CN117244484A - 无稀相区高温带压流化床反应器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无稀相区高温带压流化床反应器，包括可拆进气管、反应器主体、复合气体分布板、浮动型喷嘴、浮子型喷嘴、固体物料进口、第一褶皱式再分布板和第二褶皱式再分布板；可拆进气管装在反应器主体的进气口上并与反应器主体连通；复合气体分布板装在反应器主体下部，若干个浮动型喷嘴和若干个浮子型喷嘴装在复合气体分布板上，浮子型喷嘴分布于浮动型喷嘴外侧；固体物料进口成对布置在可拆进气管下部并与反应器主体连通，固体物料进口高于复合气体分布板；若干块第一褶皱式再分布板和第二褶皱式再分布板设在固体物料进口与反应器主体顶部的气相出口之间。
Description
技术领域
本发明涉及化工气固两相反应设备技术领域，尤其涉及一种无稀相区高温带压流化床反应器。
背景技术
流化床是利用流体通过颗粒状固体床层，流体流过床层的阻力大于床层颗粒的重量时，固体颗粒处于悬浮运动状态，可以像流体一样可以流动起来的床层形式。与其对应的反应器就是流化床反应器，流化床反应器中的颗粒与流体一样能自由地流动，有以下主要优点：床层具有高效的传热性能，床层内部温度均匀，易于控制，特别适用于强放(吸)热反应体系；可实现固体粉粒体物料或催化剂颗粒的连续反应和再生循环操作，适用于催化剂失活较快的反应；通过分离体系可以实现固体物料的连续输入和输出。基于以上优点，流化床反应器在化学工程、石油化工及煤化工领域发展迅速。
气固两相流化床反应器的结构型式很多，但无论什么型式，一般都由气体分布装置、内部构件、换热装置及气固分离装置等组成。流化床沿高度方向分为密相区(浓相段)、过渡区和稀相区(分离段)。流化床床层界面以下的区域称为密相区，床层界面以上的区域则称为稀相区。某些流化床由于流化气速较高且直径较大，其床层界面并不明显，因此常把密相区和稀相区之间的区域称为过渡区，流化床的总高度为密相区、过渡区和稀相区高度之和。流化床中的固体颗粒(粉体物料或催化剂)都有一定的粒度分布，同时在流化床操作过程中也会因为颗粒间的碰撞、磨损产生一些细小的颗粒，因此流化床的颗粒中会有一部分细小颗粒的沉降速度低于气流速度，在操作中会被带离浓相区，经过稀相区而被气体带出反应器外。另外，气体通过流化床时，气泡在床层表面上破裂时会将一些固体颗粒抛入稀相区，这些颗粒中大部分颗粒的沉降速度大于气流速度，因此，它们到达一定高度后又会落回至床层。这样就使得离床面距离越远的区域，其固体颗粒的浓度越小，离开床层表面一定距离后，固体颗粒的浓度基本不再变化。固体颗粒浓度开始保持不变的最小距离称为分离区高度(也称为TDH高度)。传统流化床的床层界面(或过渡区)之上必须有一定的稀相区，以使沉降速度大于气流速度的颗粒能够重新沉降到浓相区而不被气流带走。为了降低流化床的TDH高度，很多流化床上部还设置了扩大段，即流化床稀相区的直径大于密相区的直径。
由于稀相区固体颗粒物料(或催化剂)浓度仍然比较高，如果不采用气固分离设备回收，将会导致大量的固体颗粒从流化床反应器出口逃逸，不但会造成大量有用的未反应固体物料损失同时还会污染最终生成的产品，因此为了捕集这些固体颗粒物料(或催化剂)传统流化床反应器一般都会将气固分离设备设置在稀相区。比如高效旋风分离器和高温过滤器等设备，考虑到高温过滤器使用局限性，内置在稀相区的高效旋风分离器最为常见也最为实用，为提高固体颗粒分离效率其中高效旋风分离器亦可采用多级多组方式。传统流化床反应器为了满足内置旋风分离器对固体颗粒(粉体物料或催化剂)分离和循环返料要求，其设计的稀相区往往占据了反应器1/2～2/3总高度，也占用了反应器相当大的一部分投资。
例如中国发明专利CN111054280B公开了一种多区硝基苯加氢制苯胺反应装置及反应方法，采用两个中心反应区、两个下行区、以及三个循环区的多组组合式装置，同时在流化床反应器内设置溅射分离构件，能够强化反应器内的传质与传热，有效减缓催化剂的失活，大幅度降低剂耗，提高反应效率的技术方案，较好的解决了上述技术问题，可应用于硝基苯加氢制苯胺的工业生产中。但该发明的反应装置内置了多台旋风分离器，其设计的稀相区占据了反应器很大一部分的总高度，且稀相区采用了扩大段方式，大幅增加了设备的投资。
又如中国发明专利CN109894059B公开了一种(甲基)丙烯腈的制备方法，具备流化床反应器、和通过该流化床反应器的反应气体导出配管连接的换热器的流化床反应装置，包括：将原料气体导入所述流化床反应器中，在催化剂的存在下进行氨氧化反应，得到反应气体的工序；和向反应气体导出配管中导入粉末，一边清洗换热器，一边将反应气体导出至换热器的工序，反应气体导出配管具有从流化床反应器的上部沿该流化床反应器的高度方向延伸并到达反应气体导出配管的最高点的第一部分、及与该最高点连接并向换热器延伸的第二部分，粉末的导入位置是第二部分中的位置且是比最高点低的位置。该发明的反应装置也内置了多级多台旋风分离器，其设计的稀相区占据了反应器很大一部分的总高度，大幅增加了设备的投资。
当前，随着生产装置的朝着大型化、规模化发展，单套流化床反应器装置直径和高度都越来越大，且不少反应工艺同时面临高温带压工况，比如多晶硅工艺多数采用氢化技术，氢化技术的原理是：氢气、硅粉、四氯化硅等原料在催化剂及高温(500-600℃)带压(2.5-4.0MPa)条件下生产三氯氢硅。氢化流化床反应器是氢化技术的核心设备，由于高温高压临氢的原因，该流化床反应器外壳采用耐高温且抗氢蚀的高镍合金钢(如N08810不锈钢)。由于反应器装置不断大型化，流化床反应器的直径和厚度也越来越大，显然其制造成本和加工难度都将越来越高。目前该类流化床反应器均为单层容器，即容器壳体将同时承受高温、高压和临氢环境的作用，导致容器外壳必须采用厚壁的耐高温高镍合金钢板，对于承压容器而言，设备的直径越大，板材的厚度就越厚，这样的板材不仅成本高、制造加工难度较大，而且采购周期长，严重影响氢化流化床反应器的大型化。因此传统流化床反应器的设计方案难以满足高温带压工况，其制造成本之高会令厂家无法承受。
例如中国发明专利CN105502411B公开了一种氢化流化床反应器及具有其的多晶硅生产系统，包括顺序连接的混合气进气筒段、反应筒段和气固分离筒段，其中，混合气进气筒段形成混合气腔，混合气腔内设置有进气装置和气体分布装置，气体分布装置与混合气进气筒段连接，且气体分布装置靠近反应筒段；反应筒段的筒壁上开设有物料进料口；气固分离筒段的筒壁上开设有生成气出口，气固分离筒段内设置有旋风分离器，旋风分离器的气体出口与生成气出口相连通。该发明的氢化流化反应器可以解决现有技术中氢化四氯化硅工艺过程复杂，回收难度大的问题。但该发明反应器为单层容器，容器壳体将同时承受高温、高压和临氢环境，容器外壳必须采用厚壁的耐高温高镍合金钢板，对于承压容器而言，设备的直径越大，板材的厚度就越厚，这样的板材不仅成本高、制造加工难度较大，而且采购周期长，严重影响氢化流化床反应器的大型化。
因此，需要提供一种无稀相区高温带压流化床反应器，能够解决现有技术中流化床反应器制造成本高和难度大的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种无稀相区高温带压流化床反应器，能够解决现有技术中流化床反应器制造成本高和难度大的问题。
本发明是这样实现的：
一种无稀相区高温带压流化床反应器，包括可拆进气管、反应器主体、复合气体分布板、浮动型喷嘴、浮子型喷嘴、固体物料进口和第二褶皱式再分布板；反应器主体的底部形成有进气口，可拆进气管可拆卸式安装在进气口上并与反应器主体连通；复合气体分布板安装在反应器主体的下部，若干个浮动型喷嘴和若干个浮子型喷嘴分别间隔安装在复合气体分布板上，且若干个浮子型喷嘴分布于若干个浮动型喷嘴的外侧；固体物料进口成对布置在可拆进气管的下部并与反应器主体连通，固体物料进口高于复合气体分布板设置；若干块第二褶皱式再分布板分别间隔设置在反应器主体内，且位于固体物料进口与反应器主体顶部的气相出口之间。
