CN1191112C - 用于加工粉状或颗粒材料的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

在一流化床设备中，借助流态化气体将一层粉状或颗粒状材料流态化，该流态化气体通过床板中的各开口引入成为第一多个气流或气流束，并装设在一个或多个引入点引入第二多个气流或气流束的装置，从该一个或多个引入点引导第二多个气流或气流束沿壳体的至少某些壁的表面流动以形成气体隔挡层，该气体隔挡层覆盖壳体的该壁表面和顶部的至少大部分，从而减少有害作用，特别是在壳体的壁和顶部的表面上的产品的沉积，冷凝和腐蚀。

Description

用于加工粉状或颗粒状材料的方法和设备
技术领域
本发明涉及用于加工一层粉状或颗粒状材料的方法和设备，将该材料在一流化床设备的床板上借助流态化气体进行流态化，该流态化气体通过床板的各开口引入成为多个第一气流或气流束，该流化床设备包括一壳体，该壳体大体上为多边形的形状，包括若干个壁和一顶部，该方法还包括减少有害作用，特别是在该壁和顶部的表面上的产品的沉积，冷凝和腐蚀。
背景技术
在流化床技术领域中一个熟知的问题是，由于流态化气体在通过流化床内将被加工的材料层以后有很高的湿含量，从而造成在壳体壁和顶部上的冷凝，还有一个问题是产品可能沉积在这些壁上。
为了克服已知的这些问题，如在美国专利4,492,040号(Niro)中所描述，为了避免在壳体壁和顶部上产品的冷凝和沉积，在壳体的内侧提供加热装置，例如以适宜的方式如通过电流、热的气体或空气、或蒸汽或水来加热的加热板。
还有，为了避免在流化床设备的排出系统中发生冷凝，已知引入所谓的旁通气体到流化床中与流态化气体混合，以便得到具有低湿含量的气体混合物。
然而，在流化过程涉及在干燥时释放出腐蚀性蒸汽的材料时，如释放HCl的s-PVC，上述措施可能是不充分的。
发明内容
在这种背景技术下，本发明的目的是提供一种方法和设备，其中在很大程度上避免了在干燥过程中产生上述不希望的后果。
在本发明的一方面，通过本文开始提到的这类方法达到这个目的，该方法的特征在于，在一个或多个引入点将多个第二气流或气流束引入该壳体，并从该一个或多个点沿壳体的至少某些壁的表面引导该多个第二气流或气流束以形成气体隔挡层，该气体隔挡层覆盖壳体的该壁表面和顶部的至少大部分。
通过形成气体隔挡层，该气体隔挡层覆盖承受来自干燥器内的被干燥材料的蒸汽的部分壳体，达到很好的保护以防止湿的和可能是腐蚀性的废流态化气体/产品与流化床壳体的壁和顶部之间的接触，从而阻止冷凝的形成和产品沉积，以及抵消腐蚀性蒸汽的作用，如点状和应力腐蚀及产品变质。
优选的是，所述多个第二气流或气流束具有从所述一个或多个引入点向上引导的第一流动分量和/或与所述第一流动分量成直角的第二流动分量。
在本发明的另一方面，提供一种流化床设备，该设备包括一壳体，该壳体大体上为多边形的形状和包括若干个壁和一顶部，和一床板，在床板上有一层粉状或颗粒状材料借助流态化气体进行流态化，流态化气体通过床板中的各开口引入成为多个第一气流或气流束，装置设置成用于减小有害作用，特别是在该壁和顶部的表面上的产品的沉积，凝结和腐蚀。根据本发明，流化床设备的特征在于，提供的装置用于在一个或多个引入点引入多个第二气流或气流束，并从该一个或多个点沿壳体的至少某些壁的表面引导该多个第二气流或气流束以形成气体隔挡层，该气体隔挡层覆盖壳体的该壁表面和顶部的至少大部分。
优选的是，所述引入装置设计成给予所述多个第二气流或气流束第一流动分量和/或第二流动分量，该第一流动分量从引入装置向上引导，该第二流动分量与所述第一流动分量成直角。
本发明有利的实施例是从属权利要求的主题内容。
下面将通过其实施例和附图更加详细地描述本发明。
附图说明
图1和图2是根据本发明的设备的一个实施例的非常概略的断面图；和
图3图解说明应用根据本发明的方法和设备的温度分布的计算机模拟实例。
具体实施方式
图1和2分别表示用于加工粉状或颗粒状材料的流化床设备的第一部段1和第二部段5的切开断面图。这种材料的实例是牛奶制品、陶瓷、聚合物等，例如将它们在流化床设备中干燥、冷却或喷射成粒。对于含氯材料，如无机盐或聚合物如PVC，根据本发明的方法和设备是特别有利的。
设备的第一部段1在所示实施例中是反混型，其中由分布器装置(未图示)将粉状或颗粒状材料供应到流化床板2，材料在板上形成一层材料P。材料的高度或厚度取决于待加工材料的种类，并可用一适宜的装置如阻尼器或溢流阀进行调整。从充气室4通过床板2中的各开口3引入流态化气体成为多个气流或气流束。充气室4以已知的方式自身被供给有适宜的流态化气体如加热的环境空气。流化床板2例如可以是在申请人的欧洲专利0474949号中所描述的类型。最好在流化床设备的这部段内在床板2上布置若干个加热板(未图示)。
