CN202356088U - 流态化反应器装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种流态化反应器装置,该流态化反应器装置包括主反应室(1),所述主反应室的底部设置有气体分布器(3),所述气体分布器包括多个出气孔(7),所述流态化反应器装置包括与所述出气孔(7)连通的进气管(6),所述主反应室的上端部周向设置有多个进料管(4),所述主反应室(1)的下端部周向设置有多个排渣管(5)。可以实现多管路进料和多管路排渣,在其中一个管路发生堵塞时,可不关停该流态化反应器装置进行疏通,能够连续生产,并可使固体颗粒在该装置中能够进行均匀有效的流化。
Description
技术领域
本实用新型涉及化工领域,具体地,涉及一种流态化反应器装置。
背景技术
流态化是指利用流动流体的作用,带动固体颗粒群处于悬浮状态,从而使固体颗粒具有某些流体的表观特征,利用这种流体与固体颗粒之间的充分接触从而实现生产过程的操作。在化工领域中,利用这一原理制造的流态化反应器装置可使固体颗粒在流动状态下与流体,例如反应气体均匀、充分接触,提高反应效率。
四氯化钛是制取海绵钛和氯化法钛白重要的中间原料,国内外利用高钛渣(TiO2含量在90%左右)加入碳粉在高温下进行氯化,来制取四氯化钛。所以流态化反应器在钛产业中得到了广泛应用。
高炉炼铁后产生的高炉渣(TiO2含量在20%左右),经加碳后在高温下熔炼得到一种碳化渣。该碳化渣(TiC含量在12%左右)中的TiC氯化温度在400℃左右就能反应,由于碳化渣的流动性差并且碳化渣的氯化过程是一个很强的放热反应,多余的热量若不能及时带走,局部温度的升高,造成物料粘结或烧结,不能正常流化,导致氯化炉“死炉”,需要关停流态化反应器装置以疏通堵塞部位。如果温度低于400℃其氯化效果不理想。
因此,选用合理流态化反应器的进出料的畅通、气流分布器和控制反应温度,是实现碳化渣工业化的当务之急。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种流态化反应器装置,该流态化反应器装置易进料,易排渣,能够连续生产,并可使固体颗粒在该装置中能够进行均匀有效的流化。
为了实现上述目的,本实用新型提供一种流态化反应器装置,该流态化反应器装置包括主反应室,所述主反应室的底部设置有气体分布器,所述气体分布器包括多个出气孔,所述流态化反应器装置包括与所述出气孔连通的进气管,所述主反应室的上端部周向设置有多个进料管,所述主反应室的下端部周向设置有多个排渣管。
优选地,每个所述进料管的管口向上并与所述主反应室的轴向方向成锐角设置,每个所述排渣管的管口向下并与所述主反应室的轴向方向成锐角设置。
优选地,每个所述进料管上安装有补气装置,每个所述排渣管上安装有流量控制阀和补气装置。
优选地,所述气体分布器包括气体分布板和多个气嘴,所述气体分布板具有用于安装所述多个气嘴的安装孔。
优选地,每个气嘴包括筒状侧壁,所述筒状侧壁的朝向所述主反应室顶部的一端密封,所述多个出气孔设置在所述筒状侧壁上。
优选地,与所述主反应室的侧壁相邻的气嘴的出气孔设置为不与所述主反应室的侧壁相对,其它的每个气嘴的出气孔沿该气嘴的周向均布。
优选地,该流态化反应器装置还包括气室,所述气体分布器设置在所述主反应室和所述气室之间,所述进气管为多个,该多个进气管沿所述气室的周向设置。
优选地,所述主反应室的底部设置有上法兰,所述气室的顶部设置有下法兰,所述上法兰和下法兰密封连接。
优选地,所述上法兰和下法兰中的任一个的端面上具有圆环形凹槽,所述气体分布器安装在所述圆环形凹槽内。
优选地,所述气室的底部为向下弯曲的弧面,所述流态化反应器装置还包括从所述气室底部的中心向下延伸的清洗管。
通过上述技术方案,由于所述主反应室的上端部周向设置有多个进料管,所述主反应室的下端部周向设置有多个排渣管,因此,可以实现多管路进料和多管路排渣,在其中一个管路发生堵塞时,可不关停该流态化反应器装置进行疏通,能够连续生产,并可使固体颗粒在该装置中能够进行均匀有效的流化。
本实用新型的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本实用新型的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型,但并不构成对本实用新型的限制。在附图中:
图1是根据本实用新型具体实施方式的流态化反应器装置的总体结构示意图;
