CN114749113A - 将磁稳定流化床中颗粒采出再生并返还的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了将磁稳定流化床中颗粒采出再生并返还的方法，主要步骤如下：1)磁稳定流化床中气固逆流接触，气体A在向上运动的过程中得到处理并从顶部排出，颗粒在向下运动的过程中逐渐失活/饱和；2)磁稳定流化床的下部，失活/饱和后的颗粒通过下部孔口流入上行床；3)上行床的底部通入气体B对颗粒进行再生处理，床层处于磁控鼓泡状态，产生的尾气从顶部排出；4)在上行床的上部，再生后的颗粒通过上部孔口以溢流的形式返回到磁稳定流化床中。该方法工艺流程简单，所需设备结构紧凑、投资成本较小、操作灵活，可将磁稳定流化床中失活/饱和后的颗粒连续不断地采出进行再生，同时将再生后的颗粒返还，确保了气体A处理的连续性。
Description
技术领域
本发明涉及流化床反应器技术领域，尤其是一种将磁稳定流化床中颗粒采出再生并返还的方法。
背景技术
鼓泡流化床常用于处理气体和颗粒群之间的接触操作，然而当操作气速超过颗粒群的最小鼓泡速度后，多余的气体会以气泡的形式短路穿过床层，导致气固接触状况不佳，气体的单程转化率较小。
当鼓泡流化床中的床料为磁性颗粒或其与非磁性颗粒组成的二元混合物时，磁场常用来抑制气泡的生成，创造了著名的磁稳定流化床。图1为美国专利US4115927报道的磁稳定流化床，图1中1为磁稳定流化床的气体出口，2为磁稳定流化床的床体，3为气体分布板，4为风室，5为气体入口，6为用于产生轴向均匀磁场的赫姆霍兹线圈。磁稳定流化床兼具了传统固定床和流化床的许多优点(可以和流化床那样使用小颗粒而无需担心床层压降过高的问题；气固接触效率可以和固定床中相当)，特别适用于处理气体和颗粒之间的接触操作。
然而，在将磁稳定流化床应用到气体的催化转化、吸附分离以及过滤除尘等过程时，床中颗粒会逐渐失活/饱和，影响气体处理的连续性。如何将这些失活/饱和之后的颗粒采出再生，同时将再生后的颗粒返仍然是一个亟待解决的关键瓶颈问题，对推进磁稳定流化床的工业应用至关重要。
目前，主要使用提升管将磁稳定流化床中的颗粒采出再生并将再生后的颗粒返还到磁稳定流化床中。图2为美国专利US4247987发明的磁稳定稀-密相循环流化床，图2中1是颗粒再生所使用的提升管，2是气体分布器，3是提升管风室，4是再生用气体B的入口，5是底部返料通道，6是待处理气体A的入口，7是磁稳定流化床的风室，8是磁稳定流化床，9是用于产生轴向均匀磁场的赫姆霍兹线圈，10是处理后气体A的出口，11是旋风分离器，12是气体B的出口。磁稳定流化床作为下行床，颗粒整体上向下运动，待处理的气体A向上运动；在磁稳定流化床的下部，颗粒通过下部通道进入提升管，在气体B的夹带下并流向上运动并得到再生，提升管中颗粒处于稀相流化状态；再生后的颗粒被旋风分离器从气流中分离下来并返还到磁稳定下行床中。该方法可以将磁稳定流化床中失活/饱和之后的颗粒采出进行再生，并将再生后的颗粒返还到磁稳定流化床中，有效保证了气体A处理的连续性。然而，这种方法具有如下缺点：1)瘦高的提升管使得整个设备大型化，磁稳定流化床原本结构紧凑的优点不复存在，投资成本较高；2)提升管中颗粒处于稀相流化状态，固含率较低(<10％)，并且颗粒在提升管中的停留时间很短，不便于对颗粒的再生过程进行调控；3)颗粒和提升管以及旋风分离器的内壁之间磨损严重，不利于长周期运转；4)颗粒磨损产生的细粉会增加气体B和A的后续除尘负荷，增加环境污染的风险。
总而言之，迄今为止，仍没有一种方法可以在维持磁稳定流化床紧凑结构的基础上，将失活/饱和后的颗粒连续采出再生并将再生后的颗粒返还，严重限制了磁稳定流化床的工业应用。
发明内容
