[发明专利]一种新结构超重力旋转床装置及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种超重力旋转床装置及其应用，尤其是涉及一种电机内置式超重力旋转床装置及其应用。该装置能够应用于高压环境下混合、传递和反应过程强化，属于超重力技术领域。

背景技术

1979年，英国帝国化学公司（ICI）基于太空微重力传质过程几乎不进行的实验结果基础上，提出了超重力技术的概念，并发明了超重力旋转填充床（Rotating Packed Bed，简称RPB）。液体微元在超重力场下，被撕裂成微米或纳米级，大大强化传质和混合过程。1983年，ICI公司首次将超重力旋转床用于精馏过程。1989年，北京化工大学首次在国际上利用超重力旋转床进行了油田注水脱氧的商业化运行；1999年，Dow Chemical将超重力旋转床用于HClO的生产。经过30多年的发展，超重力技术已经扩展到诸多领域，并且其在国内外的研究进展迅速，已成功应用到油田注水脱氧、锅炉水脱氧、纳米粉体制备、烟气脱硫、生物氧化反应和除尘等过程。但是，目前超重力旋转床的应用大部分为常压下的应用，高压体系下的应用鲜少报道。

大部分化工过程需高温高压的混合、传递和反应条件，例如天然气脱硫、三甘醇脱水、加氢催化反应、加压合成芳樟醇、紫罗兰及橙花叔醇等香料。搅拌釜等带有转动部件的高压反应釜存在的最大问题是密封问题。为了推动行业的进步，相关研究人员发明了磁力驱动装置。将磁力驱动装置应用于反应设备，从根本上解决了以前填料密封、机械密封无法克服的轴封泄漏问题，无任何泄漏和污染，是国内目前进行高温、高压下的化学反应最为理想的装置，特别是进行易燃、易爆、有毒介质的化学反应，更加显示出它的优越性。

但是，将磁驱用于超重力旋转床中，在实际的使用过程当中，磁力驱动会产生大量的热量，一般的冷却方式无法将产生的热量移走。磁驱温度的升高，一方面带来安全隐患，另一方面，会对压力容器内部的反应物温度产生影响，从而影响反应、分离等化工过程。

发明内容

本发明要解决的第一个技术问题是提供一种新结构超重力旋转床装置。该装置将电机内置壳体后，省去了传统超重力旋转床转子与静止壳体之间的密封装置，结构更加紧凑，特别适用于高压体系的混合、传递和反应过程，使高压体系反应程更加平稳地进行，也有效的解决了高压体系密封难的问题。本发明中所述的“高压”是指压力为大于0.1MPa。

本发明要解决的第二个技术问题是提供上述装置在高压环境下，混合、传递和反应等操作过程中的应用。

为解决上述第一个技术问题，本发明一种新结构超重力旋转床装置，包括电机、转子和壳体；

所述转子与电机全部内置在壳体内；

所述壳体内设有承重板，该承重板将壳体分为反应腔体和平衡腔体；该承重板用于承接电机和转子的重量。

所述电机设置在平衡腔体内，该电机的传动轴穿过承重板与设置在反应腔体内的转子固定连接；

所述壳体上设有气体进口、气体出口、液体进口和液体出口；

所述平衡腔体上设有连通外界的管道。

上述两个腔体的设置，使得在转子填料上需要高温高压时，即便电机输出轴与承重板之间有少量的泄露，也会在较短的时间内使两个腔体达到压力平衡，从而无需严格的密封，解决了高压过程密封难的问题。

更为重要的是，可以直接通过连通外界的管道向平衡腔体内充入保护气，该保护气的压力和反应腔体内的压力相匹配，这样保证了反应腔体内的压力平稳，保证了物料反应的平稳进行。

优选地，所述反应腔体在承重板的上方，所述平衡腔体在承重板的下方；所述气体进口设置在反应腔体的侧壁，所述气体出口自转子中心延伸到反应腔体外，所述液体进口连接到转子中空部位周缘位置的液体分布器上；所述液体出口自承重板上开口延伸到反应腔体外；

更优选地，所述电机下端部设有管道连通反应腔体，使得泄露到电机下端部收集槽内液体返后到反应腔体排出。

优选地，所述反应腔体在承重板的下方，所述平衡腔体在承重板的上方；所述气体进口设置在反应腔体的侧壁，所述气体出口自转子中心延伸到反应腔体外，所述液体进口连接到转子中空部位周缘位置的液体分布器上；所述液体出口设置在反应腔体底部；

优选地，所述的电机为屏蔽电机。内置于壳体中的屏蔽电机可根据不同介质的混合、传递和反应过程选用不同材质的电机。内置于壳体内的电机内构件不会与腔体内的气体或者液体发生反应。