图2是图1所示的流态化反应器装置中气体分布器的结构示意图;
图3是图2所示的气体分布器中气嘴的剖视结构示意图;
图4是根据本实用新型具体实施方式的流态化反应器装置的上法兰和下法兰以及气体分布器的安装结构示意图。
附图标记说明
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是,此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型,并不用于限制本实用新型。
图1是根据本实用新型具体实施方式的流态化反应器装置的总体结构示意图。如图1所示,本实用新型具体实施方式提供的流态化反应器装置包括主反应室1,主反应室1的底部设置有气体分布器3,气体分布器3包括多个出气孔7,所述流态化反应器装置包括与所述出气孔7连通的进气管6,主反应室1的上端部周向设置有多个进料管4,主反应室1的下端部周向设置有多个排渣管5。
由于主反应室1的上端部周向设置有多个进料管4,主反应室1的下端部周向设置有多个排渣管5,因此,该流态化反应器装置可以实现多管路进料和多管路排渣,在其中一个管路发生堵塞时,不需关停该流态化反应器装置即可进行管路堵塞的疏通,能够连续生产,并可使固体颗粒在该流态化反应器装置中能够进行均匀有效的流化。
所述的多个进料管4可等间距地设置在主反应室1的上端部,也可根据实际的生产环境,仅在主反应室1的部分侧上设置,例如,可在主反应室1的左右两侧设置进料管4。也就是说,多个进料管4可为两个,该两个进料管4可对称地设置在主反应室1的上端部,这样,由多个进料管4向流态化反应器装置进料比传统的单一进料的均匀性得到更大的保证,增大碳化渣与混合气或者氯气的接触,有利于碳化渣中TiC的氯化,提高物料中钛的回收量。同理,排渣管5也可按照和进料管4一样的方式设置,在此不再多述。
进料管4一般采用螺旋进料的方式向流态化反应器装置供料,但是,由于碳化渣的流动性极差,较容易发生管道堵塞,因此,为了保证进料的顺畅以及在单位时间内进料量和排渣量保持一个平衡,优选地,每个进料管4的管口可向上并与主反应室1的轴向方向成一定锐角设置,从而使碳化渣能够顺畅地进入主反应室1中。为了保证碳化渣进料不顺畅或者堵塞时候能够继续进料,优选地,每个进料管4上可安装有补气装置12,当碳化渣进料不顺畅或者堵塞时,开启补气装置12以向进料管4中提供动力气体以带动碳化渣顺畅地进入主反应室1中,从而实现在连续生产时,进料量和排渣量能够保持一个平衡。
此外,碳化渣中的TiC的氯化温度为400℃左右,而碳化渣的氯化过程是一个很强的放热反应,多余的热量若不能及时带走,局部温度升高从而造成物料粘结或烧结,不能正常流化。因此,为了能够顺利地将碳化渣氯化后的残渣排掉,优选地,每个排渣管5的管口可向下并与主反应室1的轴向方向成锐角设置,从而能够及时地将残渣排出并带走多余的热量,防止局部温度过高导致物料粘结以及主反应室1的内部压力增大。
另外,多个进料管4和多个排渣管5可采用现有的技术设置在主反应室1上,例如,可通过焊接方式固定在主反应室1上。
在连续生产中,为了使进料量和排渣量保持平衡,优选地,每个排渣管5上例如在排渣管5的管口处可安装有流量控制阀11以控制残渣的排放。该流量控制阀11可以为气体流量计。由于碳化渣的流动性极差,为了能够顺畅地将残渣排出,优选地,每个排渣管5上例如在排渣管5的管口和主反应室1之间的部分上设置有补气装置12。这样,当开启流量控制阀11进行排渣时,若发生残渣流动缓慢或者不能顺畅排渣时,可开启补气装置12,补气装置12提供的动力气体可带动残渣的顺畅排出,直到排渣顺畅或者排渣完毕后,关闭补气装置12即可。
图2是图1所示的流态化反应器装置中气体分布器的结构示意图。结合图1和图2所示,所述流态化反应器装置中气体分布器3可包括气体分布板31和多个气嘴32,气体分布板31上可具有用于安装多个气嘴32的安装孔。其中,气体分布板可以根据主反应室1的形状设置,例如,气体分布板31的形状可根据主反应室1的形状设置为圆形。由于气体分布板31上放置有碳化渣物料,因此,气体分布板31可具有一定的厚度。另外,为了使碳化渣氯化后的残渣能够及时流动到排渣管5处,气体分布板31的中部可向上具有一定的弧度。
