一种旋转床 【技术领域】
本发明涉及一种旋转床，具体地说，涉及一种利用高速旋转的床层，在超重力状态下，完成气液传质与反应、气固分离的设备。
背景技术
超重力场旋转床传质与反应设备，是二十世纪八十年代初发展起来的一种新型化工单元设备。与传统技术相比，超重力场旋转床传质设备，具有传质强度高、设备尺寸小、物料停留时间短、持液量少、不液泛等特点。
通常超重力场旋转床设备由外壳、转子(反应床层)和电机等部件构成，转子多采用多孔介质，物料在此进行传质和反应。气相需用风机输送，特别是气液逆流状态时由于液相利用离心场进行分散，气相尽管密度小、受离心场作用小，但旋转床层仍然会对气相产生较大阻力，所以必须配备风机、液泵才能实现物料输送。美国专利US4382900公开了一种典型的逆流旋转床结构；前苏联专利SU127408公开了一种典型的多层旋转床结构；中国专利CN1059105A、CN1062098A、CN1428189A、CN2523482Y、CN1415396A、CN2221437Y、CN2229833Y、CN2654194A等所公开的旋转床设备由外壳、转子和电机等部件构成；CN1608715A公开了一种脱除气相中杂质的方法，增加了除雾结构，同时使用两种不同规格的填料，以减少固体物质对填料层的堵塞；CN1686591A、CN2768867Y公开了一种多层折流式超重力旋转床装置，由多层折流圈构成，折流圈由动折流圈、静折流圈组成。CN1743064A公开了一种在超重力场中进行催化反应的方法。CN1611293A公开了一种超重力场旋转床传质与反应设备，转子分为逆流、顺流两个床层区域，设置了旋转除沫器。CN1060415A公开了一种转动布液式旋转床装置。CN1062098A公开了一种带有抽吸装置的超重力场装置，CN1116125A公开了一种错流旋转床超重力装置，在转子轴上设置叶轮，抽吸气相，旋转床层呈微负压工况，不利于气相分子在液滴表面的附着溶解。CN2581060Y公开了一种旋转床超重力多相反应器，采用了螺旋通道型旋转床，螺旋线为阿基米德螺旋线，可获得较长的气液两相接触路径，但阻力大、无抽吸能力，特别是气相多含固体颗粒、因而易堵塞床层。
【发明内容】
针对现有技术的不足，本发明提供一种可床层不易堵塞的旋转床，用于处理含有固体杂质的气相时，可有效防止旋转床层堵塞，适用于含固气体的气液传质与反应，不影响正常操作。
本发明旋转床包括旋转床层、液相分布管、气相进出口、液相进出口、外壳、复合叶轮、挡泥环和集泥箱等构成。气相进出口分别设置在外壳的两端，液相分布管为管壁上开设液体分布孔的圆筒结构，液相分布管同时做为旋转床层和复合叶轮的转轴，复合叶轮按装置在靠近气相进口的位置，挡泥环为环状结构，靠近外壳固定在旋转床层和复合叶轮之间，集泥箱设置在复合叶轮对应位置的外壳底部，液相进口通过旋转接头与液相分布管连接，液相出口设置在外壳底部。
复合叶轮由轮毂和若干片复合叶片构成，轮毂将复合叶片固定在液相分布管上，复合叶片由钢板叶片附着若干层筛网制成，钢板叶片置于迎风面，筛网贴附于钢板背风面，钢板叶片开设舌型槽缝。复合叶轮随液相分布管旋转时产生向装置内吸气的效果。复合叶轮一般设置2～6片。旋转床层根据需要采用本领域普通的旋转床层，一般由若干层筛网叠扎制成。
本发明旋转床中，旋转床层对应的外壳位置设置气封环组件，气封环组件由壳体和若干道圆环构成，气环组件壳体固定在外壳内壁上，圆环固定在壳体上，圆环的宽度一般为1～20cm，优选2～10cm，根据旋转床层的长度，可以设置1～6道圆环。挡泥环也可以固定在气环组件壳体上，挡泥环的宽度可以与气封组件圆环宽度相同或略宽一些。
本发明旋转床中，液相分布管内设置离心叶轮，离心叶轮由若干条叶片和端盖构成，离心叶轮用螺钉固定在液相分布管液体入口端。离心叶轮随液相分布管旋转时产生向液相分布管内吸液的效果。
液相分布管具有分布液相、床层旋转轴、复合叶轮轴和离心叶轮轴四个功能；液相分布管制成两段，用螺钉连接成为一体；液相分布管呈中空管状，安装旋转床层的液相分布管区域，和安装复合叶轮的液相分布管区域，其管壁上均匀开设若干液体分布孔。
外壳由三段构成：布气箱、床层壳体和集气箱，布气箱上设置气体进口，集气箱上设置气体出口。旋转床层安装在外壳内的液体分布管上，液体分布管两端分别用滑动轴承支撑：一端轴承固定在外壳上，一端轴承安装在支撑组件上。外壳与电机共用一个底盘，旋转床轴与电机间用联轴器连接。