所述的反应器主体包括下封头、主壳体、上封头、回料口和安全阀口；下封头和上封头分别连接在主壳体的底部和顶部，形成反应器的封闭壳体结构；气相出口、回料口和安全阀口设置在上封头上，可拆进气管通过进气口设置在下封头上；
下封头、主壳体和上封头均为多层结构，该多层结构包括承压壳体、内层壳体、锚固钉和隔热浇注料；内层壳体设置在承压壳体内，隔热浇注料填充在内层壳体与承压壳体之间的间隙内，锚固钉的一端与承压壳体固定连接，锚固钉的另一端锚固在隔热浇注料内，形成隔热衬里结构；复合气体分布板和第二褶皱式再分布板均安装在内层壳体的内壁上，换热管系统安装在主壳体上；
上封头上设有检修口，主壳体上间隔设有若干个测压口；主壳体的下部设有人孔，人孔包括位于复合气体分布板上方的分布板上部人孔和位于复合气体分布板下方的分布板下部人孔；承压壳体的外壁上间隔设有若干个圈座。
所述的复合气体分布板包括倒锥形分布板和球冠形分布板；球冠形分布板呈球面结构，倒锥形分布板为上宽下窄的倒锥形结构，倒锥形分布板的上端固定连接在内层壳体的内壁上，倒锥形分布板的下端与球冠形分布板的边缘处连接，形成下沉式弧面结构的复合气体分布板；倒锥形分布板和球冠形分布板上均布喷嘴安装孔，浮动型喷嘴安装在球冠形分布板的喷嘴安装孔上，浮子型喷嘴安装在倒锥形分布板的喷嘴安装孔上。
每个所述的浮动型喷嘴均包括第一锁紧件、喷嘴尾部、喷嘴中部和喷嘴头部；喷嘴尾部、喷嘴中部和喷嘴头部依次同轴连接且内设中心管，中心管的下端贯穿喷嘴尾部，中心管的上端延伸至喷嘴头部内；喷嘴中部的外径小于喷嘴安装孔的孔径，喷嘴中部的长度大于球冠形分布板的厚度，使喷嘴中部可移动式贯穿球冠形分布板；第一锁紧件和喷嘴头部的直径均大于喷嘴安装孔的，喷嘴尾部通过第一锁紧件限位安装在球冠形分布板上，第一锁紧件和喷嘴头部分别位于球冠形分布板的下方和上方；
喷嘴头部内形成有环形缝隙，环形缝隙的一端与中心管的顶部连通，环形缝隙的另一端向下贯穿喷嘴头部且面向球冠形分布板的顶面设置。
每个所述的浮子型喷嘴均包括第二锁紧件、喷嘴上段、中空浮球和喷嘴下段；喷嘴上段与喷嘴下段的顶部同轴连接，喷嘴下段的底部向内层壳体的内壁方向弯折延伸，喷嘴下段的底部垂直贯穿喷嘴安装孔并通过第二锁紧件锁紧在倒锥形分布板上；喷嘴上段和喷嘴下段的顶部内形成有两端窄、中间宽的空腔，中空浮球可浮动式设置在空腔的宽部内，空腔的两端窄部分别贯穿喷嘴上段和喷嘴下段。
若干个所述的浮动型喷嘴沿球冠形分布板的环向由内至外呈多圈布置，且多圈浮动型喷嘴的中心管的直径由内至外依次增大；该多圈浮动型喷嘴将球冠形分布板划分为三个等面积的同心圆/环；若干个浮子型喷嘴沿倒锥形分布板的环向由内至外呈多圈布置，且多圈浮子型喷嘴的空腔顶部窄部直径由内至外依次增大；该多圈浮子型喷嘴将倒锥形分布板划分为三个等面积的同心圆/环；浮子型喷嘴比浮动型喷嘴的气速高。
所述的反应器主体内设有换热管系统，在换热管系统的安装高度范围内间隔设置若干块第一褶皱式再分布板，且换热管系统贯穿若干块第一褶皱式再分布板上的通孔；第一褶皱式再分布板与第二褶皱式再分布板的结构相同。
每块所述的第二褶皱式再分布板均包括支撑排管、短筒节和第二皱褶式再分布器；若干根支撑排管间隔设置在短筒节内，第二皱褶式再分布器嵌装在短筒节内并搁置在若干根支撑排管上；短筒节通过再分布板支架安装在内层壳体的内壁上；
第二皱褶式再分布器包括第一皱褶单片和第二皱褶单片，第一皱褶单片与第二皱褶单片以相反斜向交错排列；
在上下相邻的两块所述的第二褶皱式再分布板中，其第二皱褶式再分布器的布置方向交错90°设置；在上下相邻的两块第一褶皱式再分布板中，其第一皱褶式再分布器的布置方向交错90°设置。
所述的换热管系统包括冷却液进口、进口环形分配管、下部热补偿管、换热立管、上部热补偿管、出口环形分配管和冷却液出口；若干根换热立管在内层壳体内竖向均匀布置并贯穿若干块第一皱褶式再分布板，若干根下部热补偿管的一端分别与若干根换热立管的下端对应连通，若干根上部热补偿管的一端分别与若干根换热立管的上端对应连通；若干根下部热补偿管的另一端分别与进口环形分配管连通，进口环形分配管上设有冷却液进口；若干根上部热补偿管的另一端分别与出口环形分配管连通，出口环形分配管上设有冷却液出口；进口环形分配管和出口环形分配管分别为环形结构并固定设置在承压壳体的外壁上，若干根下部热补偿管和若干根上部热补偿管均贯穿主壳体。
所述的可拆进气管包括进气管和伞帽分配器；进气管贯穿进气口，进气管的一端位于下封头内，伞帽分配器安装在进气管的一端且位于下封头内；进气管的中部与进气口匹配安装，进气管的另一端位于反应器主体的外部并外接供气管。
本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：
1、本发明的反应器主体上部仅设置了第二褶皱式再分布板，未设置传统的气固分离设备，革除了传统的稀相区，仅保留了核心的反应功能，大幅简化了反应器主体的结构，并降低了制造成本和制造难度。
2、本发明的反应器主体采用多层结构，通过隔热衬里结构的设置，使承压壳体仅需采用普通钢板制作，内层壳体仅需采用耐高温的钢板制作即可，显著降低了高温带压反应器壳体对采用耐高温不锈钢材料的苛刻技术要求，同样也大幅度降低制造成本，彻底解决诸如氢化流化床反应器大型化的难题。
3、本发明由于设有倒锥形分布板和球冠形分布板，其下沉式弧面结构具有很好的抗压性能，同时使气室中的气体整体流动呈现出完全平推流状态，彻底避免了沟流、腾涌等现象的产生，有利于气固两相发生反应持续进行，提高了产品的转化率。
4、本发明由于设有第一褶皱式再分布板和第二褶皱式再分布板，能通过相反斜向交错排列的褶皱单片破碎气体在反应器密相区内中产生的大气泡，大幅增加了气固两相之间的接触机会，明显减少物料间的返混，进一步增加了反应速率并提高了转化率。
附图说明
图1是本发明无稀相区高温带压流化床反应器的主视剖面图；
图2是本发明无稀相区高温带压流化床反应器中可拆进气管的主视剖面图；
图3是本发明无稀相区高温带压流化床反应器中可拆进气管的俯视剖面图；
图4是本发明无稀相区高温带压流化床反应器中复合气体分布板的主视剖面图；
图5是本发明无稀相区高温带压流化床反应器中复合气体分布板的俯视图；
图6是本发明无稀相区高温带压流化床反应器中浮动型喷嘴在球冠形分布板上的安装剖视图，图中箭头方向为气体流向；
图7是本发明无稀相区高温带压流化床反应器中浮动型喷嘴的剖视图(未示出第一锁紧件)；
图8是本发明无稀相区高温带压流化床反应器中浮子型喷嘴在倒锥形分布板上的安装剖视图，图中箭头方向为气体流向；
图9是本发明无稀相区高温带压流化床反应器中浮动型喷嘴的分解图(未示出第二锁紧件)；
图10是本发明无稀相区高温带压流化床反应器中换热管系统的主视图，图中箭头方向为冷却液流动方向；
图11是本发明无稀相区高温带压流化床反应器中换热管系统的俯视图；
图12是本发明无稀相区高温带压流化床反应器中第二褶皱式再分布板的主视剖面图；
图13是本发明无稀相区高温带压流化床反应器中第二褶皱式再分布板的仰视图；
图14是本发明无稀相区高温带压流化床反应器中皱褶式再分布器的结构示意图，图中箭头方向为气体流向；
图15是本发明无稀相区高温带压流化床反应器中皱褶单片的结构示意图；
图16本发明无稀相区高温带压流化床反应器中上下相邻两块第二褶皱式再分布板的布置方向示意图；
图17本发明无稀相区高温带压流化床反应器中上下相邻两块第一褶皱式再分布板的布置方向示意图；。
