CN106179137B - 多级处理流化颗粒状固体的方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及多级处理流化颗粒状固体的方法和系统。用于连续多级处理颗粒状固体的方法和系统,其可以控制所处理的颗粒的停留时间分布。一种公开的方法包括允许流化气体进入流化床容器级之间的输送通道,使用位于输送通道中的或者直接输出到输送通道的气体入口,来促进流化固体流动通过输送通道。共用的气体分布器板可以将气体供给级容器和具有气体入口的任何输送通道。分布器板可以是与该系统可分离的或者能够操作以提供用于除去堵塞和用于维护的通路。共用的底板可以结合级容器的下部和输送通道的侧面和顶部,容器和通道的底部任选地由气体分布器板提供。一些多级系统和处理方法具有15‑200或更多个级。
Description
本申请是申请号为200810178275.9母案的分案申请。该母案的申请日为2008年11月17日;发明名称为“多级处理流化颗粒状固体的方法和系统”。
技术领域
本发明涉及多级处理流化颗粒状固体的方法和系统。更具体地说,但非排他地,本发明涉及这样的方法和系统,其中一系列级容器中连续处理颗粒状固体,其中每一级容器使用加压气流来流化颗粒状固体。
背景技术
对于涉及颗粒状固体和气相间的相互作用的过程,用气相来流化固体常常是有用的实现处理目标的方法。许多工业化生产过程以各种方式使用流化床技术,包括例如,进行气-固反应,聚合、化学沉积、煅烧、干燥、催化剂活化和其它工艺。这些方法中的许多使用密相操作,特别地固体流化,因为流化固体工序可以就以下而言提供有利的性能特征:传热、传质、反应动力学、实际操作、实际尺寸、颗粒状固体运输和/或其它因素。这些因素可以常常提供获得优质产品的成本-有效的处理。
各种流化方法和装置对于处理流化固体来说是已知的。这些中的一些示于附图的图1-3中,其将在下文详细描述。例如,连续处理方法可以这样进行,将颗粒状固体连续地供给到流化床处理容器的上部中,从所述处理容器的另一侧排出颗粒状固体并且将流化气体通过容器底部供给来使得颗粒状固体流化。
另一处理装置包括通过在每一个级容器和其相邻者之间延伸的输送通道串联连接在一起的多个级容器。每一个级容器接收其自己的流化气体供给来形成颗粒状固体的流化床。待处理的固体产品能够以期望的恒定体积生产速率连续地进料到第一个级容器中。穿过系统的固体颗粒群具有一定的停留时间,其取决于单个级的形状和尺寸以及体积流动速率。
在许多流化床过程中,固体颗粒在系统中的停留时间是重要的并且令人想望地应当是可预测的并且均一的,对于穿越系统的全部固体颗粒来说。然而,在实践中,满足这些目标可能是困难的或不可能的,因为旁路和阻隔(holdback)现象,这引起一些固体颗粒按照短于平均路径通过系统,而其它固体颗粒按照长于平均路径通过系统。因此,在所处理的固体颗粒的停留时间方面通常存在显著的变化。
因此,将令人期望的是提供用于颗粒状固体的流化床连续处理的方法和系统,其可以较好地控制所处理的颗粒的停留时间的分布。
背景技术的上述描述可能包括在本发明之前对相关技术来说是未知的但是由本发明所提供的公开内容的洞悉、发现、理解或揭示,或者其结合。本发明的一些这样的贡献可能已经具体地在本文中指出,然而,本发明的其它这样的贡献将从其上下文内容中显而易见。仅仅因为一篇文献可能已经在本文中被引用,但绝没有承认所述文件的范围,其可能明显不同于本发明的范围,类似于本发明的一个或多个范围。
发明内容
本发明提供了用于连续多级处理颗粒状固体的新方法和系统。本发明的实施方案可以提供所处理的颗粒的停留时间的分布的优良的控制,并且有时可以提供额外的益处。
在一个方面中,本发明提供一种连续多级处理颗粒状固体的方法,该方法包括:将颗粒状固体进料到一系列级容器中的第一个级容器,允许流化气体进入每一个级容器中以便流化级容器中的颗粒状固体,和通过将相邻级容器连接在一起的输送通道将流化固体从第一个级容器运输到另一个级容器,和从一系列级容器中的最后一级容器中排出颗粒状固体。所述方法进一步包括通过至少一个位于输送通道中的流化气体入口允许流化气体进入每一个输送通道。输送通道流化气体可以促进流化固体通过输送通道从一级流到相邻级并且有助于避免阻塞。
在另一方面中,本发明提供了一种用于连续多级处理颗粒状固体的方法,该方法包括:将颗粒状固体供给到一系列至少15个级容器中的第一个级容器;允许流化气体进入每一个级容器中以便流化存在于级容器中的颗粒状固体;通过以一个至另一个的方式(oneto another)连接相邻级容器的输送通道将流化固体从第一个级容器运输到串联的另一个级容器,和从一系列级容器中的最后一级容器中排出颗粒状固体。
如果期望的话,可以在与通过输送通道运输流化固体的方向横向的方向中容许流化气体到每一个输送通道,以便冲击与输送通道中的流化气体入口的位置相对的输送通道壁。本发明的一些实施方案包括从共用的充气室(plenum chamber)向每一个气体入口供给流化气体。
本发明的方法实施方案可以包括围绕每一个级容器循环加热或冷却介质以便在级容器中加热或冷却流化固体。
本发明的一个方法实施方案包括在通过级容器运输期间使流化气体与流化颗粒状固体相互作用。另一个包括在通过级容器运输期间使流化气体与流化颗粒状固体反应,流化气体和固体在化学上是互相反应性的。
本发明还提供了用于连续处理流化颗粒状固体的多级系统,其包括至少两个并排(side-by-side)排列的级容器,每一个级容器包括用于容纳流化固体的容纳壁(containing wall)、用于流化固体的固体入口、用于流化固体的固体出口、用于流化气体的至少一个气体入口和用于流化气体的气体出口。所述系统还包括至少一个输送通道,每一个输送通道在两相邻级容器之间连接以便允许在两相邻级容器之间运输流化固体。
在本发明的一个系统方面中,多级系统包括共用的整合的气体分布器板,其延伸并且形成至少两个级容器的底部。气体分布器板可以与流化气体供给源相通并且可以包括至少两个级容器的流化气体入口。
在本发明的另一系统方面中,多级系统包括整合或整体的底板,其包括每一个级容器容纳壁的下部并且包括该输送通道或每一个输送通道的顶部和侧壁。
在本发明的进一步的系统方面中,多级系统包括在至少两个级容器之下延伸的充气室和至少一个输送通道,以便为气体入口供给流化气体,其中每一个气体入口可以与充气室相通从而从充气室接收流化气体。本发明的多级系统中的这些若干方面当然可以在一个系统中变化地结合。