本发明的旋转床可制成多级并联结构，以适应不同气量的运行工况，采用并联结构时，设置气相出入口集合管，用于气相的分配与收集。
本发明根据气相中含有固体杂质的特点，设置复合叶轮和旋转床层两级旋转区，在旋转床层之前，复合叶轮形成气相的预处理，在预处理段，复合叶轮引入气相的同时，液相分布管喷洒液相，气相中的微小固体颗粒附着了液滴后，其粘度、重量均有较大的增加，在离心力的作用下，沿钢板叶片表面滑动，并被甩至设备外壳，在集泥箱中收集并随时或定期排出，在预处理段，气相中的大部分固体杂质可以分离下来，减少了固体杂质对后续旋转床的影响。
本发明旋转床中，复合叶轮还具有吸气功能，抵消了因旋转床对气相造成的压降影响。设置的离心叶轮可以实现液相的抽吸，使该设备具有自吸功能。设置的气封组件使旋转床周围处于液封状态，减少了旋转床的气相不经过床层的短路现象，保证了处理效果，适用于含固气体的气液传质与反应。
【附图说明】
图1为本发明旋转床一种具体结构的装配图。
图2为气封环组件结构示意图。
图3为离心叶轮结构示意图。
图4为复合叶轮结构示意图。
图5为本发明的设备多级并联结构示意图。
【具体实施方式】
以下结合附图对本发明一种具体结构的旋转床做进一步详述。如图1、2、3、4所示，本发明的气液自吸式旋转床由旋转床层6、复合叶轮16、离心叶轮7、液相分布管5、旋转接头9、支撑组件8、气相入口2、气相出口10、液相入口11、集液箱13、液相出口12、气封环组件4、挡泥环3、集泥箱14、排泥口15、外壳17及电机1等构成。
旋转床层6由若干层筛网叠扎制成，可以使用本领域现有的旋转床层。复合叶轮16由轮毂16-1和若干片复合叶片16-2构成；复合叶片由钢板叶片附着若干层筛网制成；钢板叶片置于迎风面，筛网紧密贴附于钢板背风面；复合叶片的钢板叶片开设舌型槽缝；舌型槽缝冲压而成；舌型板凸起，凸起高度1～2mm；槽缝开孔率10％～30％，优选25％。旋转床外沿设置气封环组件；气封环组件4由气封组件壳体4-1和若干道圆环4-2构成；圆环下部可以开设圆孔通道，以便液体通过。床层壳体上设置挡泥环，挡泥环与气封环共用一个壳体。液相分布管具有分布液相、床层旋转轴、复合叶轮轴和离心叶轮轴四个功能；液相分布管制成两段，两段轴用螺钉连接；液相分布管呈中空管状；安装旋转床层的液相分布管区域，其管壁上开设若干小孔，小孔直径Φ1～Φ3mm，优选Φ1.5mm，小孔总面积等于进料管截面积的2/3左右；安装吸气复合叶轮的液相分布管区域，其管壁上开设若干小孔，小孔直径Φ2～Φ5mm，优选Φ3mm，小孔总面积等于进料管截面积的1/3左右；液相分布管设置离心叶轮；离心叶轮由若干条叶片和端盖构成；离心叶轮用螺钉固定在液相分布管入口端。旋转接头把液相分布管与进液管连接在一起。外壳由三段构成：布气箱17-1、床层壳体17-2和集气箱17-3。气液自吸式旋转床可制成多级并联结构，设置气相出入口集合管。气液自吸式旋转床可制成多级并联结构，如图5所示，采用并联结构时，设置气相入口集合管18、气相出口集合管19，用于气相的分配与收集。
工作时，气液两相分别实现自吸进入该旋转床：气相经气相入口进入旋转床，液相分布管上设置复合叶轮，并与液相分布管一起做高速旋转，给气相提供压头，实现气相抽吸。液相通过旋转接头进入液相分布管，在与液相分布管一起做高速旋转的离心叶轮作用下，给液相提供压头，实现液相抽吸。
在预处理段，复合叶轮引入气相的同时，液相分布管喷洒液相，气相中地微小固体颗粒附着了液滴后，其粘度、重量均有较大的增加，在离心力的作用下，沿钢板叶片表面滑动，并被甩至设备壳体，完成气固分离。
在旋转床层段，液相在高速旋转床离心力的作用下，在旋转床内实现碎液、雾化，并形成径向流；气相在旋转床内形成轴向流，气液两相在流动过程中完成错流接触，实现传质与反应。液滴在旋转床内做径向运动过程中，反复经历“聚集-分散-反应”过程，液滴表面在此过程中，不断更新，强化、均化了传质与反应。
设置挡泥环，使预处理段分离出来的泥浆无法流入旋转床层段，只能进入集泥箱，并从排泥口排出设备外；设置气封环组件，使旋转床与设备壳体间液相流道气相无法通过，防止气相短路；甩在壳体壁上的液相汇集到底部，通过气封环底部开设的孔道，流入集液箱，经液相出口排出设备外。
该设备设置复合叶轮和离心叶轮，实现气液两相的自吸。复合叶轮段去除气相中的微小固体颗粒，实现气相的预处理，防止旋转床层结垢。适用于气液两相传质与反应。特别是含微小固体颗粒的气相与液相的传质与反应。