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一种流化床簇反应器

阅读：1038发布：2020-10-28

IPRDB可以提供一种流化床簇反应器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种流化床簇反应器，涉及气固反应流态化设备领域，集管内设有进气口、出气口和集管壁，集管壁将集管分隔成一个与进风口连通的长腔体和数个与流化床簇吸附床连通的小腔体，进气口设置在小腔体上且与长腔体相通；流化床簇吸附床包括数个并排设置的床管、颗粒物料和防漏网；出气口设置在小腔体上且正对床管的入口端；待处理的气体通过进风口流入集管的长腔体，通过集管的出气口穿过布风板流入流化床簇吸附床的床管，再通过防漏网流至出风口后离开反应器。本发明的有益效果是，解决了反应器内压降高、颗粒物料磨损严重的问题，提高了反应器内颗粒物料的利用率，减少了颗粒物料更换成本，从而达到了高效节能、节约成本的目的。，下面是一种流化床簇反应器专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种流化床簇反应器，包括进风口(1)、出风口(2)、外壳(6)，其特征在于，还包括设置在外壳(6)内的集管(3)、布风板(4)和流化床簇吸附床(5)；

所述集管(3)内设有进气口(7)、出气口(8)和集管壁(9)，所述集管壁(9)将集管(3)分隔成一个与进风口(1)连通的长腔体和数个与流化床簇吸附床(5)连通的小腔体，所述进气口(7)设置在小腔体上且与长腔体相通；所述流化床簇吸附床(5)包括数个并排设置的床管(10)、颗粒物料(11)和防漏网(12)，所述颗粒物料(11)设置在床管(10)内，所述防漏网设置在床管(10)的两端；所述出气口(8)设置在小腔体上且正对床管(10)的入口端；待处理的气体通过所述进风口(1)流入集管(3)的长腔体，通过集管(3)的出气口(8)穿过布风板(4)流入流化床簇吸附床(5)的床管(10)，再通过防漏网(12)流至出风口(2)后离开反应器。

2.根据权利要求1所述的一种流化床簇反应器，其特征在于，每个所述小腔体的进气口(7)和出气口(8)相对设置且形状相似。

3.根据权利要求2所述的一种流化床簇反应器，其特征在于，每个所述小腔体的进气口(7)和出气口(8)的相似比一致。

4.根据权利要求1所述的一种流化床簇反应器，其特征在于，每个所述小腔体的进气口(7)的面积以集管(3)的中心为基础向四周成梯度的增大。

5.根据权利要求1所述的一种流化床簇反应器，其特征在于，每个所述小腔体的出气口(8)的形状和面积与对应床管(10)的横截面的形状和面积相同。

6.根据权利要求1所述的一种流化床簇反应器，其特征在于，所述床管(10)的形状和体积均相同。

7.根据权利要求1所述的一种流化床簇反应器，其特征在于，所述床管(10)的横截面形状是正方形、圆形、正六边形、长方形或正三角形中的一种。

8.根据权利要求1所述的一种流化床簇反应器，其特征在于，所述床管(10)互相排列设置且相邻床管(10)之间互相独立。

9.根据权利要求1所述的一种流化床簇反应器，其特征在于，所述床管(10)内的颗粒物料(11)种类和质量相同。

10.根据权利要求1所述的一种流化床簇反应器，其特征在于，所述防漏网(12)为多孔金属网，网孔直径小于颗粒物料(11)的直径，以实现在不影响床管(10)内气体流动的前提下阻止床管(10)内的颗粒物料(11)泄露出去。

说明书全文

一种流化床簇反应器

技术领域

[0001] 本发明涉及气固反应流态化设备领域，特别是一种流化床簇反应器。

背景技术

[0002] 气固流化反应器以其气体阻力小、气固接触充分、传热传质性能好等优势，被广泛用于多相催化、气体分离等领域。反应器的压降是决定气固反应效率和反应器工作能耗的重要因素，其与反应器内颗粒物料(如吸附剂颗粒、催化剂颗粒等)的装填高度成正比，降低颗粒物料的装填高度虽然降低了反应器的压降，但却减小了反应器的规模。反应器内颗粒物料的磨损是决定颗粒物料利用率和物料更换成本的重要因素，其与反应器内气固流化速度和颗粒物料流化高度成正比，减小气体速度和物料高度虽然减小了颗粒物料磨损，但却减小了气体处理量和反应器规模。因此，目前的气固流化反应器(如流化床反应器等)存在压力损耗大、颗粒物料磨损严重等问题，使得气固反应效率低、能耗大、成本高，亟需研发压力损耗小、颗粒物料磨损小的气固流化反应器。

