CN205672887U - 用于流化床反应器的内构件和流化床反应器 - Google Patents
用于流化床反应器的内构件和流化床反应器 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型提供一种用于流化床反应器的内构件，其包括支撑圈，两端分别与支撑圈连接的多个横向竖板，以及设置在每个横向竖板上的多个纵向竖板，每个纵向竖板上设置有多个钩形件。本实用新型还提供一种包括所述内构件的流化床反应器。本实用新型所述内构件既具有破碎气泡效率高、通量高、不易堵塞的优势，又不易磨损。
Description
技术领域
本实用新型涉及化工设备技术领域，具体涉及一种用于流化床反应器的内构件，以及一种流化床反应器。
背景技术
随着化石能源的逐渐枯竭以及环境污染问题的日益加剧，探寻一种无污染的可再生能源成为当务之急。太阳能作为最丰富的可再生能源，与其他能源相比具有清洁性、安全性、广泛性、资源的充足性和潜在的经济性等优点。充分利用太阳能，对在低碳模式下实现可持续发展具有重要的经济和战略意义。其中多晶硅是太阳能光伏行业的基础原料。
近年来，随着我国多晶硅生产规模的急剧扩大，所产生的液相副产物四氯化硅的数量庞大。因此，如何尽量将四氯化硅全部转化为三氯氢硅是制约多晶硅生产规模扩大的瓶颈。
为了循环利用该副产物四氯化硅，现有技术主要采用冷氢化工艺。具体为，将四氯化硅与氢气混合后与硅粉和催化剂在500-600℃下通过流化床反应器生成三氯氢硅。此外，在三氯氢硅合成生产工艺中也需使用到流化床反应器。
流化床反应器是一种利用气体或液体经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。而上述应用于冷氢化工艺和三氯氢硅合成生产工艺的流化床反应器均为气固相流化床反应器。在此类反应器中，相间传质、混合和传热是决定反应状态的重要指标，直接影响到生产产量、转化率及产品质量，其中，相间传质往往是决定流化床反应器效果的关键因素。
在气固相流化床反应器中，随表观气速的增加，都会形成一定数量的球形气泡，这些气泡严重影响了相间的接触；同时，随着气泡的不断增大，还会造成流化床晃动，更严重地会产生腾涌现象，严重影响流化床的稳定运行。
为了解决上述问题，现有技术提出了一种能够改善流动和传递的多相流反应器的内构件。该内构件由一个或多个构件单元组合而成，每个构件单元由其上开有舌形斜孔的构件板片A和构件板片B以一定角度交叉连接而成。构件单元的截面依反应器形状和结构而定。上述结构的内构件具有通量高、不易堵塞和破碎气泡效率高、均布流场、加剧流动的优势，从而具有显著强化相间传质的作用，可用于气固流化床和气液、气液固鼓泡床及气升式循环床反应器。
但是，上述结构的内构件结构较密，导致流化床内阻力较大，对于气固相反应而言固体容易磨损构件板片，从而缩短了内构件的使用周期。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术中所存在的上述缺陷，提供一种既具有破碎气泡效率高、通量高、不易堵塞的优势，又不易磨损的用于流化床反应器的内构件，以及包括该内构件的流化床反应器。
解决本实用新型技术问题所采用的技术方案是：
本实用新型提供一种用于流化床反应器的内构件，其包括支撑圈，两端分别与支撑圈连接的多个横向竖板，以及设置在每个横向竖板上的多个纵向竖板，每个纵向竖板上设置有多个钩形件。
可选地，多个所述横向竖板平行且等间距设置。
可选地，相邻两个所述横向竖板的间距为50-200mm。
可选地，设置在每个横向竖板上的所述多个纵向竖板平行且等间距设置。
可选地，相邻两个所述纵向竖板的间距为30-100mm。
可选地，相邻两个所述纵向竖板相背设置。
