專利名稱：一種環(huán)形流化床反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種反應(yīng)器，具體涉及一種環(huán)形流化床反應(yīng)器，屬于流化床反應(yīng)器技 術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
流化床反應(yīng)器是一種利用氣體或液體通過顆粒狀固體層而使固體顆粒處于懸浮 運動狀態(tài)，并進(jìn)行氣固相反應(yīng)過程或液固相反應(yīng)過程的反應(yīng)器，在用于氣固系統(tǒng)時，又稱沸 騰床反應(yīng)器。氣固流態(tài)化技術(shù)是化學(xué)工程領(lǐng)域的一個重要分支。流化床技術(shù)自從20世紀(jì)20年 代以來，由于其所特有的優(yōu)點，如高效的傳熱傳質(zhì)、均勻的溫度場、顆粒的大處理量、很寬的 操作范圍等，使其在許多工業(yè)領(lǐng)域中都得到廣泛的應(yīng)用，并且仍有非常好的工業(yè)前景。迄今 為止，眾多研究者建立了冷態(tài)、熱態(tài)試驗臺，圍繞著流化床兩相流動、熱傳遞和燃料燃燒行 為進(jìn)行了大量的研究工作。反應(yīng)器設(shè)計結(jié)果將直接影響整個工藝流程，因此受到國內(nèi)外高 度重視。其中流化床反應(yīng)器主要目的是創(chuàng)造最佳的條件最大限度地利用生物質(zhì)特別是林 業(yè)材料生產(chǎn)生物油，而流態(tài)化技術(shù)由于具有高效的傳熱和傳質(zhì)效果以及實現(xiàn)連續(xù)操作等優(yōu) 點，這種技術(shù)逐漸受到人們的重視。目前，流化床工藝已廣泛應(yīng)用于化工、石油、冶金、食品 等許多工業(yè)領(lǐng)域之中，特別是氣固流化床的應(yīng)用尤為廣泛，許多化學(xué)反應(yīng)都是依靠氣固流 化床來實現(xiàn)的。由于流態(tài)化技術(shù)的固有特性以及流化過程影響因素的多樣性，對于反應(yīng)器來說， 流化床存在著很多弊端1)由于固體顆粒和氣泡在連續(xù)流動過程中的劇烈循環(huán)和攪動，無 論氣相或固相都存在著較廣的停留時間分布，導(dǎo)致不適當(dāng)?shù)漠a(chǎn)品分布，陣低了目標(biāo)產(chǎn)物的 轉(zhuǎn)化率；2)反應(yīng)物以氣泡形式通過床層，減少了氣-固相之間的接觸機(jī)會，降低了反應(yīng)轉(zhuǎn)化 率；3)當(dāng)用到固體催化劑時，床料顆粒在流動過程中的劇烈撞擊和摩擦，使得催化劑加速 粉化，再加上床層頂部氣泡的爆裂和高速運動、大量細(xì)粒催化劑的帶出，造成明顯的催化劑 流失；4)床層內(nèi)的復(fù)雜流體力學(xué)、傳遞現(xiàn)象，使過程處于非定常條件下，難以揭示并歸納出 統(tǒng)一的規(guī)律，也難以突破經(jīng)驗放大和經(jīng)驗操作的瓶頸。另外，傳統(tǒng)的反應(yīng)器的加熱部件位于 反應(yīng)器的外圍，這便使得熱源與大氣直接接觸，造成熱量大量損失，而且加熱部件會占用多 余的空間，使反應(yīng)器整體結(jié)構(gòu)更加繁瑣。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供了一種環(huán)形流化床反應(yīng)器，能夠提高反應(yīng)器的反應(yīng)效率。一種環(huán)形流化床反應(yīng)器，該反應(yīng)器包括頂蓋、反應(yīng)器外殼、底殼、支座、燃燒室、布 風(fēng)板、布風(fēng)艙隔板，外圍設(shè)備包括旋風(fēng)分離器和風(fēng)機(jī)；其中反應(yīng)器外殼和燃燒室均為圓周面 上下兩端焊接有法蘭的筒體；底殼為圓周面上端焊接有法蘭且下端面封閉的筒體，下端面 中心沿同一直線開有三個安裝孔a、b、c，其中部圓周面上開有安裝孔d，安裝孔b和安裝孔 d平行焊稱布置并與6處的流化載氣進(jìn)氣管垂直；支座上端側(cè)部設(shè)置有圓弧板，圓弧板的直徑與底 殼筒體的直徑一致；布風(fēng)板為表面均布有流化孔且中心設(shè)置有燃?xì)夤芙涌诘膱A板；布風(fēng)艙 隔板也為圓周面上下兩端焊接有法蘭的筒體；