设备的第二部段5是活塞流型，具有带开口7的床板6，流态化气体从充气室8通过各开口7引入。第二部段5包括若干个隔壁(未图示)以便给材料提供蜿蜒的通道。床板6可以设计成第一部段1的床板2那样，或者设计成如申请人的欧洲专利0,430,849号中所描述的那样。
第一和第二部段1和5具有大体为多边形形状的共同壳体，床板2和6每个都是大体的多边形或矩形形状，有若干个壁垂直于床板延伸，其中的壁9和10示于图1和2中。这些壁的上端与顶部(未示出)相连，顶部可以基本上平行于床板，从而形成大体上为箱形的流化床设备。但是各壁和顶部之间的过渡区可以设计成倾斜或圆形区域。在顶部装设排放装置(未图示)用于排出废的流态化气体，或者将该气体清洗之后排放到环境中，或者将该气体经过一系列的清洗、冷凝和加热过程之后循环利用。
为了减少有害作用，例如，在流化床设备壳体的壁和顶部上，产品像这样或以在流态化气体中夹带的细粒的形式沉积，废的流态化气体冷凝和可能发生腐蚀，在每部段5和1装设装置11和17，用于在壳体的壁和顶部上提供气体隔挡层。
下面将更详细地描述第二部段5的引入装置11。
从充气室8将隔挡层气体通过在壁10和内壁12之间的中空空间形成的通道引导至引入装置11。另外的隔挡气源当然也是可能的。因此可以利用单独的充气室，外部供给装置，第一部段1的充气室4等。在壁10和内壁12之间的通道的上端，气体通入定位成在壁10的纵向相互间隔一距离的多个管13。管13连接到成型件14，该成型件在壁13的纵向延伸，即垂直于管13。成型件14在它面向壁10的侧面有一设置多个开口的板14a，隔挡层气体可以通过这些开口。板14a可以是任何适当的类型，如多孔板、鱼鳞型的板，或包括隔板，其提供所需的速度分布和数值。
这样将隔挡层气体引入壳体的内部空间成为多个第二气流或气流束，引导该气流或气流束沿壁10的表面并继续沿壳体的壁10和顶部流动。在图示实施例中，成型件14上的突出的凸缘部分14b保证引导隔挡层气体沿着壁10。为了得到覆盖壁10、邻接的壁和顶部的基本连续的气体隔挡层，在各邻接壁上提供类似的引入装置。
另一种是，可以通过例如给出射流的扇形分布的喷嘴引入形成气体隔挡层的多个第二气流或气流束。然而这不如图示和描述的实施例那样的有利，因为喷嘴给予隔挡层气流或气流束不均匀的分布和更大的速度。隔挡层气体还可以通过壳体拐角处即各相邻壁之间的连接处的竖直缝引入，这要求大体上沿水平方向引入气流或气流束。
偏转板15形式的遮挡结构固定到成型件14。打算用偏转板15保护引入装置11以防止从流化床喷出材料。此外，偏转板15在离开壁10的方向引导来自流化床的流态化气体，从而减少隔挡气体和流态化气体之间的混合。在偏转板15中提供孔15a，以允许已进入到偏转板15上的喷出材料回到流化床。已进入成型件14的板14a和壁10之间的空间的喷出材料可通过狭隙16回到床，以避免堵塞板14a的开口。
引入装置的位置，即隔挡层气体的引入点可以根据要流化的材料的特性和床板上材料层的高度或厚度而变化。在图2所示的第二或活塞流部段5，引入装置11正好位于床板6上的材料层P之上。由于隔挡层气体的温度相对较高和优选地高于流化床温度，通过使隔挡层气体通入壁10和内壁12之间的中空空间，减少位于引入装置11以下的部分壁上的产品的沉积和冷凝。隔挡层气体的温度可以改变但不应高至会使被流化的材料受到损坏。
如图1所示，在流化床设备的第一或反混部段中的引入装置17位于仅略高于床板2上的材料层P的一个水平面上。引入装置17例如可以设计成第二部段5的引入装置11那样，但是隔挡层气体是从充气室4通过位于第一部段1的壁9外面的管18进入到引入装置17。如上所述，当然可以利用其它的气源，并且与在流化床设备的第二部段中一样，也可用隔挡层气体加热引入点以下的壁9。
隔挡层气体量一般为总气量即流态化气体量和隔挡层气体量总和的2-25％，隔挡层气体速度应充分地低，以便不会夹带流态化气体。因为这将会减小气体隔挡层的作用。这个速度通常为流态化气体速度的0.2到15倍，例如速度值是0.1到5m/s。
例子
s-PVC的流被供给到流化床设备的反混部段1，并用温度约为70℃的流态化气体干燥，流态化气体分别通过第一(反混)部段和第二(活塞流)部段的床板2和6中的开口3和7引入。床板2和6上的材料温度略低于约60℃。在流化床设备的不同部分温度可以不同。
流态化气体速度在反混部段1近似为0.35m/s，和在活塞流部段5近似为0.25m/s。
通过引入装置11和17引进隔挡层气体。隔挡层气体量近似为气体总量的9％。
图3表示采用对应于上述情况的条件和隔挡层气体速度为2m/s的计算机模拟的温度分布，从图3的图示说明可以看到，壁和顶部的温度相对于流化床的温度而增高。
本发明不应局限于上述实施例，在不偏离附录的权利要求书的范围内可以对该方法和设备进行各种修改。

