超重力场中高压旋转床气液传质与反应设备

1.一种超重力场中高压旋转床气液传质与反应设备，包括机壳、转子[9]、 电机[21]和传动装置，所述的机壳由耐压的椭圆形封头[7]、直筒以及与直筒连 接成一体的椭圆形封头[24]组成；所述的转子包括外缘有开孔的金属框；所述 的传动装置为磁传动装置；其特征在于：
所述的磁传动装置包括主动部分、即位于机壳外部的主动磁钢保护罩[19] 和置于其中的主动磁钢[17]、主动轴[20]；所述的磁传动装置还包括被动部分、 即位于机壳内部的被动磁钢保护套[14]和置于其中的被动磁钢[15]，被动轴 [23]；主动部分和被动部分被置于二者之间的磁隔离罩[16]分隔开。
2.如权利要求1所述的中高压旋转床气液传质与反应设备，其特征在于：
所述的传质与反应设备为竖直结构布置或者水平结构布置；在竖直结构布 置的传质与反应设备中，所述的电机[21]位于反应设备的下部或者反应设备的 上部；在水平结构布置的传质与反应设备中，所述的电机[21]位于反应设备的 一侧。
3.如权利要求1所述的中高压旋转床气液传质与反应设备，其特征在于：
所述的主动磁钢保护罩[19]即外磁钢冷却套与主动轴[20]之间采用机械密 封，并且其内部充有起冷却磁钢和保护磁隔离罩[16]作用的磁钢冷却液即水或 机油；所述的被动磁钢保护套[14]即内磁钢冷却套，其内部包括一个利用反应 本身液体物料为冷却液的内置式磁涡流热移出单元，它包括磁钢冷却液出口 [13]、和磁钢冷却液入口[18]。
4.如权利要求1所述的中高压旋转床气液传质与反应设备，其特征在于：
所述的主动磁钢保护罩[19]即外磁钢冷却套为耐压部件，其与主动轴[20] 之间采用机械密封，并且其内部包括一个利用水或机油为磁钢冷却液的外置式 的磁涡流热移出单元，它包括位于机壳外部的主动磁钢保护罩[19]上的磁钢冷 却液出口[13]和磁钢冷却液入口[18]；所述的被动磁钢保护套[14]即内磁钢冷 却套，它利用反应本身的液体物料使磁涡流热降低。
5.如权利要求1～4之一所述的中高压旋转床气液传质与反应设备，其特征 在于：
气体进口管[1]沿壳体的切线设置；在反应设备壳体内、面对气体进口管[1] 处设置有弓形气体导流板[22]，所述的弓形气体导流板[22]上开有用于均衡稳 定分布气流的小孔。
6.如权利要求1～4之一所述的中高压旋转床气液传质与反应设备，其特征 在于：
所述转子[9]是外形为圆柱形的金属框，其内部装填有多孔填料、外缘即圆 柱面上有开孔；液体分布器[10]位于转子[9]金属框的圆柱形轴心，所述的液体 分布器[10]由环形轴向分布的多根多孔液体分布管组成。
7.如权利要求1～4之一所述的中高压旋转床气液传质与反应设备，其特征 在于：
在位于转子[9]与气体出口之间设有气体隔板[28]，在所述的转子[9]与气 体隔板[28]间的动密封[5]采用下列密封构件之一：浮阀密封、液环密封、填料 密封、机械密封或迷宫密封。
8.如权利要求1～4之一所述的中高压旋转床气液传质与反应设备，其特征 在于：
在气体出口处设有捕沫层[6]，在所述的捕沫层[6]内填充多孔填料。
9.如权利要求6所述的中高压旋转床气液传质与反应设备，其特征在于：
气体进口管[1]沿壳体的切线设置；在反应设备壳体内、面对气体进口管[1] 处设置有弓形气体导流板[22]，所述的弓形气体导流板[22]上开有用于均衡稳 定分布气流的小孔；
在位于转子[9]与气体出口之间设有气体隔板[28]，在所述的转子[9]与气体 隔板[28]间的动密封[5]采用下列密封构件之一：浮阀密封、液环密封、填料密 封、机械密封或迷宫密封；
在气体出口处设有捕沫层[6]，在所述的捕沫层[6]内填充多孔填料。

