一种用于热敏物质精确控温的旋转设备及其应用方法技术

本发明专利技术公开了一种用于热敏物质精确控温的旋转设备及应用方法，旋转设备包括壳体、电机、液体进口、进液腔、液体出口、转子、重力热管、控温腔室、气体进口和气体出口；本发明专利技术通过调变热管的类型和介质可以实现热敏性物质的精确控温，精度可达

【技术实现步骤摘要】
一种用于热敏物质精确控温的旋转设备及其应用方法


[0001]本专利技术涉及一种旋转设备及其应用方法。更具体地，涉及一种用于热敏物质精确控温的旋转设备及其应用方法。

技术介绍

[0002]传热是化工领域的重要组成部分，也是大多数工程设备需要重视的问题。生物和化工领域存在着多种热敏性物质，如聚合物的预聚体，含有催化酶的发酵液，生物质等。在对这些物质进行加热的过程中，传统的加热方法如电加热，辐射加热，高温介质热传导等，往往难以实现温度的精确控制而造成这些物料的变质，结焦，失活等问题。
[0003]传统化工设备里，物料的不均匀受热同样是造成热敏性物质难以加热的关键所在，进而会导致原料的利用率低，产率低甚至产生具有高污染高危害的副产物。因此提出一种既能够对物料进行精确控温，又能解决床层内受热不均匀问题的新型设备是对热敏性物质进行处理的关键。
[0004]旋转设备是过程强化领域的主要组成部分，这些设备往往通过内部的填料、平板、挡板等部件高速旋转产生的强大离心力场，从而极大地强化混合和传递过程，因此具有效率高，设备尺寸小，工业能耗低等优势。中国专利200710120712.7公布了一种在高速旋转的环境下的聚合物脱挥装置。巨大的剪切力能够将液体撕裂成微米甚至纳米级的液膜、液线和液滴，产生巨大且能快速更新的相界面，强化气液接触过程可以较为妥善的解决温度分布均匀的问题。但是仍然存在无法对热敏性物质精确控温的问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的第一个技术问题是提供一种用于热敏物质精确控温的旋转设备。该设备解决了目前的旋转类设备无法对热敏性物料进行精确控温的问题，能够实现热敏性物料精确控温精度达
±
0.1℃，可实现对不同温度区间的不同热敏物质的精确控温。避免了传统电加热或者介质热传导造成的物料受热不均匀以及温度不可控所造成的热敏性物质烧焦、变质、失活等问题；此装置及方法对于塑料工程、生物工程和生物化学领域都具有重要意义。
[0006]本专利技术要解决的第二个技术问题是提供一种上述用于热敏物质精确控温的旋转设备的应用方法。
[0007]为解决上述第一个技术问题，本专利技术采用如下的技术方案：
[0008]一种用于热敏物质精确控温的旋转设备，包括壳体、电机、液体进口、进液腔、液体出口、转子、重力热管、控温腔室、气体进口和气体出口；
[0009]所述电机的旋转轴穿过壳体上表面延伸到壳体内部；
[0010]所述电机旋转轴的下端与转子固定连接；
[0011]所述转子的下表面沿径向固定有多层同心填料环；
[0012]所述填料环之间设置静止的重力热管；
[0013]所述控温腔室设置在壳体下部；所述重力热管自壳体内延伸至控温腔室中；
[0014]所述控温腔室包括介质进出口和介质进出口；
[0015]所述进液腔设置在壳体上部，液体进口连通进液腔；
[0016]所述进液腔的底部通过管道连通液体分布器；
[0017]所述气体出口设置在壳体的下表面，气体进口设置在壳体的侧面。
[0018]在本专利技术的某些实施方式中，所述旋转设备为立式的，实现加热功能时，电机布置在壳体的上表面。
[0019]在本专利技术的某些实施方式中，所述重力热管的外表面设有有挡板或翅片。
[0020]在本专利技术的某些实施方式中，所述重力热管的材质为铝或不锈钢，工作介质为-60～0℃的氨；或所述重力热管的材质为铜或碳钢，工作介质为0～100℃的水；或所述重力热管的材质为不锈钢或碳钢，工作介质为100～300的联苯；或所述重力热管的材质为奥氏体不锈钢，工作介质为300～600℃的汞；或所述重力热管的材质为钛，工作介质为大于600℃的液态金属。
[0021]在本专利技术的某些实施方式中，所述重力热管形状包括圆柱形、椭圆柱形、三棱柱形或四棱柱形；还可以改变成其它形状以强化与物料的接触。
[0022]为解决上述第二个技术问题，本专利技术一种上述用于热敏物质精确控温的旋转设备的应用方法包括如下步骤：
[0023]S1、在控温腔室中通入加热介质或冷却介质，对重力热管进行加热或降温；
[0024]S2、重力热管加热或降温后，从而对填料环内进行加热或降温；
