一种双通道式流体驱动旋转填充床及其应用

本发明涉及旋转填充床。更具体地，涉及一种双通道式流体驱动旋转填充床及其应用。

背景技术：

1、旋转填充床通过离心力场模拟超重力场，是一种高效的过程强化设备。旋转填充床通过转子高速旋转，将液相分散成液体微元增加传质比表面积，从而高效强化反应、分离、混合等过程，因此被广泛应用于废气/废水处理、精馏、纳米颗粒制备等场景。

2、传统旋转填充床通过电机带动转子旋转，采用电机驱动增加了设备整体体积及流程复杂性；而利用输送流体本身能量提供转子旋转动力，则可在保留传统旋转填充床高效传质及混合能力的基础上，进一步缩减设备体积并提升反应器整体安全性；同时，针对大液量场景开发双通道式流体驱动旋转填充床可抵消轴向力，从而进一步提升设备运行稳定性及安全性。

技术实现思路

1、本发明要解决的第一个技术问题是提供一种双通道式流体驱动式旋转填充床。该旋转填充床采用双通道对称流体驱动，可抵消流体驱动轴向力，提升设备运行稳定性及安全性。

2、本发明要解决的第二个技术问题是提供上述双通道式流体驱动式旋转填充床的应用。

3、为解决上述第一个技术问题，发明采用的技术方案如下：

4、一种双通道式流体驱动旋转填充床，包括壳体、转子组件、壳体流体通道、转轴流体通道和导流板；

5、所述转子组件包括旋转轴、驱动叶轮、转盘、填料和轴承座；

6、所述旋转轴的两端设置于轴承座中，所述轴承座固定在壳体内侧壁上；

7、所述驱动叶轮固定连接在旋转轴上；

8、所述转盘与旋转轴固定连接并位于旋转轴中心；

9、所述填料固定在转盘的边沿位置上；

10、所述旋转轴内设有转轴流体通道；

11、所述壳体侧壁上设有壳体流体通道；

12、所述壳体顶端设有液体出口；

13、所述导流板的一端固定在壳体上，另一端的端头和转轴之间存在间隙；该间隙往内正对驱动叶轮。

14、优选地，所述导流板的表面形状包括平板型或流线型。

15、优选地，所述导流板与壳体内壁形成文丘里结构。

16、优选地，所述转轴为空心结构，所述转轴侧壁上设有通孔。

17、优选地，所述填料为塑料填料。

18、优选地，所述驱动叶轮叶片为直叶片、弯叶片或螺旋叶片；更优选地，所述驱动叶轮叶片为带孔弯叶片。

19、优选地，所述壳体侧壁上的壳体流体通道设有2个，并左右正对设置。

20、优选地，所述驱动叶轮与旋转盘固定连接。

21、为解决上述第二个技术问题，本发明采用如下的技术方案：

22、一种双通道式流体驱动式旋转填充床在多相流反应、吸收过程中的应用。

23、优选地，所述多相流包括气液、液液。

24、优选地，所述应用包括如下具体步骤：

25、1)液体经两侧壳体液体通道进入旋转填充床装置内，通过导流板和旋转轴之间的间隙，正对流向驱动叶轮；

26、2)驱动叶轮在液体冲力作用下旋转，带动旋转轴旋转，旋转轴带动转盘旋转，转盘带动填料旋转；

27、3)两股流体经转轴流体通道进入旋转填充床内，经过旋转叶轮与填料的双重剪切作用高效分散，实现传质与反应过程强化。

28、优选地，步骤3)中，所述流体的压力>500pa。

29、优选地，步骤3)中，所述流体包括气体、液体或超临界流体。

30、本发明所记载的任何范围包括端值以及端值之间的任何数值以及端值或者端值之间的任意数值所构成的任意子范围。

31、如无特殊说明，本发明中的各原料均可通过市售购买获得，本发明中所用的设备可采用所属领域中的常规设备或参照所属领域的现有技术进行。

32、与现有技术相比较，本发明具有如下有益效果：

33、1)本发明所设计的双通道式流体驱动旋转填充床充分利用输送流体本身能量，通过流体驱动提供动力，无需电机即可高效运转，能有效降低能耗，实现节能减排。

34、2)本发明所设计的双通道式流体驱动旋转填充床通过对称液体进口布置抵消转轴轴向力，具有较高的运行稳定性及安全性。

35、3)本发明所设计的双通道式流体驱动旋转填充床通过旋转叶轮与填料将流体分散，能高效强化传质/混合过程。

技术特征：

1.一种双通道式流体驱动旋转填充床，其特征在于：包括壳体、转子组件、壳体流体通道、转轴流体通道和导流板；

2.根据权利要求1所述双通道式流体驱动旋转填充床，其特征在于：所述导流板的表面形状包括平板型或流线型。

3.根据权利要求1所述双通道式流体驱动旋转填充床，其特征在于：所述导流板与壳体内壁形成文丘里结构。

4.根据权利要求1所述双通道式流体驱动旋转填充床，其特征在于：所述转轴为空心结构，所述转轴侧壁上设有通孔。

5.根据权利要求1所述双通道式流体驱动旋转填充床，其特征在于：所述填料为塑料填料。

6.根据权利要求1所述双通道式流体驱动旋转填充床，其特征在于：所述驱动叶轮叶片为直叶片、弯叶片或螺旋叶片。

7.根据权利要求1所述双通道式流体驱动旋转填充床，其特征在于：所述壳体侧壁上的壳体流体通道设有2个，并左右正对设置。

8.根据权利要求1所述双通道式流体驱动旋转填充床，其特征在于：所述驱动叶轮与旋转盘固定连接。

9.如权利要求1-8任一所述双通道式流体驱动式旋转填充床在多相流反应、吸收过程中的应用；

10.根据权利要求9所述应用，其特征在于，包括如下具体步骤：

技术总结
本发明公开了一种双通道式流体驱动旋转填充床，包括壳体、转子组件、壳体流体通道、转轴流体通道和导流板；所述转子组件包括旋转轴、驱动叶轮、转盘和填料；所述旋转轴的两端设置于轴承座中，所述轴承座固定在壳体内侧壁上；所述驱动叶轮固定连接在旋转轴上；所述转盘与旋转轴固定连接并位于旋转轴中心；所述填料固定在转盘的边沿位置上；所述旋转轴内设有转轴流体通道；所述壳体侧壁上设有壳体流体通道；所述壳体顶端设有液体出口；所述导流板的一端固定在壳体上，另一端的端头和转轴之间存在间隙；该间隙往内正对驱动叶轮。本发明双通道式流体驱动式旋转填充床采用双通道对称流体驱动，可抵消流体驱动轴向力，提升设备运行稳定性及安全性。

技术研发人员：初广文,徐涵卓,陈建峰,张亮亮,孙宝昌,罗勇,邹海魁
受保护的技术使用者：北京化工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14