图中，1可拆进气管，101进口法兰，102安装固定法兰，103进气管，104筋板，105伞帽分配器，2进气口，3下封头，4复合气体分布板，401倒锥形分布板，402球冠形分布板，403喷嘴安装孔，5浮动型喷嘴，501第一锁紧件，502喷嘴尾部，503喷嘴中部，504喷嘴头部，505环形缝隙，506中心管，6浮子型喷嘴，601第二锁紧件，602喷嘴上段，603中空浮球，604喷嘴下段，605空腔，7固体物料进口，8换热管系统，801冷却液进口，802进口环形分配管，803下部热补偿管，804换热立管，805上部热补偿管，806出口环形分配管，807冷却液出口，808分配管固定板，9承压壳体，10内层壳体，11锚固钉，12隔热浇注料，13再分布板支架，14第一褶皱式再分布板，141通孔，1403第一褶皱式再分布板，15圈座，16第二褶皱式再分布板，1601支撑排管，1602短筒节，1603第二皱褶式再分布器，16031第一皱褶单片，16032第二皱褶单片，17上封头，18气相出口，20回料口，21安全阀口，22检测口，23分布板上部人孔，24分布板下部人孔。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
请参见附图1，一种无稀相区高温带压流化床反应器，包括可拆进气管1、反应器主体、复合气体分布板4、浮动型喷嘴5、浮子型喷嘴6、固体物料进口7和第二褶皱式再分布板16；反应器主体的底部形成有进气口2，可拆进气管1可拆卸式安装在进气口2上并与反应器主体连通；复合气体分布板4安装在反应器主体的下部，若干个浮动型喷嘴5和若干个浮子型喷嘴6分别间隔安装在复合气体分布板4上，且若干个浮子型喷嘴6分布于若干个浮动型喷嘴5的外侧；固体物料进口7成对布置在可拆进气管1的下部并与反应器主体连通，固体物料进口7高于复合气体分布板4设置；若干块第二褶皱式再分布板16分别通过再分布板支架13间隔设置在反应器主体内，且位于固体物料进口7与反应器主体顶部的气相出口18之间。
反应器主体的上部仅设置了第二褶皱式再分布板16，未设置传统的气固分离设备(如旋风分离器和过滤器)，即革除了传统的稀相区(分离区)。可将相对无关反应的“分离区”移至反应器主体的外部，让反应器主体内只包含密相区(浓相段)即“反应区”(或部分过渡区)，而“分离区”的功能可由现有技术的旋风分离器及其料腿(返料系统)以外置的形式安装并实现分离功能，从而将反应器主体的体积减小，降低制造难度和成本，且结构布置更加简洁。
优选的，固体物料进口7可成对布置在复合气体分布板4的上方附近，便于固体物料进入反应器主体内并在反应器主体内均匀分布，固体物料进口7优选为1-2对。
复合气体分布板4上的浮动型喷嘴5和浮子型喷嘴6可将进入反应器主体的原料气均匀分布，也能使固体物料的分布更均匀，从而提高反应速率和转化率。
请参见附图1，所述的反应器主体包括下封头3、主壳体、上封头17、回料口20和安全阀口21；下封头3和上封头17分别连接在主壳体的底部和顶部，形成反应器的封闭壳体结构；气相出口18、回料口20和安全阀口21设置在上封头17上，可拆进气管1通过进气口2设置在下封头3上。
请参见附图1，所述的下封头3、主壳体和上封头17均为多层结构，该多层结构包括承压壳体9、内层壳体10、锚固钉11和隔热浇注料12；内层壳体10设置在承压壳体9内，隔热浇注料12填充在内层壳体10与承压壳体9之间的间隙内，锚固钉11的一端与承压壳体9通过焊接固定连接，锚固钉11的另一端锚固在隔热浇注料12内，形成隔热衬里结构；复合气体分布板4和第二褶皱式再分布板16均安装在内层壳体10的内壁上，换热管系统8安装在主壳体上。
通过隔热衬里结构的设置，能够隔热、保温及传递压力，同时大幅降低内层壳体10内部热量的损失。承压壳体9可采用普通容器钢板制造，凭借隔热衬里结构的隔热作用，普通容器钢板只需承受压力即可，无需承受高温工况，大幅降低了对承压壳体9钢板的技术要求及制造成本。
内层壳体10可采用耐高温不锈钢(如N08810不锈钢)钢板制成，内层壳体10无需承压而仅需承受高温和满足对内部构件的支撑即可，亦可防止隔热衬里结构中某些微量杂质混入反应体系中，彻底避免了对产品质量的影响。内层壳体10的钢板厚度仅需4-8mm即可满足使用需求，制造成本低。多层结构的反应器主体可以彻底解决诸如氢化流化床反应器大型化的难题。
请参见附图1，所述的上封头17上设有检修口19，主壳体上间隔设有若干个测压口22；主壳体的下部设有人孔，人孔包括位于复合气体分布板4上方的分布板上部人孔23和位于复合气体分布板4下方的分布板下部人孔24；承压壳体9的外壁上间隔设有若干个圈座15。
优选的，测压口22可沿主壳体的高度方向等间距布置多个并与内层壳体10内部连通，用于检测内层壳体10内的气压，保证反应过程的安全性。
请参见附图4和附图5，所述的复合气体分布板4包括倒锥形分布板401和球冠形分布板402；球冠形分布板402呈球面结构，倒锥形分布板401为上宽下窄的倒锥形结构，倒锥形分布板401的上端固定连接在内层壳体10的内壁上，倒锥形分布板401的下端与球冠形分布板402的边缘处连接，形成下沉式弧面结构的复合气体分布板4；倒锥形分布板401和球冠形分布板402上均布喷嘴安装孔403，浮动型喷嘴5安装在球冠形分布板402的喷嘴安装孔403上，浮子型喷嘴6安装在倒锥形分布板401的喷嘴安装孔403上。
所述的球冠形分布板402的边缘处直径为D2，且球冠形分布板402的顶面积为内层壳体10截面面积的85％；倒锥形分布板401的上端直径与内层壳体10的内径一致，为D1，倒锥形分布板401的下端直径与球冠形分布板402的边缘处直径一致；倒锥形分布板401的板面与水平面的夹角为α，α取值45°-75°；喷嘴安装孔403的孔径为d0，d0取值12-36mm，同一圆周上相邻两个喷嘴安装孔403的中心间距为s，s取值50-150mm。
优选的，球冠形分布板402和倒锥形分布板401可采用耐高温不锈钢材料制作，可一体成型制作或焊接成一体结构，整个复合气体分布板4为厚度均匀的回转体。
请参见附图6和附图7，每个所述的浮动型喷嘴5均包括第一锁紧件501、喷嘴尾部502、喷嘴中部503和喷嘴头部504；喷嘴尾部502、喷嘴中部503和喷嘴头部504依次同轴连接且内设中心管506，中心管506的下端贯穿喷嘴尾部502，中心管506的上端延伸至喷嘴头部504内；喷嘴中部503的外径d4略小于喷嘴安装孔403的孔径d0，喷嘴中部503的长度大于球冠形分布板402的厚度，使喷嘴中部503可移动式贯穿球冠形分布板402；第一锁紧件501和喷嘴头部504的直径均大于喷嘴安装孔403的孔径d0，喷嘴尾部502通过第一锁紧件501限位安装在球冠形分布板402上，第一锁紧件501和喷嘴头部504分别位于球冠形分布板402的下方和上方。
优选的，喷嘴尾部502的外壁上设置外螺纹，第一锁紧件501可采用与喷嘴尾部502相匹配的螺母，使第一锁紧件501螺纹旋接锁紧在喷嘴尾部502上。第一锁紧件501的外径大于喷嘴安装孔403的孔径d0，可起到限位的作用，防止浮动型喷嘴5脱出喷嘴安装孔403。
所述的喷嘴头部504内形成有环形缝隙505，环形缝隙505的一端与中心管506的顶部连通，环形缝隙505的另一端向下贯穿喷嘴头部504且面向球冠形分布板402的顶面设置。
气流从喷嘴尾部502进入中心管506后，通过环形缝隙505向下流出喷嘴头部504，并喷射至球冠形分布板402的顶面上，从而利用气流对浮动型喷嘴5形成反作用力，将浮动型喷嘴5向上推动，喷嘴中部503通过喷嘴安装孔403相对球冠形分布板402向上移动。随着气流量的大小可以调节浮动型喷嘴5与球冠形分布板402的相对距离，使浮动型喷嘴5能够上下自由浮动。
优选的，环形缝隙505的内圈直径d5和环形缝隙505的外圈直径d6与中心管506的直径d3之间的关系为：(d6)2-(d5)2＝(d3)2。