[0025]S3、从液体进口将预热的物料打入旋转装置内，并通过液体分布器输送到填料环内；
[0026]S4、物料在填料环间接受重力热管所放出的热量或冷量，同时受到高速旋转填料的剪切和拉伸，破碎为微元；
[0027]S5、从气体入口通入气体，从而在填料内进行气液传质或者化学反应；
[0028]S6、物料从液体出口排出。
[0029]在本专利技术的某些实施方式中，步骤S3中，物料为聚合物的预聚体、或含有催化酶的发酵液、或具有生物活性的生物质。
[0030]在本专利技术的某些实施方式中，步骤S3中，物料的体积流量为10-250L/h；优选地，体积流量范围为50-200L/h。
[0031]在本专利技术的某些实施方式中，步骤S4中，所述高速旋转是指转速范围为100-2500r/min；优选地，转速范围为400-2000r/min。
[0032]在本专利技术的某些实施方式中，步骤S4中，装置内的温度范围为-100～600℃；优选地，温度范围为20～300℃。
[0033]在本专利技术的某些实施方式中，步骤S5中，不通气体，而进行真空脱挥，真空度范围为表压-0.70MPa至-0.99MPa。优选地，真空度范围为表压-0.080MPa至-0.099MPa。
[0034]本专利技术所记载的任何范围包括端值以及端值之间的任何数值以及端值或者端值之间的任意数值所构成的任意子范围。
[0035]如无特殊说明，本专利技术中的各原料均可通过市售购买获得，本专利技术中所用的设备可采用所属领域中的常规设备或参照所属领域的现有技术进行。
[0036]与现有技术相比较，本专利技术具有如下有益效果：
[0037]1)本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，解决目前的旋转类设备无法对热敏性物料进行精确控温的问题，本专利技术提供能够实现热敏性物料精确控温的旋转装置，其控温精度可达
±
0.1℃。
[0038]2)本专利技术所设计的旋转装置，在强大的离心力环境下，分子扩散和相间传质过程比常规重力场下的要快得多，巨大的剪切力能够将液体撕裂成微米甚至纳米级的液膜、液线和液滴，产生巨大且能快速更新的相界面，强化聚合物预聚体的脱挥过程。
[0039]2)本专利技术所设计的旋转装置，在强大的离心力环境下，能够在精确控温的情况下强化生物发酵的过程，可使发酵产物的转化率提升50％以上。
[0040]4)本专利技术的旋转装置，可以通过更换热管和控温腔室内部的介质，实现对不同温度区间的不同热敏物质的精确控温。
附图说明
[0041]下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的说明
[0042]图1示出本专利技术的旋转设备的主视图示意图；
[0043本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于热敏物质精确控温的旋转设备，其特征在于：包括壳体、电机、液体进口、进液腔、液体出口、转子、重力热管、控温腔室、气体进口和气体出口；所述电机的旋转轴穿过壳体上表面延伸到壳体内部；所述电机旋转轴的下端与转子固定连接；所述转子的下表面沿径向固定有多层同心填料环；所述填料环之间设置静止的重力热管；所述控温腔室设置在壳体下部；所述重力热管自壳体内延伸至控温腔室中；所述控温腔室包括介质进出口和介质进出口；所述进液腔设置在壳体上部，液体进口连通进液腔；所述进液腔的底部通过管道连通液体分布器；所述气体出口设置在壳体的下表面；气体进口设置在壳体的侧面。2.根据权利要求1所述旋转设备，其特征在于：所述旋转设备为立式的，实现加热功能时，电机布置在壳体的上表面。3.根据权利要求1所述旋转设备，其特征在于：所述重力热管的外表面设有有挡板或翅片。4.根据权利要求1所述旋转设备，其特征在于：所述重力热管的材质为铝或不锈钢，工作介质为-60～0℃的氨；或所述重力热管的材质为铜或碳钢，工作介质为0～100℃的水；或所述重力热管的材质为不锈钢或碳钢，工作介质为100～300的联苯；或所述重力热管的材质为奥氏体不锈钢，工作介质为300～600℃的汞；或所述重力热管的材质为钛，工作介质为大于600℃的液态金属。5.根据权利要求1所述旋转设备，其特征在于：所述重力热管形状包括圆柱形、椭圆柱形、三棱柱形或四棱柱形；还可以改变成其它形状以强化...

【专利技术属性】
技术研发人员：初广文，张霞，李燕斌，罗勇，邹海魁，孙宝昌，陈建峰，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：