本實(shí)用新型涉及化工機(jī)械領(lǐng)域，尤其是一種多組分顆粒體系床內(nèi)分級(jí)流化反應(yīng)器。

背景技術(shù)：

顆粒流是一種包含顆粒運(yùn)動(dòng)的多相流。顆粒流在自然界中廣泛存在，比如沙塵暴、泥石流、雪崩、滑坡等。顆粒流在工程上也有廣泛應(yīng)用，如顆粒物料的管道輸送，顆粒流體的反應(yīng)與單元操作。

在過(guò)程工程中應(yīng)用非常廣泛的一種顆粒流形式為顆粒流態(tài)化反應(yīng)，該領(lǐng)域的一個(gè)難題為細(xì)顆粒散式流化分解，反應(yīng)物顆粒的粒徑較小，具有較大的黏度，容易相互粘連聚集，影響反應(yīng)速率。為了提高流化效果，向反應(yīng)物顆粒中加入粒徑較大的流化劑顆粒，流化劑顆粒帶動(dòng)反應(yīng)物顆粒流化，增加反應(yīng)物之間的接觸面積，提高反應(yīng)速度。流化劑可采用催化劑或者其他不參加反應(yīng)的顆粒，與反應(yīng)物顆粒組成多組分顆粒體系。

常用的顆粒流態(tài)化反應(yīng)器為外循環(huán)快速流化反應(yīng)器，如申請(qǐng)?zhí)枮?01220193936.7的實(shí)用新型專(zhuān)利，其提供了一種基于內(nèi)循環(huán)流化床的顆粒物混合裝置，該裝置包括料斗、螺旋給料器、羅茨風(fēng)機(jī)、外床風(fēng)室、內(nèi)床風(fēng)室、布風(fēng)板、返料器、立管、一級(jí)旋風(fēng)除塵器、二級(jí)旋風(fēng)除塵器、布袋除塵器、成品物料收集器、內(nèi)床、外床、過(guò)渡段、內(nèi)構(gòu)件、提升管、圓筒；在內(nèi)床和外床下部設(shè)有密孔板作為布風(fēng)板，在布風(fēng)板的下部為外床風(fēng)室和內(nèi)床風(fēng)室，內(nèi)床和外床之間由圓筒隔開(kāi)，圓筒下部有鋸齒形流通窗口，便于外床的顆粒物進(jìn)入內(nèi)床；在內(nèi)床的上部連接有過(guò)渡段，過(guò)渡段的上部連接有提升管，提升管上部與一級(jí)旋風(fēng)除塵器連通，一級(jí)旋風(fēng)除塵器的下部連接立管，立管的下部通過(guò)返料器與外床的下半部連通；一級(jí)旋風(fēng)除塵器的上部與二級(jí)旋風(fēng)分離器連通，布袋除塵器位于二級(jí)旋風(fēng)分離器中，二級(jí)旋風(fēng)分離器的下部與成品物料收集器連通；儲(chǔ)存在料斗中的顆粒物通過(guò)螺旋給料器加入到外床內(nèi)。

上述反應(yīng)器，大量顆粒從床內(nèi)導(dǎo)出進(jìn)行外循環(huán)，帶出大量的熱能并且熱能散失，回到床內(nèi)時(shí)，又需要重新加熱，造成熱量的浪費(fèi)；此外，外部循環(huán)時(shí)間長(zhǎng)，物料損耗高，分離效率難以保證，且設(shè)備較復(fù)雜，成本高，操作復(fù)雜。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的多組分顆粒體系床內(nèi)分級(jí)流化反應(yīng)器，實(shí)現(xiàn)床內(nèi)循環(huán)，降低物料和熱能的損耗，縮減生產(chǎn)成本，提高時(shí)空產(chǎn)率。

本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：多組分顆粒體系床內(nèi)分級(jí)流化反應(yīng)器，包括設(shè)置有反應(yīng)腔的床體，所述床體的底部設(shè)置有進(jìn)風(fēng)管，進(jìn)風(fēng)管上方設(shè)置有布風(fēng)板，布風(fēng) 板上方的床體側(cè)壁上設(shè)置有與反應(yīng)腔相通的進(jìn)料通道；所述反應(yīng)腔內(nèi)部設(shè)置有隔離器，所述隔離器上下敞口，所述隔離器的下端覆蓋布風(fēng)板的風(fēng)孔且與布風(fēng)板之間設(shè)置有循環(huán)通道；隔離器的側(cè)壁與床體的側(cè)壁之間設(shè)置有循環(huán)間隙，所述循環(huán)間隙處的床體側(cè)壁上設(shè)置有二次進(jìn)風(fēng)結(jié)構(gòu)，所述二次進(jìn)風(fēng)結(jié)構(gòu)設(shè)置有向上的上出風(fēng)孔；所述隔離器上方的床體上設(shè)置有出料口。

