一种流化床反应器
技术领域
本发明涉及化工生产过程中气-固非均相反应设备技术领域,具体而言,本发明涉及一种流化床反应器。
背景技术
流化床反应器是一种利用气体或液体通过颗粒状固体层而使固体颗粒处于悬浮运动状态,并进行气固相反应过程或液固相反应过程的反应器。在用于气固系统时,又称沸腾床反应器。流化床反应器在现代工业中的早期应用为20世纪20年代出现的粉煤气化的温克勒炉(见煤气化炉);但现代流化反应技术的开拓,是以40年代石油催化裂化为代表的。目前,流化床反应器已在化工、光伏、石油、冶金、核工业等部门得到广泛应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种流化床反应器,以解决介质(如硅粉)沉积在反应器内壁,导致反应不完全以及给设备造成磨损的缺点。
为实现本发明目的,采用的技术方案为:一种流化床反应器,包括反应腔和位于反应腔下端的底面进气结构,其特征在于:至少还包括在反应腔四周设有进气腔,靠近反应腔的进气腔内壁设有多个倾斜设置的导流板,进气腔内壁在其与每个导流板连接处的下方设有一个以上的透气孔,且透气孔连通进气腔和反应腔。
进一步地,流化床反应器包括反应器罐体;所述反应器罐体内设有夹套式筒体结构,夹套式筒体结构包括外筒体和内筒体,外筒体与内筒体之间形成进气腔,夹套式筒体结构设置有连通进气腔的第一进气管;所述内筒体内形成反应腔。
进一步地,所述外筒体上端与反应器罐体内上端密封连接,外筒体下端与反应器罐体内下端密封连接。
进一步地,所述反应器罐体上端开设有连通反应腔的进料口;所述反应器罐体设有伸入反应腔的温度计。
进一步地,所述反应器罐体外设有均匀多个微波发生器,微波发生器与反应器罐体外壁之间设有微波谐振腔体,微波发生器与微波谐振腔体之间设有微波导管。
进一步地,所述微波谐振腔体为能全反射微波的材料,如不锈钢。
进一步地,所述外筒体和内筒体均为可透性材料。
进一步地,所述底面进气结构包括位于内筒体下部的倒锥形气体分布器和位于反应器罐体底部设有产品出料管;所述产品出料管的上端穿过倒锥形气体分布器的底部伸入反应腔内。
进一步地,所述倒锥形气体分布器的外圆面与内筒体的内圆面密封接触配合,倒锥形气体分布器中部开设有产品出料管穿过的通孔。
进一步地,所述倒锥形气体分布器为空腔结构,倒锥形气体分布器的内表面开设有多个与空腔连通的通气孔;所述倒锥形气体分布器的下部外表面连接有第二进气管,且第二进气管与空腔连通。
进一步地,所述第二进气管和第一进气管均伸出反应器罐体。
采用本发明具有如下优点:
本申请通过在反应腔四周设置进气腔,使一部分工艺气体进入进气腔内,并沿导流板改变角度,向上倾斜穿过透气孔吹入反应腔内,从而避免了介质沉积在反应器内壁,导致反应器磨损的情况。
附图说明
图1是本发明提供一种流化床反应器的示意图;
图2是倒锥形气体分布器的结构示意图;
图3是导流板的结构示意图;
图4是夹套式筒体结构的结构示意图。
图中:1-透气孔,2-反应腔,3-第二进气管,4-第一进气管,5-进料口,6-温度计,7-夹套式筒体结构,8-导流板,9-产品出料管,10-微波谐振腔体,11-微波发声器,12-微波导管,13-反应器罐体,14-倒锥形气体分布器,71-外筒体,72-内筒体,73-第一进气口,74-进气腔,141-空腔,142-通气孔,143-通孔,144-第二进气口。
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,对本发明进一步详细说明。显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作,因此其不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;当然的,还可以是机械连接,也可以是电连接;另外的,还可以是直接相连,也可以是通过中间媒介间接相连,或者可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1