图3是图2所示的气体分布器中气嘴的结构示意图。如图3所示,每个气嘴32可包括有筒状侧壁,所述筒状侧壁的朝向主反应室1顶部的一端密封,多个出气孔7可设置在所述筒状侧壁上。该气嘴32可采用耐高温的金属管制得。由于上述的气体分布板31上可具有用于安装多个气嘴32的安装孔,因此,该气嘴32可通过焊接的方式固定在气体分布板31上的所述安装孔上,这样,氯气、氮气或者两者的混合气体可通过气体分布板31上的安装孔、气嘴32和该气嘴32上的出气孔7进入到主反应室1中。
此外,由于进入主反应室1中的氯气、氮气或者两者的混合气体具有一定的压力,如果与主反应室1的侧壁相邻的气嘴32上的出气孔7直接面对主反应室1的侧壁,则高压的上述气体将对主反应室1的侧壁产生磨损,因此,优选地,与主反应室1的侧壁相邻的气嘴32的出气孔7设置为不与所述侧壁相对,即气体分布器3最外围的气嘴32朝向主反应室1侧壁的一侧上不设置有出气孔7。另外,为了使上述气体通过出气孔7能够更好地与碳化渣充分接触,优选地,与所述主反应室1的侧壁相邻的气嘴32的出气孔7设置为不与所述主反应室1的侧壁相对,其它的每个气嘴32的出气孔7沿该气嘴32的周向均布。每个气嘴32上,出气孔7的数量可以为四个,对此不做限制。
如上所述,进入主反应室1中的所述气体具有一定的压力,为了保护气体分布器3和主反应室1避免所述气体的损坏,如图1所示,优选地,该流态化反应器装置还包括气室2,该气室2可增加所述气体与气体分布器3的接触面积,从而对所述气体起到一定的缓冲作用,并可基本保持所述主反应室1的外部气体的压力的波动而主反应室1内部的气体压力不变。气体分布器3可设置在主反应室1和气室2之间,所述进气管6为多个,该多个进气管6沿气室2的周向设置。另外,该多个进气管6可沿着气室2的周向均布。此外,该多个进气管6可为2个,其中一个进气管6可与外界的加热炉连接,用来输送高温氮气;另一个进气管6与外围缓冲罐连接,用来输送氯气或者常温氮气或者两者的混合气体。所述进气管6可通过焊接方式固定在气室2上,也可在所述进气管6的一端连接一法兰件,在气室2的相应位置处安装有另一法兰件,进气管6和气室2通过该法兰件密封连接。
图4是根据本实用新型具体实施方式的流态化反应器装置的上法兰和下法兰以及气体分布器的安装结构示意图。结合图1和图4以及以上所述的气体分布器3可设置在主反应室1和气室2之间,主反应室1的底部可设置有上法兰8,气室2的顶部可设置有下法兰9,上法兰8和下法兰9密封连接,这样,主反应室1和气室2则通过上法兰8和下法兰9可密封地连接成一体。其中,上法兰8的端面可具有环形凸起部,下法兰9的端面的相对应位置处可具有相应的环形凹槽部,所述凸起部和凹槽部之间可垫有密封件例如金属石墨垫,上法兰8和下法兰9可通过例如Φ20×24个螺栓连接。
此外,由于气体分布器3可设置在主反应室1和气室2之间,优选地,上法兰8和下法兰9中的任一个的端面上可具有圆环形凹槽10,气体分布器3可安装在圆环形凹槽10内。例如,如图4所示,可在下法兰9的内圈端面上通过切削加工出与气体分布器3的气体分布板31形状相适应(大小高度相同)的圆环形凹槽10,从而气体分布器3可安装在该圆环形凹槽10中,并通过上法兰8来限位固定。
此外,在实际的连续生产中,不可避免的会有少量的、细小的物料进入到气室2中,因此,如图1所示,优选地,气室2的底部可以为向下弯曲的弧面,该流态化反应器装置还可包括从气室2底部的中心向下延伸的清洗管13。其中,清洗管13可通过例如焊接方式设置在气室2的底部的中心位置,另外,清洗管13伸进气室2的部分可与气室2内表面的最底部齐平或者低于气室2内表面的最低部1-2mm。该清洗管13上可安装有阀门,需要清洗气室2内部的物料时,打开所述阀门即可。
另外,该流态化反应器装置的主反应室1的顶部可设置有扩大段反应室14,该扩大段反应室14上可设置有通道15。这样,碳化渣的颗粒物在氯气作用下,向上悬浮到扩大反应室14中继续充分接触反应,从而提高碳化渣中钛的回收量。随着反应不断的进行,由此产生的四氯化钛气体在所述气体的带动下,由通道15经体系密封管道带出所述流态化反应器装置,并进入冷却系统(未示出)。四氯化钛气体在该冷却系统中经过冷凝、收集得到液态的四氯化钛产品,并存贮在封闭特制的容器中。