技术领域\n本发明涉及一种由旋转填充床(下面简称旋转床)的离心力形成超重力场来 强化传质和反应过程的旋转床传质与反应设备。特别是用于中、高压、易燃易 爆和易腐蚀的气-液、液-液、气-液-固的多相物系的传质和反应过程。\n背景技术\n超重力场旋转床传质与反应设备是八十年代初发展起来的一种新型设备。 与常规技术相比，旋转床传质与反应设备具有下述特点：它的传质强度高，设 备尺寸小，停留时间短，持液量小，泛点高，不易起泡，不易堵塞，维修方便， 能在数分钟内使设备运行达到稳定。\n通常的旋转床传质与反应设备由壳体、转子、物料进出口、转动轴和电机 组成。转子内填充有多孔介质，物料在多孔介质表面进行传质和反应。目前旋 转床传质和反应设备的结构都只适用于常压过程，且都存在一定的泄漏问题。\n众所周知，在化工、石油化工等行业中反应物料及产品本身常常是易燃易 爆的。同时这些物料和产品包括中间产品的分离与反应过程大都是在中、高压 条件下进行的。因此，对于需要在中、高压条件下进行的易燃易反应物料及产 品的工艺过程，现有技术的旋转床传质与反应设备显然是不适应的。\n中国专利文献CN 91109255，CN 91111283，CN 912292040，CN 9210000936 和CN 952154307等等都公开了一些有关的旋转床传质与反应设备，但是这些专 利文献所公开的结构只能用于常压过程，且都存在泄漏问题。\n此外，中国专利文献CN 992006961虽然公开了一种采用磁动力解决了密封 问题的设备，但从其设备的结构上来看，它只能用于常压过程。并且其磁动力 的结构也有缺隙。例如：它没有解决排出磁涡流热的问题，而如果磁涡流热得 不到排出，设备长时间运行是很容易导致退磁的后果；同时CN 992006961公开 的旋转床传质与反应设备的磁动力也只适用于小功率的过程。\n发明内容\n本发明的目的是克服上述旋转床传质与反应装置的不足和缺陷，使其能安 全地适用于中、高压和易燃易爆场合。\n本发明的超重力场中高压无泄漏旋转床传质与反应设备包括机壳、转子、 电机和传动装置，所述的机壳包括耐压的椭圆形封头、直筒以及与直筒连接成 一体的椭圆形封头；所述的转子包括外缘有开孔的金属框；所述的传动装置为 磁传动装置；其特征在于：\n所述的磁传动装置包括主动部分、即位于机壳外部的主动磁钢保护罩和置 于其中的主动磁钢、主动轴；所述的磁传动装置还包括被动部分、即位于机壳 内部的被动磁钢保护套和置于其中的被动磁钢，被动轴；主动部分和被动部分 被置于二者之间的磁隔离罩分隔开。\n在实施本发明的中高压旋转床气液传质与反应设备时，所述的反应设备可 以采用竖直结构布置，也可以采用水平结构布置；在竖直结构布置的反应设备 中，所述的电机可以位于反应设备的下部或者反应设备的上部；在水平结构布 置的反应设备中，所述的电机可以位于反应设备的一侧。\n在实施本发明的中高压旋转床气液传质与反应设备时，所述的主动磁钢保 护罩即外磁钢冷却套与主动轴之间可以采用机械密封，并且其内部可以充有起 冷却磁钢和保护磁隔离罩作用的磁钢冷却液即水或机油；所述的被动磁钢保护 套即内磁钢冷却套，其内部还可以包括一个利用反应本身液体物料为冷却液的 内置式磁涡流热移出单元，它包括磁钢冷却液出口、和磁钢冷却液入口。\n在实施本发明的中高压旋转床气液传质与反应设备时，所述的主动磁钢保 护罩即外磁钢冷却套应当为耐压部件，其与主动轴之间采用机械密封，并且其 内部可以包括一个利用水或机油为磁钢冷却液的外置式的磁涡流热移出单元， 它可以包括位于机壳外部的主动磁钢保护罩上的磁钢冷却液出口和磁钢冷却液 入口；所述的被动磁钢保护套即内磁钢冷却套，它利用反应本身的液体物料使 磁涡流热降低。\n在实施本发明的中高压旋转床气液传质与反应设备时，所述的气体进口管 应当沿壳体的切线设置；在反应设备壳体内、面对气体进口管处可以设置有弓 形气体导流板，所述的弓形气体导流板上可以开有用于均衡稳定分布气流的小 孔。