進(jìn)一步地，所述隔離器的橫截面呈圓環(huán)形，且隔離器的外徑由中間部位向兩端遞增。

進(jìn)一步地，所述隔離器包括上段、中段和下段，所述上段外表面的切線與水平面之間的最大夾角為45°至60°，下段外表面的切線與水平面之間的最大夾角為20°至30°，所述上段、中段和下段之間依次平滑過(guò)渡。

進(jìn)一步地，所述二次進(jìn)風(fēng)結(jié)構(gòu)包括二次進(jìn)風(fēng)管和布風(fēng)器，所述床體與布風(fēng)器圍成儲(chǔ)氣室，所述二次進(jìn)風(fēng)管貫穿床體側(cè)壁并與儲(chǔ)氣室相通，所述上出風(fēng)孔設(shè)置于布風(fēng)器上。

進(jìn)一步地，所述布風(fēng)器設(shè)置有下出風(fēng)孔，所述下出風(fēng)孔傾斜向下設(shè)置。

進(jìn)一步地，所述進(jìn)料通道設(shè)置于循環(huán)間隙處。

進(jìn)一步地，所述進(jìn)料通道上方設(shè)置有上布風(fēng)器，所述上布風(fēng)器通過(guò)管道與二次進(jìn)風(fēng)管相連通，所述上布風(fēng)器上設(shè)置有上出風(fēng)孔，所述上出風(fēng)孔位于隔離器頂面之下。

本實(shí)用新型的有益效果是：多組分顆粒體系床內(nèi)分級(jí)流化反應(yīng)器，簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)，降低了設(shè)備的制造成本。在反應(yīng)過(guò)程中，體積較小、重量較輕的生成物顆粒在氣體的帶動(dòng)下上升，并隨著氣體從出料口排出，進(jìn)行收集即可得到較純凈的產(chǎn)品。而反應(yīng)物顆粒和流化劑顆粒的粒徑和重量較大，從循環(huán)間隙回落至反應(yīng)腔底部，進(jìn)行重復(fù)反應(yīng)；利用二次進(jìn)風(fēng)結(jié)構(gòu)通入適當(dāng)流速的惰性氣體，使反應(yīng)物顆粒和流化劑下落，而生成物顆粒保持懸浮，實(shí)現(xiàn)了反應(yīng)物顆粒體系與生成物顆粒的自動(dòng)分離，節(jié)約工序，提高生產(chǎn)效率。此外，物料在床內(nèi)循環(huán)，縮短了循環(huán)周期，避免了物料和熱能的耗損，有利于節(jié)約成本，提高時(shí)空產(chǎn)率。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型多組分顆粒體系床內(nèi)分級(jí)流化反應(yīng)器主視剖視圖；

附圖標(biāo)記：10—床體；11—進(jìn)風(fēng)管；12—進(jìn)料通道；13—二次進(jìn)風(fēng)管；14—布風(fēng)器；15—儲(chǔ)氣室；17—上布風(fēng)器；18—出料口；20—反應(yīng)腔；21—布風(fēng)板；22—隔離器；23—循環(huán)通道；24—循環(huán)間隙；141—上出風(fēng)孔；143—下出風(fēng)孔。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。

如圖1所示，本實(shí)用新型的多組分顆粒體系床內(nèi)分級(jí)流化反應(yīng)器，包括設(shè)置有反應(yīng)腔20的床體10，所述床體10的底部設(shè)置有進(jìn)風(fēng)管11，進(jìn)風(fēng)管11上方設(shè)置有布風(fēng)板21，布風(fēng)板21上方的床體10側(cè)壁上設(shè)置有與反應(yīng)腔20相通的進(jìn)料通道12；所述反應(yīng)腔20內(nèi)部設(shè)置有 隔離器22，所述隔離器22上下敞口，所述隔離器22的下端覆蓋布風(fēng)板21的風(fēng)孔且與布風(fēng)板21之間設(shè)置有循環(huán)通道23；隔離器22的側(cè)壁與床體10的側(cè)壁之間設(shè)置有循環(huán)間隙24，所述循環(huán)間隙24處的床體10側(cè)壁上設(shè)置有二次進(jìn)風(fēng)結(jié)構(gòu)，所述二次進(jìn)風(fēng)結(jié)構(gòu)設(shè)置有向上的上出風(fēng)孔141；所述隔離器22上方的床體10上設(shè)置有出料口18。