请参见附图4，若干个所述的浮动型喷嘴5沿球冠形分布板402的环向由内至外呈多圈布置，且多圈浮动型喷嘴5的中心管506的直径d3由内至外依次增大；该多圈浮动型喷嘴5将球冠形分布板402划分为三个等面积的同心圆/环。
请参见附图8和附图9，每个所述的浮子型喷嘴6均包括第二锁紧件601、喷嘴上段602、中空浮球603和喷嘴下段604；喷嘴上段602与喷嘴下段604的顶部同轴连接，喷嘴下段604的底部向内层壳体10的内壁方向弯折延伸，喷嘴下段604的底部贯穿喷嘴安装孔403并通过第二锁紧件601锁紧在倒锥形分布板401上；喷嘴上段602和喷嘴下段604的顶部内形成有两端窄、中间宽的空腔605，中空浮球603可浮动式设置在空腔605的宽部内，空腔605的两端窄部分别贯穿喷嘴上段602和喷嘴下段604。
优选的，所述的中空浮球603的内径d11与外径d10的关系为：d11/d10＝0.65～0.9，且中空浮球603的外径d10小于空腔605的宽部直径d9。中空浮球603可采用耐高温不锈钢材料制作。
优选的，所述的空腔605的顶部窄部直径d12和底部窄部直径d7均小于宽部直径d9；喷嘴下段604的底部垂直贯穿倒锥形分布板401，喷嘴下段604的顶部中心线与底部中心线的夹角即喷嘴下段604的底部弯折角度为180°-α，α取值45°-75°。
优选的，喷嘴下段604的底部设有外螺纹，第二锁紧件601采用与喷嘴下段604的底部相匹配的螺母，使第二锁紧件601螺纹旋接锁紧在喷嘴下段604的底部上。
请参见附图4，若干个所述的浮子型喷嘴6沿倒锥形分布板401的环向由内至外呈多圈布置，且多圈浮子型喷嘴6的空腔605顶部窄部直径d12由内至外依次增大；该多圈浮子型喷嘴6将倒锥形分布板401划分为三个等面积的同心圆/环；在选择浮子型喷嘴6和浮动型喷嘴5型号时，浮子型喷嘴6比浮动型喷嘴5的气速高5-15％。
球冠形分布板402和倒锥形分布板401的结构具有很好的抗压性能，高温条件下能够承受足够大的物料重量而不发生变形。复合气体分布板4彻底避免了沟流、腾涌等现象的产生，有利于气固两相发生反应持续进行，提高了产品的转化率。通过喷嘴安装孔403布置多圈浮子型喷嘴6和浮动型喷嘴5后，气体分布更加均匀，能使气室中的气体整体流动呈现出完全平推流状态。特别是当进气量发生波动时，浮动型喷嘴5通过喷嘴中部503相对球冠形分布板402上下浮动，中空浮球603在空腔605内上下浮动，相当于浮阀结构，可以起到减缓气量波动的作用，使浮子型喷嘴6和浮动型喷嘴5具备自动调节开度的功能，确保床层更加平稳，彻底杜绝了粉粒体物料的板面漏料现象，使用寿命长且维护检修方便。
请参见附图1，所述的反应器主体内设有换热管系统8，在换热管系统8的安装高度范围内间隔设置若干块第一褶皱式再分布板14，换热管系统8贯穿若干块第一褶皱式再分布板14上的通孔141。
第一褶皱式再分布板14与第二褶皱式再分布板16的结构相同，在内层课题10内的安装方式也相同，唯一不同的是：由于换热管系统贯穿第一褶皱式再分布板14，第一褶皱式再分布板14上需要预留供换热管系统8贯穿的通孔141，用于替换在换热管系统8的安装高度范围内的第二褶皱式再分布板16，避免第二褶皱式再分布板16与换热管系统8的干涉。以下仅对第二褶皱式再分布板16的结构进行详细描述，第一褶皱式再分布板14在第二褶皱式再分布板16的基础上根据换热管系统8的安装需求适应性设置通孔141即可。
请参见附图11和附图12，每块所述的第二褶皱式再分布板16均包括支撑排管1601、短筒节1602和第二皱褶式再分布器1603；若干根支撑排管1601间隔设置在短筒节1602内，第二皱褶式再分布器1603嵌装在短筒节1602内并搁置在若干根支撑排管1601上；短筒节1602通过再分布板支架13安装在内层壳体10的内壁上。
优选的，支撑排管1601可采用耐高温不锈钢钢管制成，且两端与短筒节1602的内壁焊接固定，若干根支撑排管1601平行等间距布置。第二皱褶式再分布器1603的边缘处与短筒节1602的内壁焊接固定，若干根支撑排管1601用于支撑安装第二皱褶式再分布器1603。
请参见附图14，所述的第二皱褶式再分布器1603包括第一皱褶单片16031和第二皱褶单片16032，第一皱褶单片16031与第二皱褶单片16032以相反斜向交错排列。
优选的，第一皱褶单片16031和第二皱褶单片16032均为耐高温不锈钢金属形成的折线形板状结构。相邻的第一皱褶单片16031和第二皱褶单片16032的折叠部位连接，在相邻的第一皱褶单片16031和第二皱褶单片16032之间形成多个四边形通槽，以供气流通过。由于第一皱褶单片16031和第二皱褶单片16032相反斜向交错排列，相邻两排四边形通槽上的气流流通方向不同，达到均匀气流的作用。
请参见附图15和附图16，在上下相邻的两块所述的第二褶皱式再分布板16中，其第二皱褶式再分布器1603的布置方向交错90°设置；在上下相邻的两块所述的第一褶皱式再分布板14中，其第一皱褶式再分布器1403的布置方向交错90°设置。
请参见附图15，优选的，在第一皱褶单片16031和第二皱褶单片16032的折叠面满足以下几何关系：
面与面折痕长度L的计算公式为：
折叠面的单片宽x的计算公式为：X＝Lsin(∠a1)。
折叠面的单片高H的计算公式为：H＝Lsin(∠a3)。
折叠面的相对单片宽的计算公式为：
折叠面的相对单片高的计算公式为：
在现有技术的流化床反应器中，气体离开气体分布板到达一定高度后，气固两相的混合又会重新发生不均匀现象。这是由于固体颗粒处于不断运动状态，使气体出现返混，再加上生成的气泡不断长大及颗粒密集等原因，造成气固接触不良和气体的短路，随着设备向大型化发展其直径不断增大，这种情况更加明显恶化，降低了反应的转化率，而这也成为流化床反应器的严重缺点。为了提高流化床反应器的转化率和生产能力，必须增强气泡和连续相间的气体交换，减少气体返混，使气泡破碎以便增加气固相间接触。
本发明通过第一皱褶单片10631和第二皱褶单片10632以相反斜向交错排列焊接连接而成，使气体顺着折叠面的折叠方向交错斜向自下往上流，粉体颗粒交错斜向自上流下，或被气体夹带与其同向上流。由于折叠面的斜向设置，使第一褶皱式再分布板14和第二褶皱式再分布板16俯视不见底，可全部截住重力垂直下降的颗粒，而斜向上升的气体基本可全部通过。因为气泡和颗粒作交错斜向运动，该第一褶皱式再分布板14和第二褶皱式再分布板16所产生的旋涡体积小且数量多，非常有利于床层的均匀化。同时，第一褶皱式再分布板14和第二褶皱式再分布板16可破碎气体在反应器密相区内中产生的大气泡，大幅增加了气固两相之间的接触机会，明显减少物料间的返混，从而增加了反应速率和提高了转化率。
请参见附图10和附图11，所述的换热管系统8包括冷却液进口801、进口环形分配管802、下部热补偿管803、换热立管804、上部热补偿管805、出口环形分配管806和冷却液出口807；若干根换热立管804在内层壳体10内竖向均匀布置并贯穿若干块第一皱褶式再分布板14上预留的通孔141，若干根下部热补偿管803的一端分别与若干根换热立管804的下端对应连通，若干根上部热补偿管805的一端分别与若干根换热立管804的上端对应连通；若干根下部热补偿管803的另一端分别与进口环形分配管802连通，进口环形分配管802上设有冷却液进口801；若干根上部热补偿管805的另一端分别与出口环形分配管806连通，出口环形分配管806上设有冷却液出口807；进口环形分配管802和出口环形分配管806分别为环形结构并通过分配管固定板808固定设置在承压壳体9的外壁上，若干根下部热补偿管803和若干根上部热补偿管805均贯穿主壳体。