\n在实施本发明的中高压旋转床气液传质与反应设备时，所述的转子可以是 外形为圆柱形的金属框，其内部装填有多孔填料、外缘即圆柱面上有开孔；液 体分布器应当位于转子金属框的圆柱形轴心，所述的液体分布器可以由环形轴 向分布的多根多孔液体分布管组成。\n在实施本发明的中高压旋转床气液传质与反应设备时，在位于转子与气体 出口之间可以设有气体隔板，在所述的转子与气体隔板间的动密封可以采用下 列密封构件之一：浮阀密封、液环密封、填料密封、机械密封或迷宫密封。\n在实施本发明的中高压旋转床气液传质与反应设备时，在气体出口处可以 设有捕沫层，在所述的捕沫层内可以填充多孔填料。\n附图说明\n附图1为本发明的立式结构示意图。\n附图2为本发明的电机在壳体左侧或右侧卧式结构的示意图。\n附图3为本发明的电机在上方直立结构的示意图。\n具体实施方式\n下面就附图1对本发明作详细说明。\n如附图1所示，1为气体进口管，气体进口管沿壳体的切线设置。在气体进 口处设置有开有小孔的弓形气体导流板22，其作用是防止气体直接吹转子造成 径向偏移，而使支撑轴承或轴套局部磨损，降低设备的运行周期；2为气体出口； 3为液体进口；4为液体出口；28为位于转子9与气体出口之间的气体隔板；5 为转子与气体隔板28间的动密封，它是采用浮阀密封或液环密封或填料密封或 机械密封或迷宫密封，其作用是防止气体短路降低传质与反应效果；6为高效捕 沫层；7为椭圆形上封头；8为高压法兰；9为装填有多孔填料的转子；10为液 体分布器；11为轴承或轴套支撑架；25为轴承或轴套；12为法兰；13为磁钢 冷却液出口；18为磁钢冷却液入口；14为被动磁钢保护套，其作用是防止金属 粉或金属销附着在磁钢上而影响其正常运行；15为被动磁钢；17为主动磁钢； 16为磁隔离罩；19为主动磁钢保护罩(或外磁钢冷却套)；20为主动轴；23 为被动轴；24为下壳体；21为电机。\n本发明的实施可以是如附图1所示的立式结构，也可是如附图2所示的电 机在壳体左侧或右侧的卧式结构，也可是如附图3所示的电机在上方的直立结 构。磁钢冷却装置可以是如附图1所示的内冷却，也可是如附图2所示的外冷 却。\n在附图2和附图3中，所述的主动磁钢保护罩19即外磁钢冷却套为耐压部 件，其与主动轴20之间采用机械密封，并且其内部包括一个利用水或机油为磁 钢冷却液的外置式的磁涡流热移出单元，它包括位于机壳外部的主动磁钢保护 罩19上的磁钢冷却液出口13和磁钢冷却液入口18。\n对高压过程过程而言。本发明的主动磁钢保护罩19可以设计为带压装置， 主动磁钢保护罩19与主动轴20之间可以采用机械密封，主动磁钢保护罩19内 充有带压液体(可以是水或机油)，这样可以起到冷却磁钢和保护磁隔离罩16 的作用。\n为了充分利用气体在上封头空间中体积扩大流速降低的特点、使夹带的大 部分液滴分离出来，本发明还可以在气体出口处设置有高效捕沫层6，它可以使 气相带液大大降低。\n由于本发明采用了上述的独特结构，其使用效果是十分显著的：\n本发明设计的磁钢冷却系统，使设备可采用大功率磁驱动，为设备的工业 化提供了可靠的基础。\n本发明采用的上封头空间和高效捕沫层解决了气相带液的问题。\n本发明设置的内外磁钢保护套，隔绝了磁钢与金属销或金属粉沫的接触， 大大延长了设备的使用寿命。\n本发明在气体进口处设置的开有小孔的弓形气体导流板，使得气体分布均 匀，提高了传质效果。同时，减少了径向偏移，延长了轴承的使用寿命。\n因此，本发明的超重力场中高压旋转床气液传质与反应设备，特别适用于 易燃易爆体系的中高压传质与反应过程，它可以广泛应用于化工、石油化工等 行业中需要在中、高压条件下进行的易燃易反应物料及产品的工艺过程中。