如果期望的话,本发明的系统实施方案可以包括至少十个并排排列的级容器并且气体分布器板可以延伸并且形成大部分级容器的底部。气体分布器板还可以包括大部分级容器的气体入口,如果期望的话。
在本发明的一些实施方案中,该输送通道或每一个输送通道包括用于流化气体的至少一个输送通道气体入口。这种特征可以有助于将颗粒状固体运输通过一个或多个输送通道。任选地,气体分布器板形成了输送通道的底部并且包括至少一个输送通道气体入口。这种特征为用气体入口装备输送通道提供了方便和有效的结构。如果期望的话,一个或多个输送通道气体入口可以将流化气体注入到输送通道中。
在本发明的一些系统实施方案中,多级系统包括至少20个并排(side-by-side)排列的级容器并且气体分布器板跨越全部级容器的底部延伸并且形成全部级容器的底部并且支撑全部级容器的气体入口。多级系统可以包括50或更多个级容器。取决于所用的级容器的特定构造,其可以变化,输送通道的数目在一些实施方案可以是比级容器数目小1。
如果期望的话,根据本发明的多级系统可以包括整体的底板。整体的底板可以包括每一个级容器容纳壁的下部和一个或多个输送通道的顶部和侧壁。在本发明的一个有用的实施方案中,气体分布器板可以在整体的底板之下延伸并且密闭级容器和输送通道的底部。此外,如果期望的话,气体分布器板可以可拆卸地可连接到整体的底板,或者相对于底板可移动离开,从而提供至级容器和输送通道的通路以便检修(service)和维护。
为提高处理能力(capability)的范围,多级系统的实施方案可以包括温度控制结构,例如,围绕每一个级容器延伸的容积(volume),其可以接收温度控制流体以便在相应的级容器中控制流化固体的温度。如果期望的话,所述系统可以包括温度控制流体封装体,其包围了围绕级容器的容积,其任选地可以被分成多个可控的子区域以便子区域之间具有不同温度。
在一些实施方案中,通过提供用于处理流化颗粒状固体材料的一体化多级系统,其中流化床级容器和互联的输送通道一体化在共用的平台上,本发明使得具有许多处理阶段的系统能够相对于各种因素如处理量、压降和停留时间分布来有效地操作。共用的平台可以例如由耐用的底板提供,其结合了部分的级容器和输送通道。整体(one-piece)气体分布器板,其具有气体供给开口以便与气源相通,可以位于底板之下并且提供跨越每一个级容器和输送通道的底部延伸的底面(floor)。
附图说明
本发明的一些实施方案,以及制造和使用本发明的一些实施方案,以及实施本发明所预期的最佳方式,在本文中并且通过实施例以及参考附图进行了详细地描述,其中相似的附图标记在若干附图中表示相似的元件,并且其中:
图1是用于连续处理流化固体的已知的单个级容器的部分-截面示意图;
图2是用于连续处理流化固体的已知的多级系统的部分-截面示意图;
图3是图2中所示的一部分的多级系统的放大图,其显示了在级容器间输送流化固体的已知的方式;
图4是两种已知的流化固体处理系统的停留时间分布图;
图5是根据本发明的连续处理流化固体的多级系统的一种实施方案的部分截面的正视图;
图6是根据本发明的连续处理流化固体的多级系统的另一实施方案的截面,其具有许多与图5中所示的实施方案的相似地方,并且被绘制成不同的比例;
图7是图6中所示的多级系统的顶部平面图;
图8是图6中所示的容器多级系统的部分右手侧视图,其中容纳壁被除去;
图9是图6的部分的放大图,以图中的″A″为基准,其显示了级容器间的输送通道,该显示类似于相似标记过的图8的部分的放大图;
图10是图6的多级系统的部分的示意透视图,其显示了两个级容器的可能构造以及它们的相关的输送通道;
图11是流化气体入口喷嘴的放大正视图(elevation),其亦称鼓风口,可用于图6中所示的多级系统;
图12是可用于图6中所示的多级系统的气体分布器板的部分的放大平面图;
图13是显示根据本发明的两种多级(各自具有60级和85级)流化固体处理系统的可能的停留时间分布的图;和
图14是显示具有各种级数的流化固体系统的可能的停留时间分布的图。
具体实施方式
用于热调节、化学或其它处理的流化颗粒状固体的连续处理的一种已知方法可以使用如图1中所示的流化床处理容器。在这种方法中,颗粒状固体连续地通过固体进料喷嘴供给到密闭的圆柱形处理容器的上部中,并且从容器的另一侧通过固定高度的排出出口排出。排出出口的垂直位置基本上确定了在稳态条件下处理容器中的固体物质的高度。流化气体通过带有气体喷嘴(有时被称为″鼓风口″,未示)的分布器板提供给容器的底部,并且从处理容器的顶端输出。控制气体的垂直流动速率以便使得颗粒状固体流化并且所得的固体的流化床的表现通常将有点像流体。
在操作图1中所示的处理容器中,固体能够以恒定的体积流动速率通过进料喷嘴进料到处理容器并且使其以相同的恒定体积流动速率通过排出出口从处理容器中流出。处理容器中的固体的流化床的体积被维持在恒定水准V。
固体的流化床可以受到热处理或者与用于流化固体的气体物流进行化学反应,或者可以受到热和化学处理。处理容器可以由加热套围绕,以便将流化固体的温度提高到期望的处理温度以便与流动的气体物流反应。典型的流化固体方式(regimen)具有优良的传热特性,其可以贯穿处理容器在气相和颗粒状固体之间提供相当均匀的温度分布。由于有效的结构,由围绕处理容器的罩所提供的加热或冷却可以有效地将流化固体床维持在吸热或放热反应的期望的温度限度内。这种令人期望的性能可能归因于各种因素,如处理容器壁和流化固体的移动床之间的高的传热系数以及流化所提供的混合。
在大多数流化床过程中,固体颗粒在系统中的停留时间是重要的并且令人想望地应当是可预测的并且均一的,对于穿越系统的全部固体颗粒来说。有时称为″活塞流性能″的东西,其中流化固体以活塞形式运动,还可以是令人期望的。然而,在实践中,这些目标有时难以满足。
参考图1中举例说明的加工方法,固体颗粒通过驱动力如压差、机械推动或流化介质的水平的作用从进料位置通过处理容器到达排出位置。在流化床中,固体颗粒彼此相对地以随机化方式连续地运动。此外,流化气体产生了空隙(void)或″气泡(bubble)″,其向颗粒赋予了进一步的运动。这种颗粒的恒定且随机化的运动的一个效果是单个颗粒采取不同的路径从进料点通过处理容器到达排出点并且根据颗粒可能遵循的特定的路径以不同的速度移动。因此,在处理容器中不同的颗粒经历不同的停留时间,其可能不利地影响处理的一致性。
已经使用挡板来将颗粒束缚到相对均匀的通过处理容器的路径,考虑到获得更均匀的颗粒在处理容器中的停留时间,但成效有限。
另一已知的获得流化颗粒状固体的活塞流性能的方法是使用许多垂直构造或水平构造中的串联连接的处理容器,或级。对于流化气-固过程而言,水平构造可能是令人期望的。