优选的，下部热补偿管803和上部热补偿管805为弯曲结构，用于补偿热膨胀。通过冷却液在进口环形分配管802、下部热补偿管803、换热立管804、上部热补偿管805和出口环形分配管806内的循环流动，可取出或供给反应所需要的热量，用于维持最佳的、恒定的反应温度，以获得最高的反应转化率，适用于大部分反应体系。在少数可以自维持反应温度的反应体系中，也可不设置换热管系统8，从而进一步减小主壳体的体积。
请参见附图2和附图3，所述的可拆进气管1包括进气管103和伞帽分配器105；进气管103贯穿进气口2，进气管103的一端位于下封头3内，伞帽分配器105通过若干块筋板104安装在进气管103的一端且位于下封头3内；进气管103的中部通过安装固定法兰102与进气口2上的预装法兰匹配安装，进气管103的另一端位于反应器主体的外部并通过进口法兰101外接供气管。
优选的，筋板104可设置三块，沿进气管103的端部周向均匀布置，用于安装伞帽分配器105。伞帽分配器105为流体分配的常用器件，可根据实际使用需求选择伞帽分配器105的型号和规格。
请参见附图1至附图17，本发明的工作原理是：
一方面，原料气从反应器主体底部的可拆进气管1进入，由于伞帽分配器105的预分配功能，进口原料气在下封头3和复合气体分布板4之间的空间内得以比较均匀的分布，原料气随即通过复合气体分布板4上的浮动型喷嘴5和浮子型喷嘴6两种喷嘴将气体再次均匀分配。
现有技术的气体分布板大多采用平面圆形板,导致在流化床反应器的气室中，流速最快的气体位于整个流场的中央，即气室中的气体整体流动呈类似椭圆形流层。通过平面圆形的气体分布板进入到流化床反应器的固体粉粒体物料和参与反应的气体总是中间的气体流速大于流化床边缘的气体流速，气体流速非常不均匀，很容易在流化床反应器中产生沟流、腾涌等现象，不利于气固两相发生反应。随着现有技术中反应器规模的大型化，反应器直径越来越大，反应器内装填的固体颗粒物料或催化剂质量亦越来越大，现有技术中平面圆形的气体分布板已明显不能满足生产要求，其承重能力差、变形严重，高温工况下更加恶化。
为了避免气室中的气体整体流动整体不均匀的现象，本发明通过球冠形分布板402及其多圈浮动型喷嘴5的设置，使气体通过球冠形分布板402后，反应器主体内气室中心区域气体适当减速，而离开中心区域的周边区域气体逐渐加速，整个球冠形分布板402区域内气体气速更加均匀。
众所周知，接近反应器壁面的环形区域是比较特殊的区域，气体很容易受到壁面的粘滞力的干扰而减速。由于浮动型喷嘴5无法在接近反应器壁面的环形特殊区域内内正常工作。本发明通过倒锥形分布板401及其多圈浮子型喷嘴6的设置，使气体通过倒锥形分布板401后，强化加速靠近内层壳体10内壁的气体，即倒锥形分布板401区域内气体气速会更加均匀，从而保证气体通过整个复合气体分布板4的气速均匀一致，气室中的气体整体流动呈现出完全平推流状态。
另一方面，反应固体颗粒物料或催化剂从成对对称设置的固体物料进口7进入反应器内部，反应固体颗粒物料或催化剂的对称加入相当于进行了一次预分配，对整个床层干扰较小。
结合浮动型喷嘴5和浮子型喷嘴6的均匀气流，使分布在气流中的固体颗粒物料或催化剂得到了均匀的分散，确保了复合气体分布板4上部的一部分空间区域内气固两相能完全充分接触，可以大幅增加反应速率并提高了反应转化率。
请参见附图1至附图17，实施例1：
本发明的无稀相区高温带压流化床反应器用于生产氮化铝粉体产品，采用铝粉直接氮化法技术工艺，其原理是：烘干后的铝粉置于高温高压流化床反应器中，在操作条件为600-630℃温度及3.5MPa压力下得到氮化铝粉体。
该无稀相区高温带压流化床反应器包括可拆进气管1、反应器主体、复合气体分布板4、浮动型喷嘴5、浮子型喷嘴6、固体物料进口7、换热管系统8、第一褶皱式再分布板14和第二褶皱式再分布板16；反应器主体的底部形成有进气口2，可拆进气管1可拆卸式安装在进气口2上并与反应器主体连通；复合气体分布板4安装在反应器主体的下部，若干个浮动型喷嘴5和若干个浮子型喷嘴6分别间隔安装在复合气体分布板4上，且若干个浮子型喷嘴6分布于若干个浮动型喷嘴5的外侧；两对固体物料进口7布置在可拆进气管1的下部并与反应器主体连通，固体物料进口7高于复合气体分布板4设置；若干块第一褶皱式再分布板14和若干块第二褶皱式再分布板16分别通过再分布板支架13间隔设置在反应器主体内，且位于固体物料进口7与反应器主体顶部的气相出口18之间；换热管系统8设置在反应器主体的中上部并贯穿若干块第一褶皱式再分布板14。反应器主体上部不设置稀相区(分离区)。
所述的反应器主体包括下封头3、主壳体、上封头17、回料口20和安全阀口21；下封头3和上封头17分别连接在主壳体的底部和顶部，形成反应器的封闭壳体结构；气相出口18、回料口20和安全阀口21设置在上封头17上，可拆进气管1通过进气口2设置在下封头3上。
所述的下封头3、主壳体和上封头17均为多层结构，该多层结构包括承压壳体9、内层壳体10、锚固钉11和隔热浇注料12；内层壳体10设置在承压壳体9内，隔热浇注料12填充在内层壳体10与承压壳体9之间的间隙内，锚固钉11的一端与承压壳体9通过焊接固定连接，锚固钉11的另一端锚固在隔热浇注料12内，形成隔热衬里结构；复合气体分布板4、第一褶皱式再分布板14和第二褶皱式再分布板16均安装在内层壳体10的内壁上，换热管系统8安装在主壳体上。
内层壳体10采用4mm厚的S31008耐高温不锈钢材料制造。
所述的上封头17上设有检修口19，主壳体上沿高度方向等间距设有6个测压口22；主壳体的下部设有人孔，人孔包括位于复合气体分布板4上方的分布板上部人孔23和位于复合气体分布板4下方的分布板下部人孔24；承压壳体9的外壁上间隔设有若干个圈座15。
所述的复合气体分布板4包括倒锥形分布板401和球冠形分布板402；球冠形分布板402呈球面结构，倒锥形分布板401为上宽下窄的倒锥形结构，倒锥形分布板401的上端固定连接在内层壳体10的内壁上，倒锥形分布板401的下端与球冠形分布板402的边缘处连接，形成下沉式弧面结构的复合气体分布板4；倒锥形分布板401和球冠形分布板402上均布喷嘴安装孔403，浮动型喷嘴5安装在球冠形分布板402的喷嘴安装孔403上，浮子型喷嘴6安装在倒锥形分布板401的喷嘴安装孔403上。
复合气体分布板4采用S31008耐高温不锈钢材料制造。
所述的球冠形分布板402的边缘处直径为D2，且球冠形分布板402的顶面积为内层壳体10截面面积的85％；倒锥形分布板401的上端直径与内层壳体10的内径一致，为D1，倒锥形分布板401的下端直径与球冠形分布板402的边缘处直径一致；倒锥形分布板401的板面与水平面的夹角为α，α取值45°；喷嘴安装孔403的孔径为d0，d0取值12mm，同一圆周上相邻两个喷嘴安装孔403的中心间距为s，s取值50mm。
每个所述的浮动型喷嘴5均包括第一锁紧件501、喷嘴尾部502、喷嘴中部503和喷嘴头部504；喷嘴尾部502、喷嘴中部503和喷嘴头部504依次同轴连接且内设中心管506，中心管506的下端贯穿喷嘴尾部502，中心管506的上端延伸至喷嘴头部504内；喷嘴中部503的外径d4略小于喷嘴安装孔403的孔径d0，喷嘴中部503的长度大于球冠形分布板402的厚度，使喷嘴中部503可移动式贯穿球冠形分布板402；第一锁紧件501和喷嘴头部504的直径均大于喷嘴安装孔403的孔径d0，喷嘴尾部502通过第一锁紧件501限位安装在球冠形分布板402上，第一锁紧件501和喷嘴头部504分别位于球冠形分布板402的下方和上方。
所述的喷嘴头部504内形成有环形缝隙505，环形缝隙505的一端与中心管506的顶部连通，环形缝隙505的另一端向下贯穿喷嘴头部504且面向球冠形分布板402的顶面设置。
