CN104801242A - 一种流化床反应器及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种流化床反应器，包括外管、内管、吊杆、橡胶塞和三通管，外管的下端设置有进气口，其上端敞口；内管包括管体、筛体和盖体，管体的上下两端敞口，筛体套装在管体的下端，盖体上设置有通气孔；所述吊杆的下端位于外管内且该端连接在盖体上；橡胶塞上竖直设有排气孔；所述三通管包括下口、上口和侧口，三通管的下端卡接在橡胶塞的排气孔处，三通管的上口通过橡胶块密封；所述吊杆从橡胶塞上的排气孔处穿过橡胶塞，并从三通管的下口、三通管上的橡胶块处穿过三通管。本发明在外管内设置了一内管，吸附剂颗粒在与反应气体的反应结束后，内管能从外管内取出，然后可以将吸附剂颗粒从内管中取出，以便对吸附剂颗粒进行分析测试。

Description

一种流化床反应器及其应用

技术领域

本发明属于反应器领域，更具体地，涉及一种流化床反应器。

背景技术

煤、生物质及城市固体废弃物等燃料燃烧产生的烟气中含有大量有毒有害气体。目前对其处理的方式主要是向烟气中喷入固体吸附剂对有害物质进行脱除。在实验室中，固体吸附剂与被吸附气体的反应通常是在微型反应器中进行研究，以探究不同条件下固体吸附剂的性能。常用的微型反应器主要有固定床反应器和流化床反应器。其中，固定床反应器具有反应物易于填充及取出的优点。然而在固定床吸附系统中，固体反应物在反应过程中是在静止不动的状态下与通入气流反应的，这导致吸附反应受颗粒堆积效应的影响很大。

为了得到更加接近实际情况的实验结果，流化床反应器被用来作为固体吸附剂与被吸附气体的反应场所，反应气体从反应物的下方通入，使反应物悬浮于运动的气流当中，达到反应物和反应气体充分接触反应的效果。公开号为CN103540342A的中国专利申请公开一种用于吸附脱硫的流化床反应器，该反应器实现了吸附剂粉末与油气的充分接触反应，并且其中的粉尘收集装置能有效控制反应器顶部的粉尘浓度。公开号为CN102728181A的中国专利申请公开一种流化床喷射吸附剂脱汞的装置，被除去飞灰的烟气从该装置的底部通入，使其中的固体吸附剂形成流态化，增加了吸附剂与烟气中汞的反应程度。然而实验室中使用的传统流化床反应器进样口较小，进样管较窄，将固体反应物送入时会有部分颗粒粘附在进样管壁上；同样地，反应结束后，如果需要对反应物进行分析，则传统流化床反应器难以将反应物快速完整取出进行进一步的全面分析。另外，在高温下反应后的反应物可能会有烧结现象，导致筛体孔道堵塞，阻碍气流通过，而传统流化床反应器中的筛体在反应器内部，难以进行清理。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种流化床反应器，既能使气固相反应充分进行，又使固体反应物颗粒易于填充及取出，且反应器中的筛体易于取出进行清理。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种流化床反应器，包括外管、内管、吊杆、橡胶塞和三通管，所述外管的下端设置有进气口，其上端敞口；

所述内管位于外管内，其包括管体、筛体和盖体，所述管体的上下两端敞口，所述筛体套装在管体的下端，所述筛体用于放置吸附剂颗粒，所述盖体可拆卸连接在管体的上端，所述盖体上设置有通气孔；

所述吊杆的下端位于外管内且该端连接在盖体上；

所述橡胶塞安装在外管的上端以堵住外管的上口，橡胶塞上竖直设有排气孔；

所述三通管包括下口、上口和侧口，三通管的下端卡接在橡胶塞的排气孔处，三通管的下口与排气孔连通，三通管的上口通过橡胶块密封，三通管的侧口用于排放外管内的反应废气；

所述吊杆从橡胶塞上的排气孔处穿过橡胶塞，并从三通管的下口、三通管上的橡胶块处穿过三通管。

优选地，所述管体的顶端设置有缺口和限位台，所述限位台与管体之间形成弧形卡槽，所述盖体上设置有与管体上的弧形卡槽配合的卡台，所述卡台从缺口处转动进入弧形卡槽后卡接在弧形卡槽处并受限位台限位，从而使盖体固定连接在管体上。