水平串联(horizontal series)连续多级流化床热或化学处理装置的一种已知的实施方案示意地示于图2和3中。
如图2所示,处理装置包括N个级容器(并非其全部被显示)。第一个级容器被标记为″级1″,最后一级被标记为″级N″,顺序的中间级容器被分别标记为″n″、″n+1″和″n+2″。处理装置是已知的或者已经被建议过,其具有至多12个级容器,并且全部级容器具有相同容积并且可以被操作以具有流化床固体的相同体积V。或者,级容器可以具有不同的容积,如果期望的话。
在图2中所示的装置中,级容器通过在每一个级容器和其相邻者之间延伸的输送通道(例如,管道)串联连接在一起,如图3中更详细地描述的,按照规定,图2和图3是示意的。每一个输送通道被置于恰好高于气体分布板的水平,所述气体分布板通常位于级容器的底部以便将流化气体供给级容器。这种位置有用于帮助输送存在于流化固体中的较大的颗粒,其可以下沉到流化床的底部区域并且可以被捕获在隔离壁(dividing wall)后。
在如图2中所示的装置中,待处理的固体产品能够以期望的恒定体积生产速率(称为r)连续地进料到级1中。在级1中体积为V的流化固体被处理达平均停留时间V/r,并且连续流动,当达到稳态时,依次地一级一级地以速率r流动,到达最后一级N,所述固体连续地由此从系统中排出。穿过系统的固体颗粒群具有一定的停留时间,其取决于单个级的形状和尺寸。
对于这样的装置来说,其具有相同形状和尺寸的级容器,提供优良的颗粒混合,和具有通过系统(包括从一级到下一级)的恒定流速,颗粒的停留时间分布,其可以称为P(tr),可以在理论上或者通过实验来确定。
合适的实验程序的一种实例是在稳态条件下以恒定的进料速度来操作系统并随后引入一些颗粒材料到进料物流中作为示踪颗粒。被引入的材料颗粒令人想望地具有与被处理的颗粒相同的物理性质并且具有将其与被处理的其它颗粒区分的可监控的特征。如果这种数量的示踪颗粒在已知的短时间段ti内被引入,相对于所处理的颗粒的平均停留时间Tr而言,离开系统的示踪颗粒的时间相关的测量,其可以被称为“脉冲响应函数”,可以被用于提供全部被进料的颗粒群的实际停留时间分布函数P(Tr)。例如,小批量的深色的颗粒可以与白色或浅色的相同材料的原料混合来作为示踪物,在输出中深色颗粒随时间的分布可以被确定为输出比例,通过比色法。
就理论测定来说,对于理想混合级,称为串联操作的“理想级”,系统的几何结构的相关方面可以使用微分方程来数学描述。这些微分方程的一个或多个解可以获得预知的停留时间分布函数P(Tr),其当然局限于理想级的情况并且可能或未必精确地预测现实世界系统性能。
一些典型的颗粒停留时间分布以图的方式示于图4中,其绘制了相对于反应器中的停留时间tr,从反应器排出的颗粒群的百分比,称为P(tr)。对于曲线下的面积,常数K归一化了纵座标以便为单位一(unity),使得全部群是1.0。当处理其在系统中停留时间必须满足指定的参数以获得期望品质的产品时,分布的性质通常是重要的。图4显示对于具有1或2级(即其中N=1和N=2)的处理系统的可能的停留时间分布。如图4所示,停留时间被归一化为期望的停留时间Tr。
对于单一混合级的情况,N=1,理论研究表明理想完美混合级,可以被定义为具有无限的搅拌速度,使得每个颗粒具有精确相同的被排出的概率,而不考虑其在时间上在给定时刻时的位置。然而,这种条件不可能在实践中实现。然而,可能令人期望的是促进在级容器中的高度混合以便近似理想完美混合级。,
参考图4并且考虑P(Tr)的原点,曲线起始于0,因为0颗粒在0时间离开系统。在现实世界中,进入某一级容器的颗粒需要花费一些时间来找到排出点。因此,对于该级容器中的任何颗粒,需要有限时间,在图4中称为“∈”,来到达排出点。N=2的曲线显示了P(t,)函数的宽度,其是二级系统中的停留时间分布的展开度。参考图4,能够看出在所模拟的单个级容器中,在大于或小于所指定的停留时间Tr的停留时间后,较大的百分数的颗粒群离开系统。这种变化可能归因于颗粒之间的无规则碰撞的作用,这使得许多颗粒采取较短路径通过系统,而其它颗粒采取较长路径。
在具有两个处理容器的双级系统的情况下,此时N=2,相同的颗粒将采取最短路径通过第一级以及采取最短路径通过第二级的统计几率被显著地降低。通过比较图4中的曲线,能够看出在双处理容器的情况中,此时N=2,在处理系统中的颗粒的更均匀的停留时间分布能够被获得,具有更高产品质量的可能性。显著地,更多颗粒具有接近于期望的停留时间1.00的停留时间tr,峰值百分位显著地从期望值的约0.1的停留时间向期望值的约一半移动。然而,分布曲线仍然是过宽的,这表明许多颗粒可具有不合乎需要的停留时间。
因此,本发明能够提供新的多级处理系统,其具有许多级容器并且其仍然可以获得系统所处理的颗粒状固体的停留时间的令人期望的分布曲线。例如,在系统中仅仅小比例的颗粒可以具有不令人期望地短或不令人期望地长停留时间。
存在有具有多至八级的水平多级流化床处理系统的已知实例,但是由于种种原因(包括有关经济可行性的问题),显然没有建议明显更大级数的使用。
例如,令人期望的是避免在相邻级之间的顺向或逆向混合,但是在从一级到下一顺序级的每一个转移点处,流化固体必须通过隔开各级的壁中的开口或通路,其可提供级间混合的机会。具有较大的级容器间长度的输送通道能够可用于降低可能的级间的顺向混合或逆向混合,而这些(混合)可能降低效率。然而,级间过分的输送通道长度路径可能是不利的。控制逆向混合和顺向混合的需要通常意味着将各级与简单的挡板分离不是可行的。
此外,通常令人期望的是级间通道的流动区域是小的以便有助于控制顺向和逆向混合,但是小流量通道可能导致堵塞,这导致停留时间分布函数P(Tr)的变宽。
此外,对于多级串联处理系统,级间的每一个通路必须通常保持是未堵塞的以便避免关闭或减慢所述过程。如果通路的确被堵塞,将令人期望的是具有适宜的接近通道或其它通路的办法以便清除堵塞。
参考图3,能够看出使流化固体通过系统运动的驱动力是水平增量(由图3中的ΔHn表明)的任何级n和随后级n+1之间的流化固体。因为流化固体表现出类似于液相的水力性能,在某些方面中,这种微分水平,显示为段之间的Δhn,驱动流化固体从级n通过连接的输送通道流动到级n+1。在多级系统中,重要的是通过每一个输送通道或者其它级间连接器的压降是低的,因为在一系列级中,压降是相加的。