优选的，环形缝隙505的内圈直径d5和环形缝隙505的外圈直径d6与中心管506的直径d3之间的关系为：(d6)2-(d5)2＝(d3)2。
若干个所述的浮动型喷嘴5沿球冠形分布板402的环向由内至外呈三圈布置，且三圈浮动型喷嘴5的中心管506的直径d3由内至外依次增大。该三圈浮动型喷嘴5将球冠形分布板402划分为三个等面积的同心圆/环。
每个所述的浮子型喷嘴6均包括第二锁紧件601、喷嘴上段602、中空浮球603和喷嘴下段604；喷嘴上段602与喷嘴下段604的顶部同轴连接，喷嘴下段604的底部向内层壳体10的内壁方向弯折延伸，喷嘴下段604的底部贯穿喷嘴安装孔403并通过第二锁紧件601锁紧在倒锥形分布板401上；喷嘴上段602和喷嘴下段604的顶部内形成有两端窄、中间宽的空腔605，中空浮球603可浮动式设置在空腔605的宽部内，空腔605的两端窄部分别贯穿喷嘴上段602和喷嘴下段604。
所述的中空浮球603的内径d11与外径d10的关系为：d11/d10＝0.65，且中空浮球603的外径d10小于空腔605的宽部直径d9。中空浮球603可采用S31008耐高温不锈钢材料制作。
所述的空腔605的顶部窄部直径d12和底部窄部直径d7均小于宽部直径d9；喷嘴下段604的底部垂直贯穿倒锥形分布板401，喷嘴下段604的顶部中心线与底部中心线的夹角即喷嘴下段604的底部弯折角度为180°-α，α取值45°。
喷嘴下段604的底部设有外螺纹，第二锁紧件601采用与喷嘴下段604的底部相匹配的螺母，使第二锁紧件601螺纹旋接锁紧在喷嘴下段604的底部上。
若干个所述的浮子型喷嘴6沿倒锥形分布板401的环向由内至外呈多圈布置，且多圈浮子型喷嘴6的空腔605顶部窄部直径d12由内至外依次增大；在选择浮子型喷嘴6和浮动型喷嘴5型号时，浮子型喷嘴6比浮动型喷嘴5的气速高5％。
所述的若干块第一褶皱式再分布板14布置在换热管系统8的安装高度范围内，若干块第二褶皱式再分布板16布置在换热管系统8底部与固体物料进口7之间以及换热管系统8顶部与气相出口18之间的范围内。第一褶皱式再分布板14与第二褶皱式再分布板16的结构相同，唯一不同的是：由于换热管系统贯穿第一褶皱式再分布板14，第一褶皱式再分布板14上需要预留供换热管系统8贯穿的通孔141。以下仅对第二褶皱式再分布板16的结构进行详细描述，第一褶皱式再分布板14在第二褶皱式再分布板16的基础上根据换热管系统8的安装需求适应性设置通孔141即可。
每块所述的第二褶皱式再分布板16均包括支撑排管1601、短筒节1602和第二皱褶式再分布器1603；若干根支撑排管1601间隔设置在短筒节1602内，第二皱褶式再分布器1603嵌装在短筒节1602内并搁置在若干根支撑排管1601上；短筒节1602通过再分布板支架13安装在内层壳体10的内壁上。
支撑排管1601可采用耐高温不锈钢钢管制成，且两端与短筒节1602的内壁焊接固定，若干根支撑排管1601平行等间距布置。第二皱褶式再分布器1603的边缘处与短筒节1602的内壁焊接固定，若干根支撑排管1601用于支撑安装第二皱褶式再分布器1603。
所述的第二皱褶式再分布器1603包括第一皱褶单片16031和第二皱褶单片16032，第一皱褶单片16031与第二皱褶单片16032以相反斜向交错排列。
第一皱褶单片16031和第二皱褶单片16032均为耐高温不锈钢金属形成的折线形板状结构。相邻的第一皱褶单片16031和第二皱褶单片16032的折叠部位连接，在相邻的第一皱褶单片16031和第二皱褶单片16032之间形成多个四边形通槽，以供气流通过。由于第一皱褶单片16031和第二皱褶单片16032相反斜向交错排列，相邻两排四边形通槽上的气流流通方向不同，达到均匀气流的作用。
在上下相邻的两块所述的第二褶皱式再分布板16中，其第二皱褶式再分布器1603的布置方向交错90°设置；在上下相邻的两块所述的第一褶皱式再分布板14中，其第一皱褶式再分布器1403的布置方向交错90°设置。第二褶皱式再分布板16和第一褶皱式再分布板14采用S31008耐高温不锈钢材料制造。
请参见附图15，优选的，在第一皱褶单片16031和第二皱褶单片16032的折叠面满足以下几何关系：
面与面折痕长度L的计算公式为：
折叠面的单片宽x的计算公式为：X＝Lsin(∠a1)。
折叠面的单片高H的计算公式为：H＝Lsin(∠a3)。
折叠面的相对单片宽的计算公式为：
折叠面的相对单片高的计算公式为：
所述的换热管系统8包括冷却液进口801、进口环形分配管802、下部热补偿管803、换热立管804、上部热补偿管805、出口环形分配管806和冷却液出口807；若干根换热立管804在内层壳体10内竖向均匀布置并贯穿若干块第一皱褶式再分布板14上预留的通孔141，若干根下部热补偿管803的一端分别与若干根换热立管804的下端对应连通，若干根上部热补偿管805的一端分别与若干根换热立管804的上端对应连通；若干根下部热补偿管803的另一端分别与进口环形分配管802连通，进口环形分配管802上设有冷却液进口801；若干根上部热补偿管805的另一端分别与出口环形分配管806连通，出口环形分配管806上设有冷却液出口807；进口环形分配管802和出口环形分配管806分别为环形结构并通过分配管固定板808固定设置在承压壳体9的外壁上，若干根下部热补偿管803和若干根上部热补偿管805均贯穿主壳体。
所述的可拆进气管1包括进气管103和伞帽分配器105；进气管103贯穿进气口2，进气管103的一端位于下封头3内，伞帽分配器105通过三块周向等间距布置的筋板104安装在进气管103的一端且位于下封头3内；进气管103的中部通过安装固定法兰102与进气口2上的预装法兰匹配安装，进气管103的另一端位于反应器主体的外部并通过进口法兰101外接供气管。
请参见附图1至附图17，实施例2：
本发明的无稀相区高温带压流化床反应器用于生产单套年产10万吨多晶硅产品，采用氢化工艺，其原理是：氢气、硅粉、四氯化硅等原料在催化剂及高温(550℃)带压(2.65MPa)条件下生产三氯氢硅。
该无稀相区高温带压流化床反应器包括可拆进气管1、反应器主体、复合气体分布板4、浮动型喷嘴5、浮子型喷嘴6、固体物料进口7和第二褶皱式再分布板16；反应器主体的底部形成有进气口2，可拆进气管1可拆卸式安装在进气口2上并与反应器主体连通；复合气体分布板4安装在反应器主体的下部，若干个浮动型喷嘴5和若干个浮子型喷嘴6分别间隔安装在复合气体分布板4上，且若干个浮子型喷嘴6分布于若干个浮动型喷嘴5的外侧；一对固体物料进口7布置在可拆进气管1的下部并与反应器主体连通，固体物料进口7高于复合气体分布板4设置；若干块第二褶皱式再分布板16分别通过再分布板支架13间隔设置在反应器主体内，且位于固体物料进口7与反应器主体顶部的气相出口18之间。反应器主体上部不设置稀相区(分离区)。
由于氢化流化床反应器属于可以自维持反应温度的反应体系中，因此本实施例不设置换热管系统8。
所述的反应器主体包括下封头3、主壳体、上封头17、回料口20和安全阀口21；下封头3和上封头17分别连接在主壳体的底部和顶部，形成反应器的封闭壳体结构；气相出口18、回料口20和安全阀口21设置在上封头17上，可拆进气管1通过进气口2设置在下封头3上。
所述的下封头3、主壳体和上封头17均为多层结构，该多层结构包括承压壳体9、内层壳体10、锚固钉11和隔热浇注料12；内层壳体10设置在承压壳体9内，隔热浇注料12填充在内层壳体10与承压壳体9之间的间隙内，锚固钉11的一端与承压壳体9通过焊接固定连接，锚固钉11的另一端锚固在隔热浇注料12内，形成隔热衬里结构；复合气体分布板4和第二褶皱式再分布板16均安装在内层壳体10的内壁上。
内层壳体10采用8mm厚的N08810耐高温不锈钢材料制造。