在本实施方式的一个实施例中,首先通过外界的计量设备通过多个进料管4向主反应室1中加入碳化渣物料例如2000kg左右,停止加料;由外界的加热炉加热的高温氮气通过一个进气管6进入气室2,由气体分布器3的气体分布板31以及气嘴32上的出气孔7进入主反应室1中,由于所述高温氮气压力的存在,此时主反应室1中的碳化渣物料开始流化,同时碳化渣物料和主反应室1主体被加热,随着时间的增加,主反应室1中的温度达到400℃时,关闭加热的氮气;通过另一个进气管6通入氯气或氯气和氮气的混合气体,使主反应室1中碳化渣物料中的碳化钛被氯化,同时开启进料管4,使主反应室1中的碳化渣物料接近例如3500kg;与此同时,主反应室1中碳化渣物料的温度上升到550℃(表观温度)后,缓慢开启排渣管5上的流量控制阀11,此时开始排渣;由于碳化渣的流动性不好,若开启排渣管5上的流量控制阀11后,不能排渣或排渣不顺畅,此时开启补气装置12,在补气装置12提供的动力气体的带动下氯化后的残渣将顺畅地排除,然后关闭补气装置12;随后使排渣管5的排渣速度控制在例如200kg/h-300kg/h之间,使主反应室1中的碳化渣物料维持在例如3000kg/h-3500kg/h之间,实现排渣的速度与进料速度保持相对平衡,从而实现该流态化反应器装置的连续进料,连续排渣工作。
此处需要说明的是,本实用新型提供的所述流态化反应器装置的各连接处要保持密封,不能有微小的漏气。
以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式,但是,本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节,在本实用新型的技术构思范围内,可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型,这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。
此外,本实用新型的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合,只要其不违背本实用新型的思想,其同样应当视为本实用新型所公开的内容。
Claims (10)
1.一种流态化反应器装置,该流态化反应器装置包括主反应室(1),所述主反应室(1)的底部设置有气体分布器(3),所述气体分布器(3)包括多个出气孔(7),所述流态化反应器装置包括与所述出气孔(7)连通的进气管(6),其特征在于,所述主反应室(1)的上端部周向设置有多个进料管(4),所述主反应室(1)的下端部周向设置有多个排渣管(5)。
2.根据权利要求1所述的流态化反应器装置,其特征在于,每个所述进料管(4)的管口向上并与所述主反应室(1)的轴向方向成锐角设置,每个所述排渣管(5)的管口向下并与所述主反应室(1)的轴向方向成锐角设置。
3.根据权利要求2所述的流态化反应器装置,其特征在于,每个所述进料管(4)上安装有补气装置(12),每个所述排渣管(5)的上安装有流量控制阀(11)和补气装置(12)。
4.根据权利要求1所述的流态化反应器装置,其特征在于,所述气体分布器(3)包括气体分布板(31)和多个气嘴(32),所述气体分布板(31)具有用于安装所述多个气嘴(32)的安装孔。
5.根据权利要求4所述的流态化反应器装置,其特征在于,每个气嘴(32)包括筒状侧壁,所述筒状侧壁的朝向所述主反应室(1)顶部的一端密封,所述多个出气孔(7)设置在所述筒状侧壁上。
6.根据权利要求5所述的流态化反应器装置,其特征在于,与所述主反应室(1)的侧壁相邻的气嘴(32)的出气孔(7)设置为不与所述主反应室(1)的侧壁相对,其它的每个气嘴(32)的出气孔(7)沿该气嘴(32)的周向均布。
7.根据权利要求1所述的流态化反应器装置,其特征在于,该流态化反应器装置还包括气室(2),所述气体分布器(3)设置在所述主反应室(1)和所述气室(2)之间,所述进气管(6)为多个,该多个进气管(6)沿所述气室(2)的周向设置。
8.根据权利要求7所述的流态化反应器装置,其特征在于,所述主反应室(1)的底部设置有上法兰(8),所述气室(2)的顶部设置有下法兰(9),所述上法兰(8)和下法兰(9)密封连接。
9.根据权利要求8所述的流态化反应器装置,其特征在于,所述上法兰(8)和下法兰(9)中的任一个的端面上具有圆环形凹槽(10),所述气体分布器(3)安装在所述圆环形凹槽(10)内。
10.根据权利要求7所述的流态化反应器装置,其特征在于,所述气室(2)的底部为向下弯曲的弧面,所述流态化反应器装置还包括从所述气室(2)底部的中心向下延伸的清洗管(13)。
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