优选地，所述外管内固定套装有筛板，所述筛板用于使从进气口处进入外管内的多种反应气体混合均匀。

优选地，所述外管的内壁一体成型有用于承接内管的支撑凸台。

优选地，所述外管的内壁一体成型有用于承接内管的支撑凸台，所述支撑凸台位于筛板的上方

优选地，所述吊杆的下端可拆卸连接在盖体上。

优选地，所述吊杆通过提环与内管的盖体连接，所述提环安装在盖体上，所述吊杆的下端设置有钩部，所述吊杆的钩部勾在所述的提环上。

一种利用流化床反应器实现吸附剂颗粒反应的方法，包括以下步骤：

1)将流化床反应器的外管固定在加热炉中，在外管的进气口通入反应气体；

2)设置管式电阻炉温度，使其达到300～1100℃，则内管的筛体上放置的吸附剂颗粒在反应气体的作用下流态化并与反应气体反应；

3)反应1～60min后，拔下橡胶塞，将内管取出，待其冷却后，旋下盖体，取出其中的吸附剂颗粒进行分析测试。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

1)本发明相对于固定床反应器，使气固相反应进行地更加充分，能够更真实地模拟固体吸附剂对有害气体的吸附反应；相对于传统的流化床反应器，将其分为内管和外管两部分，吸附剂颗粒的填充及取出都更加方便，避免吸附剂颗粒粘附在进样管管壁上；

2)盖体可防止内管内的吸附剂颗粒在高温气流作用下飞出，并且盖体上开有通气孔，可使气流顺利通过；

3)本发明在外管内设置了一内管，吸附剂颗粒在与反应气体的反应结束后，内管能从外管内取出，然后可以将吸附剂颗粒从内管中取出，以便对吸附剂颗粒进行分析测试；

4)本流化床反应器中的筛体反应结束后可随内管取出，易于对其清洗，防止吸附剂颗粒黏附在筛板表面，堵塞筛板孔道，影响后续实验。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明中管体上安装有筛体时的结构示意图；

图3是本发明中管体的俯视图；

图4是本发明中盖体上安装提环的结构示意图；

图5是本发明中吊杆穿过橡胶塞和三通管时的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图1～图5所示，一种流化床反应器，包括外管1、内管2、吊杆3、橡胶塞4和三通管5，所述外管1的下端设置有进气口11，其上端敞口；

所述内管2位于外管1内，其包括管体21、筛体22和盖体23，所述管体21的上下两端敞口，所述筛体22套装在管体21的下端，所述筛体22用于放置吸附剂颗粒，所述盖体23可拆卸连接在管体21的上端。盖体23可以有很多种方式连接在管体21上，譬如采用螺纹连接的方式。优选地，所述管体21的顶端设置有缺口211和限位台，所述限位台与管体21之间形成弧形卡槽，所述盖体23上设置有与管体21上的弧形卡槽配合的卡台212，所述卡台212从缺口211处转动进入弧形卡槽后卡接在弧形卡槽处并受限位台限位，从而使盖体23固定连接在管体21上，这种连接方式可以使盖体23快速地连接到管体21上。另外，所述盖体23上设置有通气孔231,便于气流通过；

所述吊杆3的下端位于外管1内且该端连接在盖体23上；优选地，所述吊杆3通过提环8与内管2的盖体23连接，所述提环8安装在盖体23上，所述吊杆3的下端设置有钩部31，所述吊杆3的钩部31勾在所述的提环8上。可以手动让吊杆3向下移动，从而带动内管2向下移动落到外管1内的支撑凸台12上。

所述橡胶塞4安装在外管1的上端以堵住外管1的上口，橡胶塞4上竖直设有排气孔41，用于使外管1内的反应废气排到三通管5内。

所述三通管5包括下口、上口和侧口，三通管5的下端卡接在橡胶塞4的排气孔41处，三通管5的下口与排气孔41连通，三通管5的上口通过橡胶块6密封，三通管5的侧口用于排放外管1内的反应废气；

所述吊杆3从橡胶塞4上的排气孔41处穿过橡胶塞4，并从三通管5的下口、三通管5上的橡胶块6处穿过三通管5。

进一步，所述外管1内固定套装有筛板7，所述筛板7用于使从进气口11处进入外管1内的多种反应气体混合均匀。

进一步，所述外管1的内壁一体成型有用于承接内管2的支撑凸台12，以便于将内管2固定在外管1内，从而使内管2内的吸附剂颗粒充分反应。作为进一步优选，所述支撑凸台12位于筛板7的上方，这样反应气体在筛板7处混合均匀后进入内管2中，能更好地与吸附剂颗粒反应。

本发明的内管2为气固相反应发生场所，其放置在外管1中，内管2底部有筛板7，吸附剂颗粒放置在筛板7上，反应气体从外管1的进气口11进入后，从筛板7处通过，然后进入内管2中使吸附剂颗粒处于流态化。