例如,根据本发明的多级流化床处理系统的实施方案可能包括串联排列的60级,其中59个输送通道将各级连接在一起。令人想望地,每一级应当需要相同的压降,Δhm,以便处理规定的工艺流动速率。在这种情况下,如果例如Δhm是0.25英寸的流化产品,那么第一级流化床水平,N=1,和最后一级流化床水平N=60之间的压差是59×0.25英寸或14.75英寸。
有时候,从加工立场来看,这种量值的流化床水平的差可能是不可接受的。因此,在本发明的另一实施方案中,多级系统沿产品通过系统流动的方向向下倾斜以便提供产生维持流动所要求的压差的重力降低的梯度。然而有时候,从工程设计或者加工立场来看,使系统倾斜还可能是不合乎需要的。
因此本发明还提供了一种多级流化床处理系统的实施方案,其使用级间的一个或多个输送通道,其能够以通过输送通道的较低压降有效地且可靠地进行操作。本发明的一些实施方案可能以十六分之一英寸(即0.0625英寸)或更低的ΔHm来操作。
用于控制级间混合的有效的级间分离(stage separation)的要求通常与低压降通道设计矛盾。因此,本发明提供了,在一些实施方案中,低压降输送通道,其仍然可能有效地限制级间的混合。
在提供多级流化床连续处理系统中待被克服的进一步的困难是在许多多级处理应用中,令人期望的是控制若干流化床固体的温度。全部的床可能被期望具有相同的温度或者可能需要级间的特定的温度曲线来满足在系统中进行的特定工艺的要求。这样的温度要求已经通常通过围绕构成各工艺级的容器壁提供加热或冷却来满足。然而,已知的加热或冷却方法,如围绕容器的管束或加热套,可能对于具有较大级数的多级系统来说变得过于复杂、笨重和昂贵。
因此,为解决或克服这些问题中的一个或多个,本发明提供了一种在工业应用中用于气固接触的连续多级流化床处理系统和方法,如附图的图5-12中所举例说明的系统实施方案。该系统可能包括大级数,如6或更多以至数百(级),并且可能以颗粒-颗粒为基础提供停留时间的优良的均匀性。
示于图5中的具体的系统实施方案是六十级连续处理系统,其中六十级是从进料输入点至排出点串联排列的,如图7中所示的。
参考图5-10,所举例说明的多级系统的实施方案具有底板10,其包括许多级容器12中的每一个的容纳壁的下段11以及许多输送通道18中的每一个的顶壁42和侧壁40。输送通道18在相邻级12之间的延伸并且形成连接顺序的级容器12的通路以便将固体从一个级容器12输送到另一个。输送通道18数目充足以便以期望的格局(pattern)将级容器12连接在一起。对于单一系列的级容器12,输送通道18的数目可以例如是比级容器12的数目小1。
底板10可能包括通常的平板,从此级容器12和输送通道18向上凸出。底板10可以由厚金属板或金属铸件或耐火材料制成整合的整体件或者可以具有另一种适当地实质(substantial)结构,并且可能,如果期望的话,包括系统的结构骨架,其为其它的系统元件提供了支撑。底板10的一种实施方案可以制造成复合体(complex),其包括级容器12的下段11和输送通道18,使用合适的切割设备,例如,水射流切割设备以便由合适的材料的单块板或片(slab)切割合适的开口、通道或其它形状。
在一些实施方案中,底板10的厚度可以为约25mm-约250mm(大约1-10英寸厚)。如果期望的话,底板10可以比这些尺寸更厚或者可以成形于各段(sections)或者组件或多部件中,其被固定在一起而形成结构单元并且任选地可以相互分开,如果期望的话。底板10的一些组件可以永久地固定在一起,通过焊接、铆接或者其它合适的方式,如果期望的话。底板10可以具有这些特征中相容那些的任何组合。
例如如图5中所示,底板10可以法兰-安装在充气室20之上,所述充气室20向级容器12提供了加压的流化气体。夹在充气室20和底板10之间的是流化气体分布器板22,其将流化气体分布到级容器12和输送通道18。
气体分布器板22在级容器12和输送通道18之下延伸并且支撑许多气体入口,其在所示的系统实施方案中可以是气体喷射喷嘴24,或鼓风口。通过气体喷嘴24将流化气体提供给级容器12和输送通道18,所述气体喷嘴24通过气体分布器板22与加压的容纳气体的充气室20相通。气体分布器板22可以被构造为服务于全部级容器12的共用的整合的整体构件,并且任选地可以是单块的,如果期望的话。或者,气体分布器板可以由许多单独的或者可分的组件构成,后者任选地可以被装配到整合的整体构件中以便使用。气体分布器板22可以由钢、铝合金或其它合适材料的连续薄板构成,或者可以由两个或更多个连接在一起的薄板构成。
在本发明的一种有用的实施方案中,气体分布器板22是可拆卸地可连接到底板10的。例如,充气罩31可以带有外围法兰25,其通过气体分布器板22用螺栓固定(bolt)而将充气罩和气体分布器板22连接到底板10,将气体分布器板22夹在充气罩31和底板10之间。通过将用螺栓固定的法兰打开并且使气体分布器板22和充气室20降低,气体分布器板22然后可以与底板10分离,从而提供了良好的至输送通道18的通路。
或者,其它合适的方式,例如铰链或枢轴,可以被提供,以便气体分布器板22能够容易地被打开,或者取出,以便提供至系统内部的通路来进行清洁和维护等等。在进一步备选的结构中,气体分布器板22和充气室20,作为单元或者单独地,相对于底板10来说是可滑动的,在水平方向中,例如在连接到底板10的轨道上。气体分布器板22和充气室20在一个方向中可能是可滑动的以便提供至某些输送通道18和级容器12的通路并且在相反方向上是可滑动的以便提供至其它输送通道18和级容器12的通路。
取出或打开气体分布器板22和充气室20的能力提供至输送通道18和级容器12的内部的方便的通路以便清除堵塞,用于日常清洁和维护以及其它目的。
令人想望地,气体喷嘴24以这样的格局排列,所述格局匹配许多级容器的下段11和输送通道18的内部的格局,并且其用于将流化气体进料到级容器12和输送通道18中。
气体喷嘴24的格局和与气体喷嘴24有关的任何其它变量特性可以被选择以便将流化固体维持在流化状态中,令人想望地具有流化的优良的均匀性,当流化固体从一个容器级12到另一容器级12并且通过输送通道18通过所述多级系统时。还令人想望地,气体分布器板22中的气体喷嘴24的格局是这样的,使得在级容器12和输送通道18的区域之外其全部不存在。在本发明的一种实施方案中,在单个级容器12之间的区域中或者在其周围的壁的附近(待描述的)不存在气体喷嘴24。
