一种带多层圆筒式转动液体分布器的超重力旋转床
技术领域
本发明涉及超重力旋转床领域，尤其是一种带多层圆筒式转动液体分布器的超重力旋转床。
背景技术
超重力场技术是强化传递和多相反应过程的一项突破性技术。利用超重力环境下高度强化的传质过程和微观混合过程特性，可以将高达几十米的化工塔器设备用高不及两米的超重力机代替，因此超重力旋转床被誉为化工设备中的“晶体管”。现有的旋转床多为固定布液方式，即：将液体分布器与机壳或其它固定支撑连接，进液管静止不动，液体靠泵的压力通过液体分布器布液管上的喷液孔喷向转子内缘表面。例如美国US4382900专利和中国CN1507940A专利公开了一种液体分布器为一中心进液管的超重力旋转床装置，通过泵将液体送入管中，由喷液孔喷向环形填料内缘表面。中国专利CN2221437Y公开了一种将固定不动的两组多孔管型液体分布器置于环形填料内周侧的环形空间内，两种不同液体由喷液孔喷向填料。因为液体的流量由泵的压力和液体分布器上喷液孔的总面积决定，所以对于一定喷液孔面积的液体分布器其流量范围受到限制，操作弹性小。中国专利CN101254355A和CN1116125A公开了一种转动分布形式的液体分布器，即转轴为空心结构并布有出液小孔，液体由进液管进入空心轴，转轴内的液体随转轴一起转动，在离心力的作用下，由转轴上的孔送入填料层。虽然这种液体分布器提高了操作弹性，但是由于转轴半径的限制，液体在空心轴内受到的离心力小，液体处理量小。
中国专利《转动布液式旋转床装置》，专利号：CN1060415A提出了将液体分布器与转子或转子上的部件固定连接的转动布液型旋转床装置。靠旋转产生的离心力分布液体，提高了液体流量操作范围，但是该型液体分布器与液体进料管之间需要动密封结构，分布器结构复杂，制作安装麻烦；液体在布液管中轴向上分布不均匀。
中国专利CN 101254356A和CN101254357A所公开的同心圈逆流型超重力旋转床装置具有传质效率高、易实现中间进料、方便多层安装等优点，但是该类型的旋转床对液体的初始分布要求较高，液体的分布均匀与否直接影响设备的传质性能。该类型的装置中使用的逐层隔断式分布器和阶梯型分布器能够起到对液体的初始分布，但是液体在动盘轴向上分布不均匀，分布器的空隙率低，容易在塔内形成气体通道的瓶颈，分布器的制作安装比较麻烦。
发明内容
本发明要解决上述现有技术的缺点，提供一种利用旋转产生的离心力对液体进行初始均匀分布、结构简单紧凑、制作安装方便，使用效果更好的带多层圆筒式转动液体分布器的超重力旋转床。
本发明解决其技术问题采用的技术方案：这种带多层圆筒式转动液体分布器的超重力旋转床，包括壳体、转轴、转子和多层圆筒式转动液体分布器，壳体上端设有气体出口和液体进口，壳体下端设有气体进口和液体出口，壳体中心设有转轴和静止盘，转轴固定连接有转子，转子与多层套筒式液体分布器固定连接，随转子一起转动。所述的多层圆筒式转动液体分布器包括进料槽和多层设置的圆筒，多层圆筒式转动液体分布器中间设有一圆柱形空心状的进料槽，该进料槽与液体进口相连通；进料槽外侧面设有按一定径向间距同轴心排列的层层嵌套的圆筒；进料槽的内壁和每一层圆筒的内壁上设有出液孔，出液孔数量逐层增加，圆筒之间通过出液孔相连通，形成液体通道，最外层圆筒上的出液孔与转子的内缘相对应。
作为优选，所述进料槽上方有环形挡圈，进料槽与各层圆筒通过圆筒上、下端的盖板连接成一体。
作为优选，所述转子是单层设置或多层同轴串接设置，即该多层圆筒式转动液体分布器可以用于单层转子，也可用于多层同轴串连的转子；多层圆筒式转动液体分布器可以用焊接的方法固定在转子上，也可以用螺栓紧固的方法固定在转子上。
作为优选，该多层圆筒式转动液体分布器可以用于同心圈转子，也可以用于填料型转子，或其他类型的转子，当转子为同心圈转子，转子上设有一组同心且直径各异的带有筛孔的动圈，动圈上端与静止盘呈迷宫式卡槽密封。当转子为填料式转子，填料层上端与静止盘之间设有动密封结构，填料层的下端与转子固定连接。
作为优选，按一定径向间距同轴心排列的层层嵌套的圆筒有1-20个。
作为优选，进料槽和各层圆筒的材料可以是金属、塑料、或其它材料。