〔0007〕 整體連接關(guān)系為反應(yīng)器外殼上端的法蘭與頂蓋固連，下端的法蘭安裝布風(fēng)板后 與底殼上端的法蘭固連，底殼的外圓周面上均布四個支座，支座的圓弧板與底殼的圓周面 焊接成一體，反應(yīng)器外殼內(nèi)套裝燃燒室，兩者的軸線一致且兩者之間形成環(huán)形反應(yīng)區(qū)，燃燒 室上端的法蘭固定在頂蓋上，下端的法蘭與布風(fēng)板的上端面固連，布風(fēng)艙隔板安裝在底殼 內(nèi)，其上端的法蘭與布風(fēng)板的下端面固連，下端的法蘭與底殼的內(nèi)底面固連，底殼上的空氣 進(jìn)氣管和流化載氣進(jìn)氣管均與風(fēng)機(jī)連通，頂蓋上設(shè)置有進(jìn)料管、三個排氣管和四個進(jìn)炭管， 進(jìn)料管和其中兩個排氣管與環(huán)形反應(yīng)區(qū)連通，進(jìn)炭管和另一個排氣管與燃燒室連通，排氣 管與旋風(fēng)分離器的進(jìn)氣口相連，進(jìn)炭管與旋風(fēng)分離器的排灰口相連。
〔0008〕 所述的反應(yīng)器還包括4 8根循環(huán)增速管和配氣艙，配氣艙為上端面封閉且下端 面中心開孔的筒體，其外圓周面上均布有90。彎管，彎管與筒體的內(nèi)腔連通且彎管的數(shù)量 與循環(huán)增速管的數(shù)量一致；循環(huán)增速管均勻布置在燃燒室內(nèi)，其上端穿過燃燒室的圓周面 并與環(huán)形反應(yīng)區(qū)連通，循環(huán)增速管的下端穿過布風(fēng)板，配氣艙安裝在布風(fēng)艙隔板內(nèi)，其下端 面與底殼的內(nèi)底面固連，配氣艙圓周面上的彎管分別與循環(huán)增速管下端連通，配氣艙的內(nèi) 腔與底殼4處的流化載氣進(jìn)氣管連通。
〔0009〕 所述的循環(huán)增速管包括90。彎管、升管、異徑接頭、三通管、直通管接頭、接管、第 一螺母、錐形管、0型圈、墊片及第二螺母；其中直通管接頭的中心開有通孔，通孔的下端加 工有沉臺，且中部圓周面上加工有卡槽，下端圓周面上加工有上螺紋段和下螺紋段，錐形管 底部有與直通管接頭下端沉臺對應(yīng)的定位臺；
〔0010〕 連接關(guān)系為三通管主管的上端豎直依次連接有異徑接頭、升管及90。彎管，異 徑接頭的小端與三通管連通且90。彎管的敞口為循環(huán)增速管的出口，三通管主管的下端豎 直依次連接有直通管接頭和接管，直通管接頭和接管之間通過第一螺母固連，直通管接頭 內(nèi)部安裝錐形管，錐形管的下端卡在直通管接頭中心通孔下端的沉臺內(nèi)，且其頂端高于三 通管側(cè)部支管的軸線，錐形管的下端面與接管的上端面之間設(shè)置有0型圈，接管的下端為 噴動口，直通管接頭圓周面的卡槽內(nèi)安裝墊片且上螺紋段上安裝第二螺母，三通管側(cè)部的 支管為循環(huán)增速管的進(jìn)氣口 ；循環(huán)增速管上端的90。彎管和中部三通管的支管穿過燃燒 室的圓周面并與環(huán)形反應(yīng)區(qū)連通，循環(huán)增速管下端穿過布風(fēng)板并通過第二螺母固定在布風(fēng) 板上。
〔0011〕 所述的錐形管內(nèi)部空腔分為上下兩段，上段空腔為圓柱形，下段空腔為錐形，且下 段錐形的錐角為20 40。。