现在参考图9和11,这里所示的每一个气体喷嘴24包括具有颈部26和耐用的、任选实心(solid)的头部28的鼓风口。颈部26被垂直进料器通道27穿过并且头部28被一个或多个与进料器通道27相通的向下倾斜的径向分布器通道30穿过。气体通道30与中空的颈部26连接并且在气体喷嘴头部28的下侧上向外开放。任选地,气体通道30在数目上可以是2-6个并且可以围绕气体喷嘴头部28均匀分布。每一个气体喷嘴24通过分布器板22延伸并且通向充气室20而从充气室20接收流化气体。气体喷嘴24将所接收的气体排出到其所位于的相应的级容器12或输送通道18的底面(floor),任选地以多个方向,这根据气体通道30的数目和配置。气体喷嘴24的头部28令人想望地是坚固并且耐用的结构以至耐受运动的流化固体颗粒的恒久的磨擦而没有不可接受的损伤或损耗。
可以使用其它流化气体入口来代替气体喷嘴24,如果期望的话,如本领域普通技术人员所已知的或变得知晓的。例如,流化气体入口可以包括气体分布器板22中的简单的开口或穿孔。令人想望地,可以提供一些措施以便阻挡或阻隔开口或穿孔,以便防止固体通过其落下(如果没有气流的话),例如,螺栓(bolt)可以宽松地安装到每一个孔或穿孔中。
在本发明的一种实施方案中,气体喷嘴24彼此相对紧密地在正交网格上间隔,例如,相邻气体喷嘴的头部28之间的间隔不大于大约头部28的宽度。气体喷嘴24的一种可能的排列示于图12中。在图12中,能够看出每一个级容器12具有3x7气体喷嘴24的矩形网格,另外的较小的气体喷嘴24在级容器截面的曲线部分中在网格的每一端提供并且其它小的气体喷嘴24在每一个输送通道18中提供。每一个输送通道12,或一些输送通道12,可以具有两个或更多个气体喷嘴24或其它流化气体入口,如果期望的话,其被气体分布器板22的部分支撑,所述气体分布器板22提供了相应的输送通道18的底面。
如所述,气体分布器板22可以为级容器12并且还为输送通道18提供底壁或底面,其中气体喷嘴24向上凸出进入相应的级容器12和输送通道18中。在所举例说明的根据本发明的系统的实施方案中能够理解的是气体分布器板22在任何单个级容器12以外,跨越容器壁,在相邻级容器12之间的空间之下,在任何与单个级容器连接的输送通道之下并且在一个或多个相邻级容器之下延伸。然而,如果期望的话,可以使用气体分布器板22的其它结构。
充气室20包括加压气体室,其被充气罩31包围并且供给以来自气体供给管32的气体。充气室20在基本上分布器板22的全部区域之下延伸以便自由到达每一个气体喷嘴24的进料器通道27。如果期望的话,准备区(priming zone)34可以通过隔离壁36分隔开充气室20,以便在用固体填充下游的级容器12之前,维持启动期间在系统的第一容器级中的气体压力。任选地,准备区34可以具有其自己的气体供给管38。在本发明的一些实施方案(未示)中,充气室20被分段,每一段服务多个气体喷嘴24,供给一个或多个级容器12或输送通道18。
在本发明的一种实施方案中,充气室20具有足够的容积以便缓冲气体供需中的波动并且为气体喷嘴24提供恒压气源。
如图10中所最佳看出的,底板10被切掉而形成每一个级容器12的下段11和每一个输送通道18的侧部40和顶部42。如所示,每一个级容器下段11限定于垂直椭圆形的开口,其从一侧到另一侧通过底板10延伸。输送通道侧部40和顶部42限定于下段11中的矩形截面的通道,其开口向下。级容器12和输送通道18的各种形状是可能的,如对于本领域普通技术人员将是显而易见的。如所述或者暗示的,级容器下段11和输送通道18被气体分布器板22封闭。由气体分布器板22支撑的气体喷嘴24容纳在底板10的相应的被切掉的部分中。
输送通道18令人想望地,即使有的话,略微长于为逆向混合和顺向混合的有效控制所需的,并且还令人想望地是足够的长以便完全地容纳至少一个气体喷嘴24。输送通道18可以具有任何合适的高度。令人想望地,每一个输送通道18具有用于待处理的颗粒状固体的足够的高度以便溢出位于相应的输送通道18中的一个或多个气体喷嘴24。对于一个或多个输送通道18或者全部输送通道18的高度和/或其它尺寸来说,还可能有用的是这样的,使得容许通过位于相应的输送通道18中的气体喷嘴或入口24的流化气体冲击输送通道的顶部42并且横向地偏斜来促进通过输送通道18的固体的流动。在所给出的多级系统的实施方案中,全部输送通道18可以具有相似的尺寸,如果期望的话。
或者,在所给定的多级系统实施方案中,可以改变输送通道12的尺寸。在一种这样的多级系统的实施方案中,其可用于这样的方法,其中流化固体变得明显更密集,因为它们前进通过系统,例如由于挥发物的损失或浓集或两者,以较小的横截面积制造一些下游的输送通道12以便维持通过多级系统的流化固体的恒定的流速。可拆卸的通道插入物等可以在所选择的输送通道12中插入,从而降低用于一些方法的通道的横截面,并且对于其它方法来说,可以被取出,如果期望的话。
每一个级容器12进一步包括管状上段44,其与底板10的相应的下段11搭配并且,如果期望的话,能够在其根部(base)焊接,或者以其它方式附着到底板10的相应的下段11,而完成级容器12的多级阵列。上段44和下段11一起限定了所示的每一个级容器的尺寸和形状。如所示,级容器12全部具有相同的尺寸和形状。然而,级容器12可以具有不同的尺寸,或者不同的形状,或者不同的尺寸和不同的形状,如果期望的话。参考图10,每一个级容器12具有贯穿其高度的均一的横截面,其采取延长的椭圆形的形式,具有平滑地变圆的端部。在流化固体流动方向中这种具有内部平滑外形的端部的延长形状据信有助于多级系统的有效操作。
通常,期望暴露于运动颗粒状固体的多级系统的内表面具有平滑外形,其将不妨碍颗粒状固体的流动。此外,通常令人期望的是使用耐用的材料,其将不会由于运动颗粒状固体而过度腐蚀或磨损,并且其可以经受提高的处理温度,如果适当的话。对于本发明的一些实施方案可以使用不锈钢,并且铝或者其它合金还可以是有用的。
如图7所示,在附图中举例说明的多级系统的示范性实施方案包括一系列的三排平行的水平排的级容器12,每一排容纳20个级容器。六十个级容器12通过输送通道18连接在一起而为流化固体提供了弯曲的路径,从而从固体进料口46串联通过每一个级容器12流到固体排出口48。在图7中,为方便参考,级容器12顺序地从1至60编号,根据其中连接它们的流动顺序。
同样如图7中所示,输送通道18能够以与级容器12端部对齐或者横向地连接。在除图7所示以外的构造中,输送通道18能够以与一个级容器12端部对齐地并且相对于下一个级容器12横向地连接。根据本实施例和本公开内容,级容器的其它结构和数目对于本领域普通技术人员来说将是或者变得显而易见。例如,由于通过输送通道18的级容器12的不同互连,流动路径可以具有Y型构造,其中两个较小的流动路径并入单个较大的流动路径。