所述的上封头17上设有检修口19，主壳体上沿高度方向等间距设有8个测压口22；主壳体的下部设有人孔，人孔包括位于复合气体分布板4上方的分布板上部人孔23和位于复合气体分布板4下方的分布板下部人孔24；承压壳体9的外壁上间隔设有若干个圈座15。
所述的复合气体分布板4包括倒锥形分布板401和球冠形分布板402；球冠形分布板402呈球面结构，倒锥形分布板401为上宽下窄的倒锥形结构，倒锥形分布板401的上端固定连接在内层壳体10的内壁上，倒锥形分布板401的下端与球冠形分布板402的边缘处连接，形成下沉式弧面结构的复合气体分布板4；倒锥形分布板401和球冠形分布板402上均布喷嘴安装孔403，浮动型喷嘴5安装在球冠形分布板402的喷嘴安装孔403上，浮子型喷嘴6安装在倒锥形分布板401的喷嘴安装孔403上。
复合气体分布板4采用N08810耐高温不锈钢材料制造。
所述的球冠形分布板402的边缘处直径为D2，且球冠形分布板402的顶面积为内层壳体10截面面积的85％；倒锥形分布板401的上端直径与内层壳体10的内径一致，为D1，倒锥形分布板401的下端直径与球冠形分布板402的边缘处直径一致；倒锥形分布板401的板面与水平面的夹角为α，α取值75°；喷嘴安装孔403的孔径为d0，d0取值36mm，同一圆周上相邻两个喷嘴安装孔403的中心间距为s，s取值150mm。
每个所述的浮动型喷嘴5均包括第一锁紧件501、喷嘴尾部502、喷嘴中部503和喷嘴头部504；喷嘴尾部502、喷嘴中部503和喷嘴头部504依次同轴连接且内设中心管506，中心管506的下端贯穿喷嘴尾部502，中心管506的上端延伸至喷嘴头部504内；喷嘴中部503的外径d4略小于喷嘴安装孔403的孔径d0，喷嘴中部503的长度大于球冠形分布板402的厚度，使喷嘴中部503可移动式贯穿球冠形分布板402；第一锁紧件501和喷嘴头部504的直径均大于喷嘴安装孔403的孔径d0，喷嘴尾部502通过第一锁紧件501限位安装在球冠形分布板402上，第一锁紧件501和喷嘴头部504分别位于球冠形分布板402的下方和上方。
所述的喷嘴头部504内形成有环形缝隙505，环形缝隙505的一端与中心管506的顶部连通，环形缝隙505的另一端向下贯穿喷嘴头部504且面向球冠形分布板402的顶面设置。
优选的，环形缝隙505的内圈直径d5和环形缝隙505的外圈直径d6与中心管506的直径d3之间的关系为：(d6)2-(d5)2＝(d3)2。
若干个所述的浮动型喷嘴5沿球冠形分布板402的环向由内至外呈三圈布置，且三圈浮动型喷嘴5的中心管506的直径d3由内至外依次增大。该三圈浮动型喷嘴5将球冠形分布板402划分为三个等面积的同心圆/环。
每个所述的浮子型喷嘴6均包括第二锁紧件601、喷嘴上段602、中空浮球603和喷嘴下段604；喷嘴上段602与喷嘴下段604的顶部同轴连接，喷嘴下段604的底部向内层壳体10的内壁方向弯折延伸，喷嘴下段604的底部贯穿喷嘴安装孔403并通过第二锁紧件601锁紧在倒锥形分布板401上；喷嘴上段602和喷嘴下段604的顶部内形成有两端窄、中间宽的空腔605，中空浮球603可浮动式设置在空腔605的宽部内，空腔605的两端窄部分别贯穿喷嘴上段602和喷嘴下段604。
所述的中空浮球603的内径d11与外径d10的关系为：d11/d10＝0.9，且中空浮球603的外径d10小于空腔605的宽部直径d9。中空浮球603可采用N08810耐高温不锈钢材料制作。
所述的空腔605的顶部窄部直径d12和底部窄部直径d7均小于宽部直径d9；喷嘴下段604的底部垂直贯穿倒锥形分布板401，喷嘴下段604的顶部中心线与底部中心线的夹角即喷嘴下段604的底部弯折角度为180°-α，α取值75°。
喷嘴下段604的底部设有外螺纹，第二锁紧件601采用与喷嘴下段604的底部相匹配的螺母，使第二锁紧件601螺纹旋接锁紧在喷嘴下段604的底部上。
若干个所述的浮子型喷嘴6沿倒锥形分布板401的环向由内至外呈多圈布置，且多圈浮子型喷嘴6的空腔605顶部窄部直径d12由内至外依次增大；在选择浮子型喷嘴6和浮动型喷嘴5型号时，浮子型喷嘴6比浮动型喷嘴5的气速高15％。
所述的若干块第二褶皱式再分布板16布置在固体物料进口7与气相出口18之间的范围内。
每块所述的第二褶皱式再分布板16均包括支撑排管1601、短筒节1602和第二皱褶式再分布器1603；若干根支撑排管1601间隔设置在短筒节1602内，第二皱褶式再分布器1603嵌装在短筒节1602内并搁置在若干根支撑排管1601上；短筒节1602通过再分布板支架13安装在内层壳体10的内壁上。
支撑排管1601可采用耐高温不锈钢钢管制成，且两端与短筒节1602的内壁焊接固定，若干根支撑排管1601平行等间距布置。第二皱褶式再分布器1603的边缘处与短筒节1602的内壁焊接固定，若干根支撑排管1601用于支撑安装第二皱褶式再分布器1603。
所述的第二皱褶式再分布器1603包括第一皱褶单片16031和第二皱褶单片16032，第一皱褶单片16031与第二皱褶单片16032以相反斜向交错排列。
第一皱褶单片16031和第二皱褶单片16032均为耐高温不锈钢金属形成的折线形板状结构。相邻的第一皱褶单片16031和第二皱褶单片16032的折叠部位连接，在相邻的第一皱褶单片16031和第二皱褶单片16032之间形成多个四边形通槽，以供气流通过。由于第一皱褶单片16031和第二皱褶单片16032相反斜向交错排列，相邻两排四边形通槽上的气流流通方向不同，达到均匀气流的作用。
在上下相邻的两块所述的第二褶皱式再分布板16中，其第二皱褶式再分布器1603的布置方向交错90°设置。第二褶皱式再分布板16采用N08810耐高温不锈钢材料制造。
请参见附图15，优选的，在第一皱褶单片16031和第二皱褶单片16032的折叠面满足以下几何关系：
面与面折痕长度L的计算公式为：
折叠面的单片宽x的计算公式为：X＝Lsin(∠a1)。
折叠面的单片高H的计算公式为：H＝Lsin(∠a3)。
折叠面的相对单片宽的计算公式为：
折叠面的相对单片高的计算公式为：
所述的可拆进气管1包括进气管103和伞帽分配器105；进气管103贯穿进气口2，进气管103的一端位于下封头3内，伞帽分配器105通过三块周向等间距布置的筋板104安装在进气管103的一端且位于下封头3内；进气管103的中部通过安装固定法兰102与进气口2上的预装法兰匹配安装，进气管103的另一端位于反应器主体的外部并通过进口法兰101外接供气管。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定发明的保护范围，因此，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。
Claims (10)
1.一种无稀相区高温带压流化床反应器，其特征是：包括可拆进气管(1)、反应器主体、复合气体分布板(4)、浮动型喷嘴(5)、浮子型喷嘴(6)、固体物料进口(7)和第二褶皱式再分布板(16)；反应器主体的底部形成有进气口(2)，可拆进气管(1)可拆卸式安装在进气口(2)上并与反应器主体连通；复合气体分布板(4)安装在反应器主体的下部，若干个浮动型喷嘴(5)和若干个浮子型喷嘴(6)分别间隔安装在复合气体分布板(4)上，且若干个浮子型喷嘴(6)分布于若干个浮动型喷嘴(5)的外侧；固体物料进口(7)成对布置在可拆进气管(1)的下部并与反应器主体连通，固体物料进口(7)高于复合气体分布板(4)设置；若干块第二褶皱式再分布板(16)分别间隔设置在反应器主体内，且位于固体物料进口(7)与反应器主体顶部的气相出口(18)之间。