[0003] 目前，针对反应器压力损耗大的研究尚处于初步探索阶段，一些研究者尝试改变反应器内吸附床的孔隙率，以降低压降，但是效果很小，而且影响气固反应效率。针对颗粒物料磨损严重问题，一些研究者尝试开发高抗磨损的物料，但是这些高抗磨损的物料还处于研究阶段，且价格昂贵，无法满足实际应用需求。现有技术都没有描述本发明的流化床簇反应器。因此解决气固流化反应器压力损耗大和颗粒物料磨损严重的问题具有重要意义，并且成为本领域人员急待解决的问题。

发明内容

[0004] 为解决现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种流化床簇反应器。流化床簇反应器结构多样，形状和体积可以按需设计。根据应用规模和场地体积等要求，可以设计由任意多个床管通过各种相连、层叠、交叉等排列方式形成可变尺寸和形状的流化床簇吸附床结构，进而形成结构多样的流化床簇反应器结构。

[0005] 根据本发明，流化床簇吸附床由多个床管排列而成，其进气口面积等于多个床管进气口面积的叠加，因此流化床簇吸附床的进气口面积大。流化床簇反应器内的物料高度可以按需调节。与流化床反应器相比，相同规模的流化床簇反应器的吸附床进气口面积更大、物料高度更低，使得吸附床内的气体速度更低、气体和颗粒物料接触更充分，颗粒物料利用率更高，反应器的压降更低、颗粒物料磨损率更小。本发明能够解决目前气固流化反应器面临的压降高和颗粒物料磨损严重的问题。

[0006] 实现上述目的本发明的技术方案为，一种流化床簇反应器，包括进风口、出风口、外壳，其特征在于，还包括设置在外壳内的集管、布风板和流化床簇吸附床；所述集管内设有进气口、出气口和集管壁，所述集管壁将集管分隔成一个与进风口连通的长腔体和数个与流化床簇吸附床连通的小腔体，所述进气口设置在小腔体上且与长腔体相通；所述流化床簇吸附床包括数个并排设置的床管、颗粒物料和防漏网，所述颗粒物料设置在床管内，所述防漏网设置在床管的两端；所述出气口设置在小腔体上且正对床管的入口端；待处理的气体通过所述进风口流入集管的长腔体，通过集管的出气口穿过布风板流入流化床簇吸附床的床管，再通过防漏网流至出风口后离开反应器。

[0007] 反应器的压降约等于单个床管的压降且反应器的压降远小于相同规模的流化床反应器的压降。流化床簇吸附床的最小流化速度和气体速度均远小于相同规模的流化床反应器的最小流化速度和气体速度。颗粒物料磨损远小于相同规模的流化床反应器的颗粒物料磨损。床管的截面积和高度不受限制，在保证床管内气固流化良好的情况下，结合集管和布风板结构进行设计。流化床簇反应器的形状、流化床簇吸附床的形状、床管的形状和数量、集管的形状不受限制，技术人员可以根据处理量、工艺要求等进行选择。本发明对流化床簇反应器的外壳的结构不做限制，技术人员可以根据流化床簇吸附床的结构和外壳的生产工艺等因素确定。本发明对反应器的进风口和出风口的形状不做限制，例如可采用方形、圆形等，技术人员可以根据供气管路接口形状、外壳形状、集管形状等因素确定。流化床簇反应器适用于化工、冶金、石油等行业中的多相催化、气体分离，例如工业生产中工业烟气治理，石油催化裂化；流化床簇反应器适用于大气治理、工业制氧、航天器生命保障系统等行业，例如大气环境中二氧化碳捕集、工业制氧中空气分离、航天器和潜艇内空气中二氧化碳捕集，能够大幅度降低反应器的压力损耗和吸附剂更换成本，提高吸附剂的利用率，提高整体的气体分离效率。

[0008] 进一步的，所述床管的形状和体积均相同。集管的进气口的形状和面积根据床管的截面形状、床管内气体速度和均匀度确定，从而保证各床管内的气流量基本相同、气体流化均匀；本发明对床管的体积和数量不做限制，技术人员可以根据反应器规模、吸附床的形状和体积等确定。

[0009] 进一步的，所述床管互相排列设置且相邻床管之间互相独立。床管以一定的排列方式紧凑组合在一起，排列方式不受限制，相邻床管壁之间无法通过气体。

[0010] 进一步的，所述床管的横截面形状是正方形、圆形、正六边形、长方形或正三角形中的一种。也就是说本发明对床管的形状不做限制，例如可采用横截面分别为正方形、正六边形、圆形、长方形和三角形等的床管。