Claims (17)

1.一种加工一层粉状或颗粒状材料的方法，将该材料在一流化床干燥器的床板上借助流态化气体进行流态化，该流态化气体通过床板中的各开口引入成为多个第一气流或气流束，所述流化床干燥器包括一壳体，该壳体具有多边形的形状并包括若干个壁和一顶部，
其特征在于，
在一个或多个引入点处将多个第二气流或气流束引入所述壳体，并从所述一个或多个点沿壳体的至少某些壁的表面引导该多个第二气流或气流束以形成气体隔挡层，该气体隔挡层覆盖壳体的所述床板上方的所述壁表面和顶部的至少大部分；以及
所述多个第二气流或气流束的温度高于材料层的温度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多个第二气流或气流束具有从所述一个或多个引入点向上引导的第一流动分量和/或与所述第一流动分量成直角的第二流动分量。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述一个或多个引入点位于床板上的材料层之上的水平处。
4.根据权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，所述多个第二气流或气流束的速度为0.1-5m/s，以便不会夹带所述流态化气体。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述多个第二气流或气流束的量是气体总量的2-25％。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，利用所述多个第二气流或气流束加热一个或多个引入点下面的所述一个或多个壁。
7.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其应用于这种类型的流化床干燥器，该干燥器包括反混流型的第一流化床部段和活塞流型的第二流化床部段，该方法的特征在于，利用所述多个第二气流或气流束加热至少一个所述部段内的一个或多个引入点下面的所述一个或多个壁。
8.一种流化床干燥器，其包括一壳体，该壳体具有多边形的形状并包括若干个壁和一顶部，以及一床板，在该床板上将一层粉状或颗粒状材料借助流态化气体进行流态化，该流态化气体通过床板中的各开口引入成为多个第一气流或气流束，
其特征在于，
引入装置设置成用于在一个或多个引入点引入多个第二气流或气流束，并从所述一个或多个点沿壳体的至少某些壁的表面引导该多个第二气流或气流束以形成气体隔挡层，该气体隔挡层覆盖壳体的所述床板上方的所述壁表面和顶部的至少大部分；以及
所述引入装置包括在壁的纵向上延伸的成型件或在每个引入点处的至少一个喷嘴。
9.根据权利要求8所述的流化床干燥器，其特征在于，所述引入装置设计成给予所述多个第二气流或气流束第一流动分量和/或第二流动分量，该第一流动分量从引入装置向上引导，该第二流动分量与所述第一流动分量成直角。
10.根据权利要求8或9所述的流化床干燥器，其特征在于，所述引入装置位于床板上的材料层之上的水平处。
11.根据权利要求8-10中任一项所述的流化床干燥器，其特征在于，所述引入装置设计成壁中的开口。
12.根据权利要求8-11中任一项所述的流化床干燥器，其特征在于，在一个或多个引入点处设置遮挡结构，用于使来自流化床的喷出的材料偏转离开引入装置。
13.根据权利要求12所述的流化床干燥器，其特征在于，在所述遮挡结构中设置孔以便使喷出的材料能回到流化床。
14.根据权利要求8-13中任一项所述的流化床干燥器，其特征在于，所述一个或多个壁是部分或完全中空的，以便传导至少所述多个第二气流或气流束。
15.根据权利要求14所述的流化床干燥器，其特征在于，利用所述多个第二气流或气流束加热所述一个壁或多个壁。
16.根据权利要求8-14中任一项所述的流化床干燥器，其包括反混流型的第一流化床部段和活塞流型的第二流化床部段，其特征在于，利用所述多个第二气流或气流束加热至少一个所述部段内的所述一个或多个壁。
17.根据权利要求8-15中任一项所述的流化床干燥器，其特征在于，壳体的壁和顶部之间的过渡区设计成倾斜的或圆形的区域。
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