如图1、3和4所示,本发明提供的一种流化床反应器,包括反应腔2和位于反应腔2下端的底面进气结构;所述反应腔2四周设有进气腔,靠近反应腔2的进气腔内壁设有多个倾斜设置的导流板8,进气腔内壁在其与每个导流板8连接处的下方设有一个以上的透气孔1,且透气孔1连通进气腔和反应腔2。透气孔1与对应的导流板8的高端靠近,导流板8起到将工艺气体向上倾斜引流到透气孔1内。
流化床反应器包括反应器罐体13;所述反应器罐体13内设有夹套式筒体结构,夹套式筒体结构包括外筒体71和内筒体72,外筒体71与内筒体72之间形成进气腔74,夹套式筒体结构设置有连通进气腔74的第一进气管73;所述内筒体72内形成反应腔2。导流板8沿内筒体72到外筒体71向下倾斜设置,且导流板8与内筒体72形成的夹角为0-90°,优选其夹角为30°。通过导流板8的作用可实现工艺气体倾斜向上吹,从而使介质(硅粉)保持悬浮。
导流板8也可以做成整体式锥形导流板套设在内筒体72外壁,且沿内筒体72由上到下设置多个。
外筒体71上端与反应器罐体13内上端密封固定连接,外筒体71下端与反应器罐体13内下端密封固定连接。外筒体71的截面为U形状,内筒体72的截面为U形状,内筒体72的上端与反应器罐体13内上端密封固定连接。外筒体71下端开设有第一进气口73,第一进气管4上端穿过第一进气口73伸入进气腔74内;反应器罐体13上端开设有连通反应腔2的进料口5。
工作原理:
工艺气体通过第一进气管4进入进气腔74内,并向上运动,当撞击到沿导流板8后改变方向,沿导流板8向上倾斜运动,同时穿过透气孔1吹入反应腔2内,使反应腔2内的介质避免沉积在内筒体72内壁,导致内筒体72磨损的情况。
实施例2
如图1、3和4所示,本实施例与上述实施例区别在于,所述反应器罐体13设有伸入反应腔2的温度计6;所述反应器罐体13外设有均匀多个微波发生器11,微波发生器11与反应器罐体13外壁之间设有微波谐振腔体10,微波发生器11与微波谐振腔体10之间设有微波导管12;所述微波谐振腔体10为能全反射微波的材料,如不锈钢;所述外筒体71和内筒体72均为可透性材料。
大多数的流化床内的反应都是在较高的温度和压力下进行的,反应介质通常也存在腐蚀性。因此通用的流化床内气固分离器要求具有较好的化学耐受性、较高的温度使用范围、较高的压力使用范围。目前使用流化床反应器加热均匀性差,尤其是大尺寸的流化床反应器而言,加热效率低,且由于加热元件温度比气相温度和固体颗粒温度高,使得在加热元件上发生反应,最终会导致加热效率低。
本申请可采用一组或多组微波源(微波发生器11)从而实现大功率微波谐振,微波在微波谐振腔体10内反射,使微波分布也就越均匀。这样,不仅对电源配备要求降低,而且可采用简单的风冷系统实现冷却。微波发生器11成本较低,且失效后更换成本低廉。
工作原理:
微波发生器11产生的微波通过微波导管12进入微波谐振腔体10,经过微波谐振腔体10的内腔形成谐振,该谐振穿过反应器罐体13、外筒体71和内筒体72进入反应腔2内对固体颗粒加热,使固体颗粒的反应温度升高,从而发生反应。同时通过温度计6检测、反馈反应腔2内的温度,从而更好的控制反应腔2内的温度。
实施例3
如图1和2所示,本实施例与上述实施例区别在于,所述底面进气结构包括位于内筒体72下部的倒锥形气体分布器14和位于反应器罐体13底部设有产品出料管9;产品出料管9的上端穿过倒锥形气体分布器14的底部伸入反应腔2内;所述倒锥形气体分布器14的外圆面与内筒体72的内圆面密封接触配合,倒锥形气体分布器14中部开设有产品出料管9穿过的通孔143,产品出料管9外表面与通孔143内壁接触配合,产品出料管9的上端与通孔143的上端平齐。
倒锥形气体分布器14为空腔结构,倒锥形气体分布器14的内表面开设有多个与空腔141连通的通气孔142;所述倒锥形气体分布器14的下部外表面连接有第二进气管3,且第二进气管3与空腔141连通;倒锥形气体分布器14的下部外表面开设有第二进气口144,第二进气管3上端穿过第二进气口144伸入空腔141内;所述第二进气管3和第一进气管4均伸出反应器罐体13。