[0011] 进一步的，每个所述小腔体的进气口和出气口相对设置且形状相似，类似于相似多边形的样式，在这个基础上，每个所述小腔体的进气口和出气口的相似比一致，从而达到每个所述小腔体的进气口的面积以通入流化床簇吸附床各床管内的气流量基本相同为目标进行优化设置的目标。亦或是，每个所述小腔体的进气口的面积以集管的中心为基础向四周成梯度的增大，可采用每个所述小腔体的进气口的面积等于进风口的面积与进风口的气体速度之积的(m*n)分之一除以进气口的气体速度所得到的值，即

[0012]

[0013] 其中：n为床管的数量，m为梯度系数，其可以根据实际情况进行设计。

[0014] 每个所述小腔体的出气口的形状和面积与对应床管的横截面的形状和面积相同。反应器的压降基本等于单个床管的压降，远低于相同规模的流化床反应器的压降，从而大大降低了压力损耗；通入反应器的气体被均匀分流到各床管内，且各床管内的气体速度较小，气体夹带颗粒物料形成的颗粒物料速度较小。相比于相同规模的流化床反应器，流化床簇反应器内的气固接触更充分，颗粒物料利用率更高；颗粒物料之间、颗粒物料和床管壁之间的摩擦碰撞引起的颗粒磨损更小，颗粒物料更换次数减少，节约成本。

[0015] 进一步的，所述床管内的颗粒物料种类和质量相同，颗粒物料通过各床管的顶部出口实现进料和出料。所述防漏网为多孔金属网，网孔直径小于颗粒物料的直径，以实现在不影响床管内气体流动的前提下阻止床管内的颗粒物料泄露出去。本发明的流化床簇反应器内，防漏网应使用耐高温材料，至少得长期能耐受反应器内颗粒物料再生温度以上的温度，网孔面积大小要在保证颗粒物料无法通过的情况下尽可能大，从而减小对气体的阻力作用，在保证气体通畅的情况下阻止床管内的颗粒物料泄露出去。反应器内的颗粒物料被分装在各床管内，各床管内的颗粒物料高度较低，颗粒流化高度较低，由颗粒流化过程中颗粒起落、颗粒纵向和横向摩擦碰撞引起的颗粒磨损较小，颗粒物料更换次数减少。

[0016] 本发明的有益效果是：

[0017] 1、本发明的流化床簇反应器通过增加或者减少床管的数量和体积，可实现反应器应用规模的增大或者减小。

[0018] 2、本发明的流化床簇反应器通过改变床管的排列方式可实现反应器结构的多样化，且设计合理、易于实施。

[0019] 3、本发明的流化床簇反应器的压降基本上等于反应器内单个床管的压降，因此反应器的压降低，解决了压力损耗大的问题，且安全性更高。

[0020] 4、本发明的流化床簇反应器内吸附床进气口面积大，使得床管内气体速度较小，气固接触充分，提高了颗粒物料的利用率；床管内气体夹带颗粒形成的颗粒速度较小，颗粒之间、颗粒和床管壁之间的摩擦碰撞引起的颗粒磨损较小，节约颗粒物料更换产生的成本，解决了颗粒物料磨损严重的问题。

[0021] 5、本发明的流化床簇反应器内各床管内颗粒物料装填高度较低，颗粒起落和流化过程中产生的颗粒磨损较小，解决了颗粒物料磨损严重的问题。

[0022] 本发明与流化床反应器相比，解决了反应器内压降高、颗粒物料磨损严重的问题，提高了反应器内颗粒物料的利用率，减少了颗粒物料更换成本，从而达到了高效节能、节约成本的目的。

附图说明

[0023] 图1为本发明由正方形截面的外壳组成的流化床簇反应器的一个实施方案的示意图；

[0024] 图2为本发明流化床簇反应器内集管的一个实施方案的示意图，其中上方为纵向剖视图，下方为沿A-A线的俯视图；

[0025] 图3为本发明流化床簇反应器内流化床簇吸附床的一个实施方案的示意图，其中上方为纵向剖视图，下方为沿B-B线的俯视图。

[0026] 以上各图中，1、进风口；2、出风口；3、集管；4、布风板；5、流化床簇吸附床；6、外壳；7、进气口；8、出气口；9、集管壁；10、床管；11、颗粒物料；12、防漏网；13、进口；14、出口；15、床管壁。

具体实施方式

[0027] 在本发明中，流化床簇反应器是由流化床簇吸附床和集管等组合而成，流化床簇吸附床和集管分别相当于多个流化床组合在一起沿布风板切割开后的上半部分和下半部分，因此，本发明取名为“流化床簇反应器”。

