一种新型旋流分散装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种新型旋流分散装置，主要包括旋转喷头、泵、容器、管路等部分。本发明专利技术巧妙地将一直未受重视的传递过程能量成功用于各种反应与传质传热过程。借助体系输入或循环物料的动能产生旋转，再通过气体温度急剧变化或/和被吸收引起的体积变化形成压力梯度，在气相中自动诱导出类似龙卷风效果，在液相中强制形成漩涡般的旋流，产生出比机械搅拌和环流器更好的混合效果，可显著提高各种过程的传质传热效率。该新型旋流分散装置是过程强化的重大装备创新，具有简单实用，造价低，节能高效，作用距离长，传质传热和分散分离效果好，用途广泛、通用性强等优点，可破解气相、液相、气液、气固两相和气液固三相体系中涉及的传质传热不均的难题。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种新型旋流分散装置，主要包括旋转喷头、泵、容器、管路等部分。本专利技术巧妙地将一直未受重视的传递过程能量成功用于各种反应与传质传热过程。借助体系输入或循环物料的动能产生旋转，再通过气体温度急剧变化或/和被吸收引起的体积变化形成压力梯度，在气相中自动诱导出类似龙卷风效果，在液相中强制形成漩涡般的旋流，产生出比机械搅拌和环流器更好的混合效果，可显著提高各种过程的传质传热效率。该新型旋流分散装置是过程强化的重大装备创新，具有简单实用，造价低，节能高效，作用距离长，传质传热和分散分离效果好，用途广泛、通用性强等优点，可破解气相、液相、气液、气固两相和气液固三相体系中涉及的传质传热不均的难题。【专利说明】一种新型旋流分散装置
本专利技术涉及一种可显著提升过程强化效果的旋流技术与新型装置，属于化工技术与机械装备领域。
技术介绍
气相、液相、气液两相、气固两相和气液固三相等体系中的传质传热及反应分离过程，通常采用以下几种混合或分离形式: (I)全混釜式反应器:常用于以液体为连续相，气体或固体为分散相，液液、气液、液固、气液固体系混合分散过程。装置主要由产生动力的马达，调节转速的减速机，传动搅拌轴和推动物料混合的各种形式的搅拌桨组成，液体可以分次或连续加入，气体通常从容器下部通入，固体从容器上部加入。搅拌桨推动整个物系做功，带动物料旋转的大部分动能变成了对混合效果贡献不大的周向运动，只有少部分动能变成了有效促进混合的径向和轴向运动。装置发挥了电能转化为动能的作用，但在运行过程中存在减速机减速的动能损失和搅拌桨与克服物料阻力及壁面摩擦的动能损失，使大部分电能转化成了对混合帮助不大的热能，而非混合需要的有效能。机械搅拌虽然是最常见的混合设备，但却存在结构比较复杂，造价和运行成本高，能量利用率不高，混合和传质传热效果还不理想，常有物料沉底，放大效应明显等弊端，有待改进。泵打循环的液液混合模式，也存在混合效果差，物料难混合均匀、无法克服死区、固体容易沉淀等问题。 (2)塔式反应器:固定床、流化床、鼓泡床和内或外环流浆态床是常用的气固、气液或气液固体系的传质传热设备。固定床以固体为固定相，气体或液体穿过固定相达到反应、吸附、过滤等目的，但存在传质效率不高，传热困难的问题；流化床以气体为连续相，固体为分散相，具有较高的传质效果，但接触时间有限；内或外环流浆态床更适用于气液或气液固体系，比鼓泡床、固定床和流化床的传热、传质、移热和热利用水平高，是值得开发的高效节能装备，最适合于大型化、连续化和自动化，但由于内或外环流浆态床由于是通过气体产生的比重差推动物料循环，因此其混合环流效果受制于气量的大小、气体的分布、塔的高径比，有效接触时间和混合效果还有待提高；管式反应器具有传质传热效率高，可实现连续化的优点，适合于小批量生产，但使用领域和处理能力有限，容易出现气液分离，影响混合接触效果，有待优化和改进。 (3)喷雾分散:常用于喷雾浓缩、干燥、吸收、烟道气净化等传质传热过程。以气体为连续相，液体为分散相，通过把物料压入喷头细孔造成高速流，高速流在离心或碰到前置螺旋结构使可进一步雾化。传统的喷雾头是固定的，不能形成液体旋流，通入气体产生的旋流效果有限，液体在重力和初始动能的作用下，迅速落入塔底或粘附塔壁，存在严重的壁流和粘壁现象，因此气液接触时间和机会有限，传质传热效果还有待提升。