2.根据权利要求1所述的无稀相区高温带压流化床反应器，其特征是：所述的反应器主体包括下封头(3)、主壳体、上封头(17)、回料口(20)和安全阀口(21)；下封头(3)和上封头(17)分别连接在主壳体的底部和顶部，形成反应器的封闭壳体结构；气相出口(18)、回料口(20)和安全阀口(21)设置在上封头(17)上，可拆进气管(1)通过进气口(2)设置在下封头(3)上；
下封头(3)、主壳体和上封头(17)均为多层结构，该多层结构包括承压壳体(9)、内层壳体(10)、锚固钉(11)和隔热浇注料(12)；内层壳体(10)设置在承压壳体(9)内，隔热浇注料(12)填充在内层壳体(10)与承压壳体(9)之间的间隙内，锚固钉(11)的一端与承压壳体(9)固定连接，锚固钉(11)的另一端锚固在隔热浇注料(12)内，形成隔热衬里结构；复合气体分布板(4)和第二褶皱式再分布板(16)均安装在内层壳体(10)的内壁上，换热管系统(8)安装在主壳体上；
上封头(17)上设有检修口(19)，主壳体上间隔设有若干个测压口(22)；主壳体的下部设有人孔，人孔包括位于复合气体分布板(4)上方的分布板上部人孔(23)和位于复合气体分布板(4)下方的分布板下部人孔(24)；承压壳体(9)的外壁上间隔设有若干个圈座(15)。
3.根据权利要求2所述的无稀相区高温带压流化床反应器，其特征是：所述的复合气体分布板(4)包括倒锥形分布板(401)和球冠形分布板(402)；球冠形分布板(402)呈球面结构，倒锥形分布板(401)为上宽下窄的倒锥形结构，倒锥形分布板(401)的上端固定连接在内层壳体(10)的内壁上，倒锥形分布板(401)的下端与球冠形分布板(402)的边缘处连接，形成下沉式弧面结构的复合气体分布板(4)；倒锥形分布板(401)和球冠形分布板(402)上均布喷嘴安装孔(403)，浮动型喷嘴(5)安装在球冠形分布板(402)的喷嘴安装孔(403)上，浮子型喷嘴(6)安装在倒锥形分布板(401)的喷嘴安装孔(403)上。
4.根据权利要求3所述的无稀相区高温带压流化床反应器，其特征是：每个所述的浮动型喷嘴(5)均包括第一锁紧件(501)、喷嘴尾部(502)、喷嘴中部(503)和喷嘴头部(504)；喷嘴尾部(502)、喷嘴中部(503)和喷嘴头部(504)依次同轴连接且内设中心管(506)，中心管(506)的下端贯穿喷嘴尾部(502)，中心管(506)的上端延伸至喷嘴头部(504)内；喷嘴中部(503)的外径小于喷嘴安装孔(403)的孔径，喷嘴中部(503)的长度大于球冠形分布板(402)的厚度，使喷嘴中部(503)可移动式贯穿球冠形分布板(402)；第一锁紧件(501)和喷嘴头部(504)的直径均大于喷嘴安装孔(403)的，喷嘴尾部(502)通过第一锁紧件(501)限位安装在球冠形分布板(402)上，第一锁紧件(501)和喷嘴头部(504)分别位于球冠形分布板(402)的下方和上方；
喷嘴头部(504)内形成有环形缝隙(505)，环形缝隙(505)的一端与中心管(506)的顶部连通，环形缝隙(505)的另一端向下贯穿喷嘴头部(504)且面向球冠形分布板(402)的顶面设置。
5.根据权利要求3所述的无稀相区高温带压流化床反应器，其特征是：每个所述的浮子型喷嘴(6)均包括第二锁紧件(601)、喷嘴上段(602)、中空浮球(603)和喷嘴下段(604)；喷嘴上段(602)与喷嘴下段(604)的顶部同轴连接，喷嘴下段(604)的底部向内层壳体(10)的内壁方向弯折延伸，喷嘴下段(604)的底部垂直贯穿喷嘴安装孔(403)并通过第二锁紧件(601)锁紧在倒锥形分布板(401)上；喷嘴上段(602)和喷嘴下段(604)的顶部内形成有两端窄、中间宽的空腔(605)，中空浮球(603)可浮动式设置在空腔(605)的宽部内，空腔(605)的两端窄部分别贯穿喷嘴上段(602)和喷嘴下段(604)。
6.根据权利要求3所述的无稀相区高温带压流化床反应器，其特征是：若干个所述的浮动型喷嘴(5)沿球冠形分布板(402)的环向由内至外呈多圈布置，且多圈浮动型喷嘴(5)的中心管(506)的直径由内至外依次增大；该多圈浮动型喷嘴(5)将球冠形分布板(402)划分为三个等面积的同心圆/环；若干个浮子型喷嘴(6)沿倒锥形分布板(401)的环向由内至外呈多圈布置，且多圈浮子型喷嘴(6)的空腔(605)顶部窄部直径由内至外依次增大；该多圈浮子型喷嘴(6)将倒锥形分布板(401)划分为三个等面积的同心圆/环；浮子型喷嘴(6)比浮动型喷嘴(5)的气速高。
7.根据权利要求2所述的无稀相区高温带压流化床反应器，其特征是：所述的反应器主体内设有换热管系统(8)，在换热管系统(8)的安装高度范围内间隔设置若干块第一褶皱式再分布板(14)，且换热管系统(8)贯穿若干块第一褶皱式再分布板(14)上的通孔(141)；第一褶皱式再分布板(14)与第二褶皱式再分布板(16)的结构相同。
8.根据权利要求7所述的无稀相区高温带压流化床反应器，其特征是：每块所述的第二褶皱式再分布板(16)均包括支撑排管(1601)、短筒节(1602)和第二皱褶式再分布器(1603)；若干根支撑排管(1601)间隔设置在短筒节(1602)内，第二皱褶式再分布器(1603)嵌装在短筒节(1602)内并搁置在若干根支撑排管(1601)上；短筒节(1602)通过再分布板支架(13)安装在内层壳体(10)的内壁上；
第二皱褶式再分布器(1603)包括第一皱褶单片(16031)和第二皱褶单片(16032)，第一皱褶单片(16031)与第二皱褶单片(16032)以相反斜向交错排列；
在上下相邻的两块所述的第二褶皱式再分布板(16)中，其第二皱褶式再分布器(1603)的布置方向交错90°设置；在上下相邻的两块第一褶皱式再分布板(14)中，其第一皱褶式再分布器(1403)的布置方向交错90°设置。
9.根据权利要求2所述的无稀相区高温带压流化床反应器，其特征是：所述的换热管系统(8)包括冷却液进口(801)、进口环形分配管(802)、下部热补偿管(803)、换热立管(804)、上部热补偿管(805)、出口环形分配管(806)和冷却液出口(807)；若干根换热立管(804)在内层壳体(10)内竖向均匀布置并贯穿若干块第一皱褶式再分布板(14)，若干根下部热补偿管(803)的一端分别与若干根换热立管(804)的下端对应连通，若干根上部热补偿管(805)的一端分别与若干根换热立管(804)的上端对应连通；若干根下部热补偿管(803)的另一端分别与进口环形分配管(802)连通，进口环形分配管(802)上设有冷却液进口(801)；若干根上部热补偿管(805)的另一端分别与出口环形分配管(806)连通，出口环形分配管(806)上设有冷却液出口(807)；进口环形分配管(802)和出口环形分配管(806)分别为环形结构并固定设置在承压壳体(9)的外壁上，若干根下部热补偿管(803)和若干根上部热补偿管(805)均贯穿主壳体。
10.根据权利要求2所述的无稀相区高温带压流化床反应器，其特征是：所述的可拆进气管(1)包括进气管(103)和伞帽分配器(105)；进气管(103)贯穿进气口(2)，进气管(103)的一端位于下封头(3)内，伞帽分配器(105)安装在进气管(103)的一端且位于下封头(3)内；进气管(103)的中部与进气口(2)匹配安装，进气管(103)的另一端位于反应器主体的外部并外接供气管。
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- 2023-10-27 CN CN202311409288.3A patent/CN117244484A/zh active Pending
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