围绕该系列级容器12延伸的是外容纳壁50,其包围并且罩住级容器12的上段44。为便于连接到多级系统,容纳壁50可以带有分别围绕其顶和底周边的法兰52和54,或者可以具有其他适合的连接装置。底法兰54可以通过螺栓等连接到底板10。
容纳壁50的高度有益地可以被选择为等于级容器12的上段44的高度,以便位于容纳壁50顶部的密封板56可以针对于级容器12以及容纳壁50,使用一个或多个垫圈,如果期望的话,进行密封。密封板56,与容纳壁50、级容器12的上段44和底板10一起,限定了温度控制流体封装体58,其是为全部或者期望数目的级容器12所共用的。可以使用温度控制流体封装体58以便使加热或冷却气体或者液体围绕级容器12循环,从而控制级容器12的温度。温度控制流体,例如空气,可以被容许进入温度控制流体封装体58并且从温度控制流体封装体58排出,通过入口和出口(未示)来实现,对于加热气体入口-出口来说,所述出口被置于“低-高”,和/或对于冷却气体入口-出口来说,被置于“高-低”。温度控制流体封装体58可以被分为多个子区域,其可以被控制而具有子区域彼此之间的不同温度,如果期望的话。
所示的多级连续处理流化床系统包括在加热室密封板56顶部通过外围法兰64而安装的稀相室(freeboard chamber)60,所述外围法兰64可以用螺栓固定或者以其它方式固定到容纳容器50的顶法兰52。可以使用将稀相室60固定到所述系统的其它方式,如果期望的话。稀相室60提供了顶部罩子,其可以收集每一个级容器12所形成的尾气并且将其通过一个或多个气体排出口62来排出。
本发明的一种实施方案包括连续多级流化床处理系统,其具有为获得所处理的颗粒的期望均匀度的停留时间所需要的许多级。
在操作所举例说明的用于处理流化固体的多级系统的方法中,在将固体进料到系统中之前,将增压空气提供给充气室20和准备区34以便建立通过气体喷嘴24的流化空气流。此外,如果特别的处理温度或温度曲线将要被维持的话,容许加热或冷却气体进入温度控制气体封装体58,并且提供时间来进行系统的温度调节,如果必要的话。颗粒状固体原料,例如氧化铝粗砂粉末,然后通过固体进料口46被进料到系统中并且进入第一个级容器12,以预定的恒定体积速率,这与系统和原料的特性相关。
颗粒状固体滴向第一个级容器12的底面,其中它遇到来自气体分布器板22(构成级容器的底面)的该部分中的气体喷嘴24的向上的空气流。这种向上的空气流使得下降的颗粒状固体流化。当更多的颗粒状固体流入第一个级容器12时,通过流化固体的向上构建的床所施加的向下压力使得固体运动进入第一输送通道12。在第一输送通道18中,流体固体遇到来自输送通道18中的一个或多个气体喷嘴24的空气流,其维持流化并且防止通道堵塞。在第一个级容器12中流化固体床的流体静力状压力使得流化固体运动进入第一输送通道18,将来自输送通道18中的一个或多个气体喷嘴24的空气流导向下一个级容器12,由此促进流化颗粒状固体通过输送通道18运动到下一个级容器12中。输送通道18中的一个或多个气体喷嘴24还维持了颗粒状固体在其通过输送通道18运输期间的流化。
进入第二级容器12的颗粒状固体迅速地遇到自第二级容器12中的气体喷嘴24涌出的流化空气的向上流动,这将维持涌入第二级容器12的颗粒状固体的流化。通过第一输送通道18的颗粒状固体的连续流动在第二级容器12中形成了流化固体床,其提供了流体静力状压头而将进入并且通过第二输送通道18的颗粒状固体的流动移动到第三级容器12中。该过程在多级系统中通过全部的级容器12重复直到到达最后的级容器12,并且颗粒状固体的流动到达最后的级容器12并且从固体排出口48中涌出。
在启动后,可以到达如图6中所示的稳态,其中每一个级容器12中的流化固体床66的高度显示出沿颗粒状固体流动所穿过的级容器12的顺序的递减变化。一个级容器12和下一个之间在高度上的微分表现为使颗粒状固体流通过相连的输送通道18运动所需要的压力。
自然而然地,在每一个输送通道18中一个或多个气体喷嘴24的流化作用是有效的以便防止在通道中的堵塞,其可能破坏通过系统的颗粒状固体的有序流动。如果在通道堵塞仍然出现的情况下,能够停止所述过程,并且通过(螺栓)松开(unbolt)法兰25并且降低充气罩31和气体分布器板22使得远离底板10,能够清除堵塞,这提供至输送通道18的优良的通路而清除了一种或多种堵塞。如果将需要常规或应急维修或者其它目的时,同时提供了至级容器12的内部的通路。
有效的通道设计可以有益于使制造具有许多级容器的系统是可行的。例如,使用六十级系统,存在着必须可靠工作的59个通道。任何单个通道的故障可能使得处理作业线停车,这对于高容量(volume)处理设备来说可能是高成本的。
以下非限制性的实施例描述了颗粒状固体处理方法的一种实施方案,其可以在多级系统上利用,如附图的图5-12中举例说明的。
实施例:干燥氧化铝
对于用于减少挥发物(例如水)的干燥氧化铝的方法的处理规范要求白色氧化铝产品的颗粒(平均粒度为120微米)被加热到250℃的温度并且在该温度保持1小时。更具体地说,质量控制规范要求氧化铝被加热到250℃达至少40分钟,并且不大于80分钟。
这一过程在60级系统上进行,其中每一个级容器12的截面尺寸为约102mm×约305mm(约4英寸×12英寸)并且高度为约1143mm(约45英寸)。将级容器连接在一起的59个输送通道18每一个具有矩形的横截面形状:约38mm(约1.5英寸)宽和约44mm(约1.75英寸)高并且长度为约25mm(约1.0英寸)。每一个输送通道18容纳两个流化气体喷嘴24以在通道中提供优良的流化并且以设计产品流动速率产生低压降。
在将产品进料到多级系统中之前,已加热的空气被容许进入温度控制气体封装体58并且容许系统贯穿级容器12建立250℃的温度。然后将白色颗粒状氧化铝产品进料到60级系统的第一级中,体积流动速率被控制到3780lbs/hr。
在稳态下,系统的流化床水平是这样的,在编号为一(1)的级容器中在进料点处为约744mm(约29.3英寸),在编号为60的级容器中在排出点处的水平为约521mm(约20.5英寸)。从一个级容器12到下一个存在着流化床高度的渐进下降,如图7中所示的。在第一和最后一级容器之间的床高度差,即约224mm(约8.8英寸),的流化固体,可以被理解为表明在跨越连接60个级容器12的59个输送通道18上所存在的总压降。将该压降除以输送通道的数目得到约3.8mm(约0.15英寸)的流化床当量压降/输送通道的数字。这是可归因于本发明特征的令人惊讶地低的数字,例如,将流化气体注入输送通道18,以及或许还有,级容器12的横截面形状。在没有输送通道气体入口24的情况下,贯穿其长度具有光滑底面的输送通道18,代替输送通道气体入口24,压降被预期为是基本上更高的。