[0028] 本发明的流化床簇反应器结构具有这些优点：反应器结构多样，气固接触充分，压降低，吸附剂磨损率小。流化床簇吸附床较大面积的进气口和较低的静床高度可以显著降低流化床簇反应器的压降和床体内的气体速度，促进吸附床内气固接触，提高吸附剂利用率，降低颗粒物料的磨损率。

[0029] 为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图1至3及较佳实施例，对依据本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下：

[0030] 实施例1

[0031] 一种流化床簇反应器，由进风口1、出风口2、集管3、布风板4、流化床簇吸附床5和外壳6构成；外壳6横截面为正方形；集管3内设有进气口7、出气口8和集管壁9；集管3的出气口8为正方形；流化床簇吸附床5包括数个并排设置的床管10、颗粒物料11和防漏网12；流化床簇吸附床5内床管10在同一高度；床管10的横截面均为正方形；床管10的中心平行排列。反应器的进风口1连接于集管3，集管3连接于流化床簇吸附床5的进口13，防漏网12在保证气体通畅的情况下阻止床管10内的颗粒物料11泄露出去，出风口2连接于反应器的上部。

[0032] 实施例2

[0033] 一种流化床簇反应器，由进风口1、出风口2、集管3、布风板4、流化床簇吸附床5和外壳6构成；外壳6横截面为正方形；集管3内设有进气口7、出气口8和集管壁9；集管3的出气口8为正方形；流化床簇吸附床5包括数个并排设置的床管10、颗粒物料11和防漏网12；流化床簇吸附床5内床管10的中心随着与反应器中心点距离的增加而逐渐升高；床管10的横截面均为正方形；床管10的中心平行排列。反应器的进风口1连接于集管3，集管3连接于流化床簇吸附床5的进口13，防漏网12在保证气体通畅的情况下阻止床管10内的颗粒物料11泄露出去，出风口2连接于反应器的上部。

[0034] 实施例3

[0035] 一种流化床簇反应器，由进风口1、出风口2、集管3、布风板4、流化床簇吸附床5和外壳6构成；外壳6横截面为正方形；集管3内设有进气口7、出气口8和集管壁9；集管3的出气口8为正六边形；流化床簇吸附床5包括数个并排设置的床管10、颗粒物料11和防漏网12；流化床簇吸附床5内床管10在同一高度；床管10的横截面均为正六边形；床管10的中心平行排列。反应器的进风口1连接于集管3，集管3连接于流化床簇吸附床5的进口13，防漏网12在保证气体通畅的情况下阻止床管10内的颗粒物料11泄露出去，出风口2连接于反应器的上部。

[0036] 实施例4

[0037] 一种流化床簇反应器，由进风口1、出风口2、集管3、布风板4、流化床簇吸附床5和外壳6构成；外壳6横截面为圆形；集管3内设有进气口7、出气口8和集管壁9；集管3的出气口8为正六边形；流化床簇吸附床5包括数个并排设置的床管10、颗粒物料11和防漏网12；流化床簇吸附床5内床管10在同一高度；床管10的横截面均为正六边形；床管10的中心以正中央床管10的中心为圆心呈圆形排列。反应器的进风口1连接于集管3，集管3连接于流化床簇吸附床5的进口13，防漏网12在保证气体通畅的情况下阻止床管10内的颗粒物料11泄露出去，出风口2连接于反应器的上部。

[0038] 实施例5

[0039] 一种流化床簇反应器，由进风口1、出风口2、集管3、布风板4、流化床簇吸附床5和外壳6构成；外壳6横截面为圆形；集管3内设有进气口7、出气口8和集管壁9；；集管3的出气口8为圆形；流化床簇吸附床5包括数个并排设置的床管10、颗粒物料11和防漏网12；流化床簇吸附床5内床管10的中心随着与反应器中心点距离的增加而逐渐升高；床管10的横截面均为圆形；床管10的中心以正中央床管10的中心为圆心呈圆形排列。反应器的进风口1连接于集管3，集管3连接于流化床簇吸附床5的进口13，防漏网12在保证气体通畅的情况下阻止床管10内的颗粒物料11泄露出去，出风口2连接于反应器的上部。

[0040] 以上参考了优选实施例对本发明进行了描述，但本发明的保护范围并不限制于此，在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来，且不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的。因此，任何落入权利要求的范围内的所有技术方案均在本发明的保护范围内。

标题	发布/更新时间	阅读量
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循环流化床锅炉和使用循环流化床锅炉的流化方法-专利编号CN103292320A	2020-05-11	1028
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