年11月30日 优先权日2011年11月30日
发明者刘有智, 张巧玲, 李俊妮, 栗秀萍, 栗继宏, 焦纬洲, 申红艳, 祁贵生, 袁志国 申请人:中北大学