所述尺寸提供了在流化床水平的顶部和级容器12的顶部之间的稀相(freeboard)高度,其从在编号为1的级容器中的约406mm(约16英寸)增加到在编号为60的级容器中的约622mm(24.5英寸)。
每一级中的平均流化床体积为约1,980立方厘米(约0.70立方英尺)。
流过所述单元的全部氧化铝颗粒群的平均停留时间是1小时。在所述的多级系统中在约3.35米(约11.0英尺)/分钟的空气流化速率下流化氧化铝的体积密度(bulkdensity)为约1442千克/立方米(约90lbs/立方英尺)。
为测定所处理的氧化铝颗粒的停留时间分布,借助于在3780lbs/小时的恒定的进料速度下并且在稳态条件下操作的单元,将一批35lbs的与白色颗粒相同尺寸形状和重量的棕色氧化铝颗粒快速地进料到编号为1的级容器中,同时白色氧化铝的进料延续并且对于混合物来说,维持3780lbs/小时的恒定的进料速度。在排出物流中的棕色颗粒输出的级分,其可以通过色谱法来测定,给出了在所用的处理条件下进料到所述单元的颗粒群的停留时间分布。
通过这种方法可获得的一些结果示于图13中,如在图4中的,实际的停留时间在横坐标上绘制成平均停留时间的比例,而纵座标被归一化为曲线下的面积以便为单位一(unity),使得全部群的停留时间是1.0。因此,图13中所示的图的横坐标是颗粒群所经历的1小时平均停留时间的级分。该图的纵座标是比例因子,其给出了等于单位一(unity),即全部群的曲线下的面积。停留时间的两个值之间的曲线下的面积是停留时间在该两个值之间的全部群的级分。
图13中所示的两幅图分别代表了对于60级系统和85级系统的理想化的数学模型所获得的输出。令人惊讶地,在上述测试中的布朗颗粒输出的级分分析,可以产生数据点,其全部位于这两幅图之间,表明实际的60级单元的效率略高于由理论研究所期望的。虽然本发明不局限于任何特定的理论,这种有用的发现可能是可归因于单个级容器12的特别的椭圆形几何形状和使用气体喷嘴24将流化气体注入输送通道18。
如果期望的话,通过使用具有较大级数的多级系统,可以提高停留时间均匀性,如可以由图14中所理解的。
在图14中,如在图4和13中的,实际的停留时间在横坐标上绘制成平均停留时间的比例,而纵座标被归一化为曲线下的面积以便为单位一(unity),使得全部群的停留时间是1.0。图14显示对于其中级容器数目N等于10、20、60和120级的情况的模拟-确定的停留时间图。从该图中可以看出,在120级情况中,大于80%的全部颗粒群(81.6%)处于正负20%的平均停留时间之间。对于其它级数,本领域普通技术人员可以形成类似的图,使得能够为特定的工业、商业或研究应用选择具有合适级数的本发明的多级系统实施方案。
例如,多级系统可以具有至少约15个级容器;约40个级容器-约500个级容器;约100个级容器-约200个级容器;约50个级容器-约70个级容器;或者约80个级容器-约200个级容器,并且本发明的方法可以在具有这样数目的容器的系统中进行。
如可以由本公开内容理解的,本发明的多个实施方案可以具有或可以提供以下段落中描述的特征或益处中的一个或多个。
由耐用的、整合的底板,如底板10,制造级容器12的下段和输送通道18,可能是经济的并且可能便于彼此相对地精确定位多级系统的单个级以及相对于级容器12精确定位输送通道。将底板10制造成整合的或单块单元有助于保证在处理系统的使用期限期间维持级容器12和输送通道18的适当的空间关系。这些措施可能全部有助于根据本发明的高容量及其他实施方案的多级系统的有效性。
使用气体分布器板22,以及合适格局的流化喷射喷嘴24,称为“鼓风口”,服务于级容器以及输送通道,可以获得优良的固体流化特性,这便于通过系统的颗粒状固体的一致的通道。
因为在通道排出处的气体压力可能低于在通道入口处的气体压力,输送通道18中的流化气体可能撞击输送通道的顶部并且在产品通过通道的流动的方向中转向,这促进了输送通道的可靠操作并且降低了由于固体颗粒造成的通道的可能的堵塞或其它堵塞。令人惊讶地,在本发明的一些实施方案中,一个或多个气体喷嘴24可以凸出进入通过通道的固体流动路径,而没有引起通道阻塞或堵塞,因为这可以通过来自输送通道18中的一个或多个气体喷嘴24的流化气体的流动来防范。
通过(螺栓)松开气体分布器板22与底板法兰25,将气体分布器板22与系统分开,或者将其打开,的能力提供了至全部输送通道18的方便的通路以便进行清洁和维护。此外,底板10能够使用这样的几何结构,其充分地将级容器12彼此分开,以至允许围绕级容器的加热或冷却介质的循环,这提供给级容器12优良的传热条件并且便于控制级容器中的处理温度,使得能够从第一至最后一级容器12来维持期望的温度曲线。
本发明的一些实施方案提供了技术上和经济上可行的用于处理颗粒状固体的多级方法,其可以使用许多级,例如,20、60、120或数百级,用于使用颗粒状固体和气相之间的相互作用的工艺。本发明的这种实施方案,有时候,可以提供在多级反应器中的颗粒群的停留时间的优良的均匀性和高品质输出。
本发明可以提供其它益处。例如,本发明的方法和系统的有用的实施方案可以可靠地将流化固体从一个级容器输送到下一级,其中在输送期间压降低。本发明的进一步实施方案可以提供至将级容器连接在一起的许多输送通道的方便的通路而进入连续处理系统,以便允许迅速的清洁或维护或这两者,如果一个或多个输送通道未能有效操作的话。
另外,本发明提供了一种实施方案,其中级容器可以安装在系统封装体中以便允许通过在共用的区域或区中的气体循环来方便且受控的加热或冷却级容器。更进一步,本发明的实施方案提供了用于在多级流化固体连续处理系统中获得至许多级中的每一个的方便的通路的方法和机制,以便清洁、洗涤、排泄和维护级容器和输送通道、分布器板和充气室,如果使用的话。
根据本发明的多级系统的实施方案可以用于处理各种可以用气体流化的颗粒状形式的固体材料。例如,多级系统实施方案可用于连续干燥、或加热、或者加热和干燥处理需要具有优良的停留时间均匀性的时间-温度处理史的敏感材料。
一些通常已经需要反复的分批处理以便满足质量标准的产品可以使用本发明的多级流化床系统实施方案连续地进行处理。