工作原理:
工艺气体通过第二进气管3进入倒锥形气体分布器14的空腔内,通过倒锥形气体分布器14内表面上的多个通气孔142将工艺气体在反应腔底面2均匀向上吹,从而使反应腔2内整个底面的介质都可以实现快速反应。
实施例4
如图1-4所示,本发明提供的一种流化床反应器,包括反应腔2和位于反应腔2下端的底面进气结构;所述反应腔2四周设有进气腔,靠近反应腔2的进气腔内壁设有多个倾斜设置的导流板8,进气腔内壁在其与每个导流板8连接处的下方设有一个以上的透气孔1,且透气孔1连通进气腔和反应腔2。透气孔1与对应的导流板8的高端靠近,导流板8起到将工艺气体向上倾斜引流到透气孔1内。
流化床反应器包括反应器罐体13;所述反应器罐体13内设有夹套式筒体结构,夹套式筒体结构包括外筒体71和内筒体72,外筒体71与内筒体72之间形成进气腔74,夹套式筒体结构设置有连通进气腔74的第一进气管73;所述内筒体72内形成反应腔2。导流板8沿内筒体72到外筒体71向下倾斜设置,且导流板8与内筒体72形成的夹角为0-90°,优选其夹角为30°。导流板8也可以做成整体式锥形导流板套设在内筒体72外壁,且沿内筒体72由上到下设置多个。
外筒体71上端与反应器罐体13内上端密封固定连接,外筒体71下端与反应器罐体13内下端密封固定连接。外筒体71的截面为U形状,内筒体72的截面为U形状,内筒体72的上端与反应器罐体13内上端密封固定连接。外筒体71下端开设有第一进气口73,第一进气管4上端穿过第一进气口73伸入进气腔74内;反应器罐体13上端开设有连通反应腔2的进料口5。
反应器罐体13设有伸入反应腔2的温度计6;所述反应器罐体13外设有均匀多个微波发生器11,微波发生器11与反应器罐体13外壁之间设有微波谐振腔体10,微波发生器11与微波谐振腔体10之间设有微波导管12;所述微波谐振腔体10为能全反射微波的材料,如不锈钢;所述外筒体71和内筒体72均为可透性材料。
本申请可采用一组或多组微波源(微波发生器11)从而实现大功率微波谐振,微波在微波谐振腔体10内反射,使微波分布也就越均匀。这样,不仅对电源配备要求降低,而且可采用简单的风冷系统实现冷却。微波发生器11成本较低,且失效后更换成本低廉。
底面进气结构包括位于内筒体72下部的倒锥形气体分布器14和位于反应器罐体13底部设有产品出料管9;产品出料管9的上端穿过倒锥形气体分布器14的底部伸入反应腔2内;所述倒锥形气体分布器14的外圆面与内筒体72的内圆面密封接触配合,倒锥形气体分布器14中部开设有产品出料管9穿过的通孔143,产品出料管9外表面与通孔143内壁接触配合,产品出料管9的上端与通孔143的上端平齐。
倒锥形气体分布器14为空腔结构,倒锥形气体分布器14的内表面开设有多个与空腔141连通的通气孔142;所述倒锥形气体分布器14的下部外表面连接有第二进气管3,且第二进气管3与空腔141连通;倒锥形气体分布器14的下部外表面开设有第二进气口144,第二进气管3上端穿过第二进气口144伸入空腔141内;所述第二进气管3和第一进气管4均伸出反应器罐体13。
工作原理:
将种子颗粒(介质)通过反应器罐体13的进料口5投入反应腔2的下部,将混合后的工艺气体通过第二进气管3和倒锥形气体分布器后均匀进入反应腔2内;同时通过第一进气管4进入进气腔的工艺气体在导流板8的作用下通过透气孔1进入反应腔2内,微波发生器11产生的微波通过微波导管12进入微波谐振腔体10,经过微波谐振腔体10的内腔形成谐振,该谐振穿过反应器罐体13、外筒体71和内筒体72进入反应腔2内对固体颗粒加热,使固体颗粒的反应温度升高,达到反应温度后,反应腔2的固体颗粒与工艺气体发生化学反应,反应后的产物沉积在颗粒种子表面,种子不断长大至产品颗粒,最终产品颗粒通过产品出料管9进行收集。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。