〔0012〕 有益效果“丨)本發(fā)明的反應(yīng)器將燃燒室設(shè)置在反應(yīng)器外殼內(nèi)，且燃燒室與反應(yīng) 器外殼之間形成環(huán)形反應(yīng)區(qū)，燃?xì)庠谌紵胰紵榄h(huán)形反應(yīng)區(qū)提供熱量，相比燃燒室在 反應(yīng)器外部節(jié)省了空間也節(jié)約了成本，提高了燃燒室的傳熱效率，也更有效地利用熱源， 減少能量損失；^本發(fā)明在燃燒室內(nèi)增加了循環(huán)增速管，促進(jìn)流化床反應(yīng)器內(nèi)流體的內(nèi) 循環(huán)，增加氣固相之間的接觸機(jī)會，提高反應(yīng)器的傳熱效率和反應(yīng)轉(zhuǎn)化率；^本發(fā)明在循 環(huán)增速管內(nèi)增加錐形管，使得循環(huán)增速管的進(jìn)氣口壓力小于反應(yīng)區(qū)的壓力，能夠加快流體 的循環(huán)并減少固體顆粒和氣泡在連續(xù)流動過程中的停留時間，使產(chǎn)物分布均勻，提高目標(biāo)PftlSift m im 2 3a 4|5 t i f ^^Soa 6￡^,1-90° ^t:>2-5:t-t:,3-^@^3^>4-Hfflt:>5-l:fflt:^3^>6-^t:,7-||
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權(quán)利要求
1.一種環(huán)形流化床反應(yīng)器，其特征在干，該反應(yīng)器包括頂蓋(20)、反應(yīng)器外殼(21)、底 殼(22)、支座(23)、燃燒室(24)、布風(fēng)板(25)、布風(fēng)艙隔板(26),外圍設(shè)備包括旋風(fēng)分離器 和風(fēng)機(jī)；其中反應(yīng)器外殼(21)和燃燒室(24)均為圓周面上下兩端焊接有法蘭的筒體；底 殼(22)為圓周面上端焊接有法蘭且下端面封閉的筒體，下端面中心沿同一直線開有三個 安裝孔a、b、c，其中部圓周面上開有安裝孔d，安裝孔b和安裝孔d平行焊接有流化載氣進(jìn) 氣管，安裝孔a和c焊接有空氣進(jìn)氣管，且兩根空氣進(jìn)氣管水平對稱布置并與b處的流化載 氣進(jìn)氣管垂直；支座(23)上端側(cè)部設(shè)置有圓弧板，圓弧板的直徑與底殼(22)筒體的直徑 一致；布風(fēng)板(25)為表面均布有流化孔且中心設(shè)置有燃?xì)夤芙鹰淼膱A板；布風(fēng)艙隔板(26) 也為圓周面上下兩端焊接有法蘭的筒體；整體連接關(guān)系為反應(yīng)器外殼(21)上端的法蘭與頂蓋(20)固連，下端的法蘭安裝布風(fēng) 板(25)后與底殼(22)上端的法蘭固連，底殼(22)的外圓周面上均布四個支座(23)，支座 (23)的圓弧板與底殼(22)的圓周面焊接成一體，反應(yīng)器外殼(21)內(nèi)套裝燃燒室(24)，兩 者的軸線一致且兩者之間形成環(huán)形反應(yīng)區(qū)，燃燒室(24)上端的法蘭固定在頂蓋(20)上，下 端的法蘭與布風(fēng)板(25)的上端面固連，布風(fēng)艙隔板(26)安裝在底殼(22)內(nèi)，其上端的法 蘭與布風(fēng)板(25)的下端面固連，下端的法蘭與底殼(22)的內(nèi)底面固連，底殼(22)上的空 氣進(jìn)氣管和流化載氣進(jìn)氣管均與風(fēng)機(jī)連通，頂蓋(20)上設(shè)置有進(jìn)料管、三個排氣管和四個 進(jìn)炭管，進(jìn)料管和其中兩個排氣管與環(huán)形反應(yīng)區(qū)連通，進(jìn)炭管和另ー個排氣管與燃燒室連 通，排氣管與旋風(fēng)分離器的進(jìn)氣ロ相連，進(jìn)炭管與旋風(fēng)分離器的排灰ロ相連。
2.如權(quán)利要求I所述的ー種環(huán)形流化床反應(yīng)器，其特征在于，所述的反應(yīng)器還包括4 8根循環(huán)增速管(16)和配氣艙(27)，配氣艙(a7)為上端面封閉且下端面中心開孔的筒體， 其外圓周面上均布有90°彎管，彎管與筒體的內(nèi)腔連通且彎管的數(shù)量與循環(huán)增速管(16) 的數(shù)量一致；循環(huán)增速管(16)均勻布置在燃燒室(24)內(nèi)，其上端穿過燃燒室(24)的圓周 面并與環(huán)形反應(yīng)區(qū)連通，循環(huán)增速管(16)的下端穿過布風(fēng)板(25)，配氣艙(27)安裝在布風(fēng) 艙隔板(26)內(nèi)，其下端面與底殼(22)的內(nèi)底面固連，配氣艙(27)圓周面上的彎管分別與 循環(huán)增速管(16)下端連通，配氣艙(27)的內(nèi)腔與底殼(22) d處的流化載氣進(jìn)氣管連通。