本发明的目的即在于解决上述技术难题，提出一种所需设备紧凑、投资成本小、操作灵活的方法，将磁稳定流化床中失活/饱和后的颗粒连续采出再生，并将再生后的颗粒返还到磁稳定流化床中。
为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：将磁稳定流化床中颗粒采出再生并返还的方法，包括如下步骤：1)磁稳定流化床中气固逆流操作，气体A在向上运动的过程中得到处理并从顶部排出，颗粒在向下运动的过程中逐渐失活/饱和；2)磁稳定流化床的下部，失活/饱和后的颗粒通过下部孔口流入上行床；3)上行床下部通入气体B对颗粒进行再生处理，床层处于磁控鼓泡流化状态，产生的尾气从上行床的顶部排出；4)在上行床的上部，再生后的颗粒通过上部孔口以溢流的形式返回到磁稳定流化床中，在向下运动的过程中再次参与气体A的处理过程。
进一步地，磁稳定流化床中气固逆流接触，气体A向上运动，颗粒向下运动。
进一步地，颗粒再生所使用的上行床也处于磁场之中，和磁稳定流化床紧贴放置，两床的上部和下部设有直接联通的上部孔口和下部孔口。
进一步地，颗粒在上行床中处于磁控鼓泡流化状态。
进一步地，上行床中气体B的表观速度高于磁稳定流化床中气体A的表观速度，前者的床层密度小于后者的床层密度，此密度差异推动颗粒在两床之间循环流动。
进一步地，磁稳定流化床下部的压力大于上行床下部的压力，此压差推动磁稳定流化床中失活/饱和后的颗粒经过下部孔口流入上行床。
进一步地，上行床中的料面高于磁稳定流化床中的料面高度，在上行床的上部，再生后的颗粒以溢流的形式通过上部孔口返回到磁稳定流化床中。
进一步地，所述磁稳定流化床中，床料可使用磁性颗粒或可使用磁性和非磁性颗粒组成的二元混合物。
本发明的有益效果为：可以将磁稳定流化床中失活/饱和后的颗粒连续采出再生，并将再生后的颗粒返还到磁稳定流化床中，有效地保证了气体A处理的连续性。相比于现有的技术方案，本发明提出的方法具有如下优点：1)所需设备维持了磁稳定流化床结构紧凑的优点，投资成本较小；2)上行床中的固含率更高，颗粒在上行床中的停留时间更长，便于灵活调节颗粒的再生程度；3)颗粒和设备内壁之间的磨损较小，有利于实现长周期运转；4)颗粒磨损产生的细分量较少，不会增加气体A和B的后续除尘负荷，减少环境污染。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为美国专利US4115927发明的磁稳定流化床。
图2为美国专利US4247987提出的磁稳定稀-密相循环流化床。
图3为本发明提出的磁稳定双密相循环流化床。
图4为对于磁稳定双密相循环流化床，上行床和磁稳定流化床中压力的轴向分布。
具体实施方式
为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。应当注意，附图中所示的部件不一定按比例绘制。本发明省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本发明。
下面结合附图3对本发明方法做进一步说明：
图3是实现本发明方法的一套装置，1是上行床中气体B的出口，2是用于产生轴向均匀磁场的赫姆霍兹线圈，3是上行床，4是上行床的风室，5是上行床中气体B的入口，6是气体分布板，7是磁稳定流化床中气体A的入口，8是磁稳定流化床的风室，9是联通上行床和磁稳定流化床的下部孔口，10是磁稳定流化床，11联通上行床和磁稳定流化床的上部孔口，12是磁稳定流化床中气体A的出口。
正常工作时，磁稳定流化床10和上行床3中均装有磁性颗粒或者其与非磁性颗粒组成的二元混合物，赫姆霍兹线圈2通入电流产生磁场，可以通过改变电流的大小调节产生磁场的强度。磁稳定流化床10中通入待处理的气体A，气固逆流接触，气体A在向上的运动过程中得到有效处理，最终从上部出口12排出，颗粒在向下运动的过程中逐渐失活/饱和。由于磁场完全抑制了气泡的形成，磁稳定流化床10中的气固接触效率显著高于普通鼓泡流化床中，可以做到与普通固定床中相当。