目前采用较大直径和高度的设备以保证其效果，因此，设备尺寸偏大，处理能力不大，粉尘夹带严重等问题。 (4)冷却换热:换热的最佳形式是物料直接接触换热，换热效果受制于接触面积和接触时间，喷雾床、流态床是直接接触换热的最佳形式，但是接触时间和换热效率有待提高；内置或外置换热器的浆态床是间接接触换热的比较理想的换热反应设备，但受制于液膜传热阻力。因此，在增加和强化传质传热方面仍有改进空间。 (5)旋流分离:常用旋流设备进行旋风除尘、旋液分离，因为完全依靠进塔流体的初始动能，需要较高的流体流速，经引入管切向进入筒体而产生旋转运动，借助离心力和比重差，可将粉尘或/和液滴抛向壁面，实现气液或气固初步分离。因此只能形成局部旋流，流速损失大，能量利用率较低，且离心分离作用的强度和范围有限，处理效果有待提升。 (6)物理除尘:机械除尘、电除尘、过滤除尘、洗涤除尘等是目前几种常见的除尘方式。机械除尘依靠机械力将尘粒从气流中除去，其结构简单，设备费和运行费均较低，但除尘效率不高。静电除尘是利用静电吸引力从大量气流中分离尘粒，特点是气流阻力小，除尘效率可达99%以上，但投资高，设备尺寸大，热损失大，余热回收困难。过滤除尘器是使含尘气流通过滤料捕集尘粒，除尘效率一般为90%?99%，但不适用于温度高的含尘气体，上述几种除尘方式需要再进行单独脱硫，在收集和转移过程中还存在二次粉尘污染。 水洗涤除尘脱硫是最常采用的烟道气净化方式，它是通过喷淋稀碱水的方式使尘粒、二氧化硫、氮氧化物等污染物与液滴或液膜在空中或填料表面充分接触被俘获，除尘效率为80%?95%，可以同时脱除二氧化硫、氮氧化物等有害气体，但由于气量大、水量小、分散差、接触时间短、相间接触效果不理想，仍存在净化效果差、能耗和处理费用较高的问题。即使符合国家排放标准，实际上也是造成酸雨和雾霾的污染源。因此利用更先进的过程强化原理开发高效节能装备对于节约资源和能源，减少环境污染，提升制造业装备水平，大大减少废气处理的投资和运行成本都具有重要意义。
技术实现思路
自然界的龙卷风是大气局部遇冷导致的体积收缩和大范围周边大气的快速补充，形成的大气旋流现象，其中心的气压比周边低百分之十以上，其直径大约几十米，气速为十几米到两百米。龙卷风旋流产生的动力和升力，可以夹带大量固体和有效分散液体，具有极佳的促进多相接触、强化传质传热的效果。可否将龙卷风这一强烈气旋原理应用于高效节能装备的开发，更好地解决各种实际体系的传质传热问题，这是值得深入研究和大力开发的全新思路。 通常情况下，管道中的气体流速一般为6?8m/s，垂直管道中的气体流速一般大于lOm/s。气体在吸收或冷却过程中，可以产生显著的体积收缩，形成负压，负压状态下气体的流速一般可达10?20m/s。带压气体如蒸汽的气体流速可达25?60m/s,压缩机的出口速率可达10?30m/s。温度为160°C?180°C的烟道气，在水洗脱硫除尘过程中，温度可以下降100摄氏度以上，体积至少收缩百分之二十以上，因此许多体系中实际存在局部正压或负压，具备了本身的压差和持续补充流体的基本条件，在气相中完全可能形成类似龙卷风的强烈气旋，在液相中能产生强烈旋流。如能合理利用体系的势能和有效能，诱导产生类似龙卷风的强烈气旋或液体旋流，将可能破解反应分离过程中传质传热不均的过程强化难题。 本专利技术首先是使用旋流板或切线进料方式，导引物料气体(如热烟道气等)沿着水平切线方向旋转并螺旋上升，形成第一种气体旋流；同时利用施加了动能的泵出循环液从喷嘴喷出时产生的反作用力推动活动喷嘴顺气流方向旋转，雾化旋转喷嘴可将泵出循环液获得的势能转化为推动喷嘴和物流旋转的动能以及促进液滴进一步分散的表面能，追加第二种旋流推动力；同时增加气液接触的机会，小流量的旋转液雾，本文档来自技高网...

【技术保护点】
本专利技术涉及一种新型旋流分散装置，它主要由容器(1)，旋转喷头(2)，管路(3)，泵(4)组成，其特征在于：旋转喷头(2)置于容器(1)内，旋转喷头(2)与泵(4)通过管路(3)连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：翁慧超，尹应武，吴延庆，赖永华，李大川，崔建斌，严格，鲍伟超，王泉，叶李艺，赵玉芬，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：福建;35