3.如權(quán)利要求2所述的ー種環(huán)形流化床反應(yīng)器，其特征在于，所述的循環(huán)增速管(16) 包括90°彎管(I)、升管(2)、異徑接頭(3)、三通管(4)、直通管接頭(5)、接管￠)、第一螺 母(7)、錐形管(8)、0型圈(9)、墊片(13)及第ニ螺母(14);其中直通管接頭(5)的中心開 有通孔，通孔的下端加工有沉臺，且中部圓周面上加工有卡槽，下端圓周面上加工有上螺紋 段和下螺紋段，錐形管(8)底部有與直通管接頭(5)下端沉臺對應(yīng)的定位臺；連接關(guān)系為三通管(4)主管的上端豎直依次連接有異徑接頭(3)、升管(2)及90°彎 管(I)，異徑接頭(3)的小端與三通管(4)連通且90°彎管(I)的敞ロ為循環(huán)增速管(16) 的出口(10)，三通管(4)主管的下端豎直依次連接有直通管接頭(5)和接管￠)，直通管接 頭(5)和接管(6)之間通過第一螺母(7)固連，第一螺母(7)與直通管接頭(5)的下螺紋 段配合，直通管接頭(5)內(nèi)部安裝錐形管(8)，錐形管(8)的下端卡在直通管接頭(5)中心 通孔下端的沉臺內(nèi)，且其頂端高于三通管(4)側(cè)部支管的軸線，錐形管(8)的下端面與接管 (6)的上端面之間設(shè)置有0型圈(9)，接管(6)的下端為噴動ロ(12)，直通管接頭(5)圓周 面的卡槽內(nèi)安裝墊片(13)且上螺紋段上安裝第二螺母(14)，三通管(4)側(cè)部的支管為循環(huán) 增速管(16)的進(jìn)氣ロ(11)；循環(huán)增速管(16)上端的90°彎管(1)和中部三通管(4)的支管穿過燃燒室(24)的 圓周面并與環(huán)形反應(yīng)區(qū)連通，循環(huán)增速管(16)下端穿過布風(fēng)板(25)并通過第二螺母(14) 固定在布風(fēng)板(25)上。
4.如權(quán)利要求3所述的一種環(huán)形流化床反應(yīng)器，其特征在于，所述的錐形管(8)內(nèi)部空 腔分為上下兩段，上段空腔為圓柱形，下段空腔為錐形，且下段錐形的錐角為20 40°。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種環(huán)形流化床反應(yīng)器，屬于流化床反應(yīng)器技術(shù)領(lǐng)域。該反應(yīng)器包括頂蓋、反應(yīng)器外殼、底殼、支座、燃燒室、布風(fēng)板、布風(fēng)艙隔板，還包括循環(huán)增速管和配氣艙，外圍設(shè)備包括旋風(fēng)分離器和風(fēng)機(jī)；其中反應(yīng)器外殼下端安裝布風(fēng)板后與底殼固連，反應(yīng)器外殼內(nèi)套裝燃燒室，兩者的軸線一致且之間形成環(huán)形反應(yīng)區(qū)，燃燒室內(nèi)均布有循環(huán)增速管，其上端與環(huán)形反應(yīng)區(qū)連通，下端穿過布風(fēng)板，底殼內(nèi)安裝布風(fēng)艙隔板，布風(fēng)艙隔板內(nèi)安裝配氣艙，配氣艙圓周面上的彎管與循環(huán)增速管的下端連通。本發(fā)明將燃燒室設(shè)置在反應(yīng)器外殼內(nèi)，且在燃燒室內(nèi)設(shè)置有循環(huán)增速管，能夠節(jié)省空間并減少熱量損失，同時促進(jìn)流體的內(nèi)循環(huán)，提高了反應(yīng)器的傳熱效率和反應(yīng)轉(zhuǎn)化率。
文檔編號B01J8/24GK102658067SQ201210132348
公開日2012年9月12日 申請日期2012年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月28日
發(fā)明者任學(xué)勇, 司慧, 常建民, 王霄 申請人:北京林業(yè)大學(xué)