磁稳流化床10下部，失活/饱和后的颗粒经过下部孔口9流入上行床3，上行床3中通入颗粒再生所需的气体B，上行床3处于磁控鼓泡流化状态，再生产生的尾气通过上部出口1排出。在上行床3的上部，再生后的颗粒通过上部孔口11返回到磁稳定流化床10中。上行床中，颗粒处于磁控鼓泡流化状态，固含率远高于处于稀相流化状态的提升管中的固含率。
上行床3中气体B的表观速度高于磁稳定流化床10中气体A的表观速度，上行床3的床层密度小于磁稳定流化床10的床层密度，此密度差推动了颗粒在两床之间循环流动。上行床3中的料面高度高于磁稳定流化床10中的料面高度，在上行床3的上部，被气泡夹带扬起的颗粒以溢流的形式通过上部孔口11返回到磁稳定流化床中。
图4为上行床3和磁稳定流化床10中压力的轴向分布情况，可以看到，磁稳定流化床10下部的压力大于上行床3下部的压力，正是在此压差的推动下，颗粒通过下部孔口9流入上行床3。
在磁稳定流化床10中，即使操作气速超过了颗粒的最小鼓泡速度，也不会有气泡形成，因此气体A和颗粒之间的接触状况良好，其单程转化率可以和固定床中相当。
以上所述仅为本发明的一个具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或者替代，都应该涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (8)
1.将磁稳定流化床中颗粒采出再生并返还的方法，其特征在于，包括如下步骤：1)磁稳定流化床中气固逆流接触，气体A在向上运动的过程中得到处理并从顶部排出，颗粒在向下运动的过程中逐渐失活/饱和；2)磁稳定流化床的下部，失活/饱和后的颗粒通过下部孔口流入上行床；3)上行床的底部通入气体B对颗粒进行再生处理，床层处于磁控鼓泡流化状态，产生的尾气从上行床的顶部排出；4)在上行床的上部，再生后的颗粒通过上部孔口以溢流的形式返回到磁稳定流化床中，这些颗粒在向下运动的过程中再次参与气体A的处理过程。
2.根据权利要求1所述的将磁稳定流化床中颗粒采出再生并返还的方法，其特征在于，磁稳定流化床中气固逆流接触，气体A向上运动，颗粒向下运动。
3.根据权利要求1所述的将磁稳定流化床中颗粒采出再生并返还的方法，其特征在于，颗粒再生所使用的上行床也处于磁场之中，和磁稳定流化床紧贴放置，两床的上部和下部设有直接联通的上部孔口和下部孔口。
4.根据权利要求1或3所述的将磁稳定流化床中颗粒采出再生并返还的方法，其特征在于，颗粒在上行床中处于磁控鼓泡流化状态。
5.根据权利要求1所述的将磁稳定流化床中颗粒采出再生并返还的方法，其特征在于，上行床中气体B的表观速度高于磁稳定流化床中气体A的表观速度，前者的床层密度小于后者的床层密度，此密度差异推动颗粒在两床之间循环流动。
6.根据权利要求1或5所述的将磁稳定流化床中颗粒采出再生并返还的方法，其特征在于，磁稳定流化床下部的压力大于上行床下部的压力，此压差推动磁稳定流化床中失活/饱和后的颗粒经过下部孔口流入上行床。
7.根据权利要求1或5所述的将磁稳定流化床中颗粒采出再生与返还的方法，其特征在于，上行床中的料面高于磁稳定流化床中的料面高度，在上行床的上部，再生后的颗粒以溢流的形式通过上部孔口返回到磁稳定流化床中。
8.根据权利要求1所述的将磁稳定流化床中颗粒采出再生与返还的方法，其特征在于，所述磁稳定流化床中，床料可使用磁性颗粒或可使用磁性和非磁性颗粒组成的二元混合物。
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