以下详述本发明的使用方法：

1)在反应气体与吸附剂颗粒反应前，将外管1、内管2、吊杆3和橡胶塞4分离，以便将吸附剂颗粒放入内管2的筛体22上。然后将外管1竖直固定在管式电阻炉中，由于外管1上端和下端都在管式电阻炉外，因此固定外管1时要确保外管1内的支撑凸台12处于管式炉中心区域，以保证后面放入外管1内的内管2能在管式电阻炉的中心区域。

2)外管1下端进气口11连接进气管，通入所需反应气体及载气，反应气体可为SO₂、H₂S和HCl等，载气为N₂、O₂等，可以用多根外管通入这些反应气体；然后精确称量一定质量吸附剂颗粒，将吸附剂颗粒平铺于内管2的筛体22上；

3)将盖体23上的卡台212伸入内管2顶端的缺口211处，并旋转一定角度使卡台212进入弧形卡槽中，确保盖体23固定于内管2上；

4)检查盖体23上的通气孔231是否通畅，保证气流顺利通过；待管式电阻炉炉内温度达到预设值后，用吊杆3钩住盖体23上的提环8，使吊杆3穿过橡胶塞4、三通管5和橡胶块6，将吊杆3缓缓下降，以使内管2进入外管1内，然后塞上橡胶塞4，并在三通管5的侧口上连接排气管，以使外管1内的反应废气得到妥善处理；

5)实验开始时，将吊杆3缓缓向下送入，直至内管2落在外管1内的支撑凸台12上，这时内管2中的吸附剂颗粒在下方通入的反应气体的吹动下处于流态化状态，在300～1100℃下与通入的反应气体充分接触发生反应。经过1～60min反应后，将吊杆3提起，打开橡胶塞4，将内管2平稳取出，放置于石棉网上，待其冷却后，旋下盖体23，取出其中反应之后的吸附剂颗粒，以用于后续进一步的分析测试；使用过的内管2的底部筛板7可以直接用稀酸或水进行清洗。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种流化床反应器，包括外管、内管、吊杆、橡胶塞和三通管，其特征在于：

所述外管的下端设置有进气口，其上端敞口；

所述内管位于外管内，其包括管体、筛体和盖体，所述管体的上下两端敞口，所述筛体套装在管体的下端，所述筛体用于放置吸附剂颗粒，所述盖体可拆卸连接在管体的上端，所述盖体上设置有通气孔；

所述吊杆的下端位于外管内且该端连接在盖体上；

所述橡胶塞安装在外管的上端以堵住外管的上口，橡胶塞上竖直设有排气孔；

所述三通管包括下口、上口和侧口，三通管的下端卡接在橡胶塞的排气孔处，三通管的下口与排气孔连通，三通管的上口通过橡胶块密封，三通管的侧口用于排放外管内的反应废气；

所述吊杆从橡胶塞上的排气孔处穿过橡胶塞，并从三通管的下口、三通管上的橡胶块处穿过三通管。

2.根据权利要求1所述的一种流化床反应器，其特征在于：所述管体的顶端设置有缺口和限位台，所述限位台与管体之间形成弧形卡槽，所述盖体上设置有与管体上的弧形卡槽配合的卡台，所述卡台从缺口处转动进入弧形卡槽后卡接在弧形卡槽处并受限位台限位，从而使盖体固定连接在管体上。

3.根据权利要求1所述的一种流化床反应器，其特征在于：所述外管内固定套装有筛板，所述筛板用于使从进气口处进入外管内的多种反应气体混合均匀。

4.根据权利要求1所述的一种流化床反应器，其特征在于：所述外管的内壁一体成型有用于承接内管的支撑凸台。

5.根据权利要求3所述的一种流化床反应器，其特征在于：所述外管的内壁一体成型有用于承接内管的支撑凸台，所述支撑凸台位于筛板的上方。

6.根据权利要求1所述的一种流化床反应器，其特征在于：所述吊杆的下端可拆卸连接在盖体上。

7.根据权利要求1所述的一种流化床反应器，其特征在于：所述吊杆通过提环与内管的盖体连接，所述提环安装在盖体上，所述吊杆的下端设置有钩部，所述吊杆的钩部勾在所述的提环上。

8.一种利用权利要求1～6中任一权利要求所述的流化床反应器实现吸附剂颗粒反应的方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)将流化床反应器的外管固定在加热炉中，在外管的进气口通入反应气体；

2)设置管式电阻炉温度，使其达到300～1100℃，则内管的筛体上放置的吸附剂颗粒在反应气体的作用下流态化并与反应气体反应；

3)反应1～60min后，拔下橡胶塞，将内管取出，待其冷却后，旋下盖体，取出其中的吸附剂颗粒进行分析测试。