本发明的一些有用的实施方案可以提供低热量损失和优良的能量效率,高产品处理量,和优良的停留时间的均匀性。可以使用本文中所述的新的输送通道设计以便降低或消除颗粒的分流和阻隔(holdback),这可能对停留时间均匀性产生不利影响。
本发明包括多级系统流化床处理实施方案,其以价值高效的机械设计方式包括10-200个容器级,或者其它期望数目的级,所述设计通过使用可拆卸的气体分布器板,或其它类似的措施,可以提供清洁系统的优良的通路以便产品转换或日常维修。
除包括水平布置排列的级容器12的多级系统流化床处理的所述实施方案外,应当理解的是级容器可以具有这样的底部,其沿颗粒状固体流动的方向倾斜,或者一个容器能够相对于另一个纵向移动,以便促进通过系统的重力流动。
上述具体实施方式的说明应当根据并且结合前述背景技术和发明内容的描述来阅读理解,其中关于实施本发明的最佳方式,或者关于本发明的变体、备选方案或有用的实施方案的部分或全部信息也可以被阐述或建议,如将是对本领域技术人员显而易见的。如果在本说明书中在所记载的发明说明中所用的术语的含义与通过作为参考从其它文献中引入的材料中的用法看起来冲突的情况下,意图本文中使用的含义为准。
贯穿说明书,过程(处理、方法等)被称作具有、包括或包含特定的过程(处理、方法等)步骤,预期根据本发明的过程(处理、方法等)还可以基本上由所述的过程(处理、方法等)步骤组成或者由所述的过程(处理、方法等)步骤组成。应当理解的是,步骤的顺序或者进行某些行动的顺序是不重要的,只要本发明保持可操作性。此外,两个或更多个步骤或行动可以同时进行。
虽然以上已经描述了本发明的示范性实施方案,当然应当理解的是许多和多种变体对于本领域技术人员来说是显而易见的,或者参看上述说明描述,当技术发展时可以变得显而易见。这样的变体预期在本说明书中所公开的一种或多种发明的精神和范围内。
Claims (8)
1.一种用于连续处理流化颗粒状固体的多级系统,该系统包括:
(a) 并排排列的至少20个级容器(12),每一个级容器(12)包括:
(i) 用于容纳流化固体的容纳壁(50);
(ii) 用于流化固体的固体入口;
(iii) 用于流化固体的固体出口;
(iv) 用于流化气体的至少一个气体入口(24);和
(v) 用于流化气体的气体出口;
(b) 围绕每一个级容器(12)延伸的容积以便接收用于控制相应级容器(12)中的流化固体的温度的温度控制流体;
(c) 至少一个输送通道(18),该输送通道或者每一个输送通道(18)在两相邻级容器(12)之间连接以便允许在两相邻级容器(12)之间运输流化固体;和
(d) 跨越所有级容器(12)的底部延伸的并且形成所有级容器(12)的底部并且支撑通往全部级容器(12)的气体入口(24)的共用的整合的气体分布器板(22),所述气体分布器板(22)与流化气体供给源是可相通的并且包括至少两个级容器(12)的流化气体入口,其中所述整合的气体分布器板(22)形成所述至少一个输送通道(18)的底部并且具有向上凸出进入相应的级容器(12)和输送通道(18)中的气体喷嘴;
(e)封装围绕级容器(12)的容积的温度控制流体封装体,其被分成多个可控的子区域以便子区域之间具有不同温度;和
(f)整体的底板(10),包括每一个级容器(12)容纳壁的下部(11)并且包括所述输送通道(18)或每一个输送通道(18)的顶部(42)和侧壁(40)。
2.一种用于连续处理流化颗粒状固体的多级系统,该系统包括:
(a) 并排排列的至少20个级容器(12),每一个级容器(12)包括:
(i) 用于容纳流化固体的容纳壁(50);
(ii) 用于流化固体的固体入口;
(iii) 用于流化固体的固体出口;
(iv) 用于流化气体的至少一个气体入口(24);和
(v) 用于流化气体的气体出口;
(b) 至少一个输送通道(18),该输送通道(18)或者每一个输送通道(18)在两相邻级容器(12)之间连接以便允许在两相邻级容器(12)之间运输流化固体;
(c)围绕每一个级容器(12)延伸的容积以便接收用于控制相应级容器(12)中的流化固体的温度的温度控制流体;
(d) 跨越所有级容器(12)的底部延伸的并且形成所有级容器(12)的底部并且支撑通往全部级容器(12)的气体入口(24)的共用的整合的气体分布器板(22),所述气体分布器板(22)与流化气体供给源是可相通的并且包括至少两个级容器(12)的流化气体入口,其中至少一个输送通道(18)包括至少一个用于流化气体的输送通道气体入口(24),其中所述整合的气体分布器板(22)形成所述至少一个输送通道(18)的底部并且具有向上凸出进入相应的级容器(12)和输送通道(18)中的气体喷嘴;
(e)封装围绕级容器(12)的容积的温度控制流体封装体,其被分成多个可控的子区域以便子区域之间具有不同温度;和
(f)整体的底板(10),包括每一个级容器(12)容纳壁的下部(11)并且包括所述输送通道(18)或每一个输送通道(18)的顶部(42)和侧壁(40)。
3.根据权利要求2的多级系统,其中级容器(12)在一系列平行排中排列,其中输送通道(18)被设置成提供通过所述系列的级容器(12)的流化固体的弯曲的流动路径并且其中输送通道(18)的数目比级容器(12)的数目小1。
4.根据权利要求2的多级系统,其中该系统包括至少50个并排排列的级容器(12);其中所述至少一个输送通道(18)包括至少一个允许流化气体直接进入每一个输送通道(18)的输送通道气体入口(24),其中气体分布器板(22)形成全部级容器(12)和输送通道(18)的底部并且包括全部级容器(12)和输送通道(18)的气体入口,所述气体分布器板(22)任选是单块的。
5.根据权利要求2的多级系统,其中所述气体分布器板(22)在所述整体的底板(10)之下延伸并且密闭级容器(12)和输送通道(18)的底部,所述气体分布器板(22)任选可拆卸地可连接到所述整体的底板(10)。
6.根据权利要求2的多级系统,其中所述气体供给源包括在至少两个级容器(12)之下延伸的充气室和至少一个输送通道(18),以便为气体入口供给流化气体,其中每一个容器气体入口和输送通道气体入口(24)能与充气室相通从而从充气室接收流化气体。
7.根据权利要求2的多级系统,其包括尾气收集器,其在所述每一个级容器(12)上方延伸来从每一个级容器流化气体出口接收排出多级系统的废气。
8.根据权利要求2的多级系统,其中所述气体分布器板(22)包括至少一个输送通道气体入口(24)。
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