作为优选，所述进料槽直径为转轴直径的1～5倍，外一层圆筒直径是内一层圆筒直径的1～5倍。
作为优选，所述每层圆筒的内壁上设有1-1000个出液孔。
作为优选，所述的出液孔是圆形、椭圆形、方形、三角形以及各种其它形状，面积为0.1mm2～300mm2。
本发明有益的效果是：1、利用离心力，液体获得良好的周向和轴向的初始均匀分布；2、旋转床获得更高的传质效率；3、结构更加简单、紧凑、合理，设备易于制造安装。
附图说明
图1是本发明实施例1的结构示意图。
图2是实施例1的多层套筒式液体分布器主视结构示意图。
图3是图2的俯视结构示意图。
图4是本发明实施例2的结构示意图。
图5是本发明实施例3的结构示意图。
附图标记：1-转轴，2-壳体，3-气体进口，4-转子，5-动圈，6-气体出口，7-液体进口，8-静止盘，9-动密封结构，10-液体出口，11-机械密封，12-多层套筒式液体分布器，13-进料槽，14-环形挡圈，15-盖板，16-圆筒，17-出液孔，18-填料层，19-引流管22，20-挡圈。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
实施例1：
如图1所示为一种单层带多层套筒式转动液体分布器的同心圈式超重力旋转床装置，包括壳体2，静止盘8、转轴1、转子4和多层圆筒式转动液体分布器12。壳体2上端设有气体出口6和液体进口7，壳体2下端设有气体进口3和液体出口10，转轴1和壳体2的连接处安装机械密封11。壳体2中心设有转轴1和静止盘8，静止盘8与壳体2固定连接，转轴1固定连接有转子4，转子4与多层套筒式液体分布器12固定连接。转子4为同心圈转子，转子上设有一组同心且直径各异的带有筛孔的动圈5，动圈5上端与静止盘8呈迷宫式卡槽密封，以防止气体短路。
如图2和图3所示，所述的多层圆筒式转动液体分布器12包括进料槽13和多层设置的圆筒16，多层圆筒式转动液体分布器12中间设有一圆柱形空心状的进料槽13，该进料槽13与液体进口7相连通，所述进料槽13上方有环形挡圈14，进料槽13与各层圆筒16通过圆筒16上、下端的盖板15连接成一体。进料槽13外侧面设有按一定径向间距同轴心排列的层层嵌套的圆筒16；进料槽13的内壁和每一层圆筒16的内壁上均匀分布有出液孔17，圆筒16之间通过出液孔相连通，形成液体通道，出液孔17数量逐层增加，最外层圆筒16上的出液孔17与转子4的内缘相对应。液体经液体进口7进入多层套筒式液体分布器12的进料槽13中，在离心力作用下，液体从进料槽13壁上的出液孔甩出，得到轴向和周向的初始分散。液体打在第二层圆筒内壁上粉碎成细小液滴，液滴在离心力的作用下由第二层圆筒上的出液孔甩出，得到进一步的轴向和周向的均匀分散。圆筒层数和出液孔数量越多，液体分散越均匀。液体最终在离心力的作用下由最外层圆筒上的出液孔甩向转子内缘。
工作过程：气体从气体进口3切向进入内腔，由于转子4采用迷宫式密封，迫使气体在压差的作用下沿径向穿过同心筛孔动圈5上面的筛孔进入转子4，与液体进行逆流接触，最后通过气体出口6排出；液体从液体进口7通过多层圆筒式转动液体分布器12进入转子内部，在离心力作用下甩出，液体被粉碎成细小的液滴、液丝，并与气体逆流接触，进行传质和传热，从液体出口10排出。
实施例2：
如图4所示为一种单层带多层套筒式转动液体分布器的填料式超重力旋转床装置，本实施例除转子和密封结构与实施例1不同外，其他与实施例1完全相同。本实施例采用如图4所示的填料式转子，环形的填料层18下端与转子4固定连接，为防止气体短路，在填料层18上端与静止盘8之间设有动密封结构9，气液在转子4内进行逆流接触后，气体由气体出口6排出，液相由液体出口10排出。
实施例3：
如图5所示为一种带多层套筒式转动液体分布器的三层同心圈逆流型超重力旋转床装置。所述的每层转子包括与转子固定连接的多层套筒式液体分布器12，转子上端与壳体2固定连接的静止盘8上端面设有固定连接的引流管19和挡圈20，所述的引流管19一端与挡圈20相连通，另一端下部伸入多层套筒式液体分布器12的进料槽13中。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。