床體1可采用現(xiàn)有的反應(yīng)爐，進(jìn)風(fēng)管11用于通入具有一定流速的惰性流化氣體或者反應(yīng)氣體，布風(fēng)板21用于將進(jìn)風(fēng)管11吹出的氣體分散開(kāi)來(lái)，確保風(fēng)力大小平均，布風(fēng)板21設(shè)置于隔離器22下方，出風(fēng)范圍與隔離器22的下端開(kāi)口一致，防止氣流阻擋大顆粒物料回落。循環(huán)通道23、循環(huán)間隙24的大小以及出料口18的位置根據(jù)具體的反應(yīng)確定。使用時(shí)，從進(jìn)風(fēng)管11持續(xù)通入反應(yīng)氣體或者流化氣體與反應(yīng)氣體的混合氣體中的一種，從進(jìn)料通道12持續(xù)通入含反應(yīng)物的固體顆粒，從二次進(jìn)結(jié)構(gòu)持續(xù)通入惰性氣體，固體顆粒在風(fēng)力的作用下，進(jìn)入并懸浮在隔離器22中，反應(yīng)物之間充分接觸，得到生成物顆粒。在反應(yīng)過(guò)程中，體積較小、重量較輕的生成物顆粒在氣體的帶動(dòng)下上升，并隨著氣體從出料口18排出，進(jìn)行收集即可得到較純凈的產(chǎn)品，而反應(yīng)物顆粒和流化劑顆粒的粒徑和重量較大，從循環(huán)間隙24回落至反應(yīng)腔20底部，進(jìn)行重復(fù)反應(yīng)；利用二次進(jìn)風(fēng)結(jié)構(gòu)通入適當(dāng)流速的惰性氣體，使反應(yīng)物顆粒和流化劑下落，而生成物顆粒保持懸浮，實(shí)現(xiàn)了反應(yīng)物顆粒體系與生成物顆粒的自動(dòng)分離，節(jié)約工序，提高生產(chǎn)效率。此外，物料在床內(nèi)循環(huán)，縮短了循環(huán)周期，避免了物料和熱能的耗損，有利于節(jié)約成本，提高時(shí)空產(chǎn)率。

所述隔離器22的橫截面呈圓環(huán)形，且隔離器22的外徑由中間部位向兩端遞增。隔離器22外表面呈曲面，減少了顆粒物與隔離器22的摩擦力，有利于反應(yīng)物顆粒和流化劑快速循環(huán)。中間部位向內(nèi)部凹陷，留出較大的空間，防止物料堵塞，并使回落的反應(yīng)物顆粒、流化劑以及新加入的反應(yīng)物之間進(jìn)行充分的混合以及熱交換，便于后續(xù)反應(yīng)。

隔離器22外表面的曲率可大可小，根據(jù)顆粒的大小與數(shù)量確定，優(yōu)選的，所述隔離器22包括上段、中段和下段，所述上段外表面的切線與水平面之間的最大夾角為45°至60°，下段外表面的切線與水平面之間的最大夾角為20°至30°，所述上段、中段和下段之間依次平滑過(guò)渡。

二次進(jìn)風(fēng)結(jié)構(gòu)可以僅僅是二次進(jìn)風(fēng)管13，為了方便控制氣體流向，所述二次進(jìn)風(fēng)結(jié)構(gòu)包括二次進(jìn)風(fēng)管13和布風(fēng)器14，所述床體10與布風(fēng)器14圍成儲(chǔ)氣室15，所述二次進(jìn)風(fēng)管13貫穿床體10側(cè)壁并與儲(chǔ)氣室15相通，所述上出風(fēng)孔141設(shè)置于布風(fēng)器14上。

所述布風(fēng)器14設(shè)置有下出風(fēng)孔143，所述下出風(fēng)孔143傾斜向下設(shè)置。經(jīng)過(guò)上出風(fēng)孔141的氣體流向向上，控制氣體流速，使生成物顆粒始終處于隔離器22上方，防止生成物顆粒隨著反應(yīng)物顆粒進(jìn)行不必要的循環(huán)，提高效率。經(jīng)過(guò)下出風(fēng)孔143的氣體流向傾斜向下，用于 吹動(dòng)混合物料通過(guò)循環(huán)通道23進(jìn)入隔離器22內(nèi)。

為了避免進(jìn)料時(shí)影響反應(yīng)物顆粒與生成物顆粒的分離，所述進(jìn)料通道12設(shè)置于循環(huán)間隙24處。

為了對(duì)粗細(xì)顆粒進(jìn)行更加徹底的分離，所述進(jìn)料通道12上方設(shè)置有上布風(fēng)器17，所述上布風(fēng)器17通過(guò)管道與二次進(jìn)風(fēng)管13相連通，所述上布風(fēng)器17上設(shè)置有上出風(fēng)孔141，所述上出風(fēng)孔141位于隔離器22頂面之下。經(jīng)過(guò)上布風(fēng)器17與布風(fēng)器14的兩次風(fēng)力分離，使得小顆粒生成物較為徹底地與大顆粒反應(yīng)物分離，提高反應(yīng)效率。