可选地，每个所述钩形件包括支撑板和弯钩，所述支撑板的一端固定在纵向竖板上，所述支撑板的另一端与所述弯钩的一端连接，所述弯钩的另一端为自由端；所述支撑板向上倾斜设置，所述弯钩的自由端向下倾斜设置。
可选地，所述支撑板与所述纵向竖板所夹锐角的范围为5-85°；所述支撑板的延长线与所述弯钩的切线所夹锐角的范围为30-80°，其中切点为支撑板与弯钩的连接点。
可选地，相邻两个所述钩形件的间距为30-100mm。
本实用新型还提供一种流化床反应器，其特包括上述用于流化床反应器的内构件，所述内构件与流化床反应器内的气流方向垂直设置。
可选地，所述流化床反应器为气固相流化床反应器。
有益效果：
本实用新型所述内构件由于采用上述结构，既具有破碎气泡效率高、通量高、不易堵塞的优势，又不易磨损，相应延长了内构件的使用周期；所述内构件应用于流化床反应器中可以改善流化床内部气固相流动状态，提高传质与传热效果，提高反应器性能。
附图说明
图1为本实用新型实施1提供的内构件的俯视图；
图2为本实用新型实施例1提供的纵向竖板与横向竖板的连接示意图；
图3为图2中纵向竖板与钩形件的连接示意图。
图中：1－纵向竖板；2－横向竖板；3－支撑圈；4－钩形件；41－支撑板；42－弯钩。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细描述。
实施例1：
如图1-3所示，本实施例提供一种用于流化床反应器的内构件，其包括支撑圈3，两端分别与支撑圈连接的多个横向竖板2，以及设置在每个横向竖板2上的多个纵向竖板1，每个纵向竖板1上设置有多个钩形件4。其中，纵向竖板1、横向竖板2、支撑圈3和钩形件4可采用碳钢、不锈钢、铸铁、陶瓷材料中的任一种制成。
上述结构的内构件的应用范围为流化床反应器内部，特别适用于固体颗粒硬度较大、容易发生磨损的流化介质，同时减少了气相流通过程的阻力，降低了气相输送的阻力。
具体地，支撑圈3为圆环形，其固定在流化床反应器内部。为了保证支撑圈3与流化床反应器内部的固定强度，较优地，支撑圈3焊接在流化床反应器内部。
两端分别与支撑圈3连接的多个横向竖板2平行且等间距设置。相邻两个横向竖板2的间距为50-200mm，优选间距为110mm。其中，如图1所示，各横向竖板2的宽度沿竖直方向延伸，长度沿水平方向延伸。
设置在每个横向竖板2上的多个纵向竖板1平行且等间距设置。相邻两个纵向竖板1的间距为30-100mm，优选间距为70mm。如图2所示，设置在每个横向竖板2上的多个纵向竖板1竖直设置，并与该横向竖板2垂直。纵向竖板1与横向竖板2之间可通过连接件进行连接，以保证纵向竖板1与横向竖板2紧固连接，例如，二者通过螺栓进行连接；或者，纵向竖板1与横向竖板2之间还可以通过焊接的方式进行连接。
每个纵向竖板1的顶端超出流化床反应器上方50-100cm，底端超出流化床反应器流化段10-50cm，以保证最佳流化效果。
为了实现更好的破碎气泡效果，相邻两个纵向竖板1相背设置，使得相邻两个纵向竖板1上设置的钩形件4也相背设置。
如图3所示，每个钩形件4包括支撑板41和弯钩42，支撑板41的一端固定在纵向竖板1上，支撑板41的另一端与弯钩42的一端连接，弯钩42的另一端为自由端；支撑板41向上倾斜设置，弯钩42的自由端向下倾斜设置。
由于流化床反应器内部的气流方向是向上的，而内构件需与该气流方向垂直设置，故支撑板41向上倾斜、弯钩42的自由端向下倾斜能够更好地将流化床反应器内上升的气泡划破，提高破碎的气泡效率，从而提高流化床反应器的转化效率。
支撑板41与纵向竖板1所夹锐角α的范围可以为5-85°，优选为45°。锐角α的实际角度需根据气流速度进行设定，具体地，若气流速度较快，可相应增大锐角α的角度，以提高破碎的气泡效率；若气流速度较慢，可相应减小锐角α的角度，以减小通过的固体颗粒的摩擦力。支撑板41的延长线与弯钩42的切线所夹锐角β的范围可以为30-80°，以保证对气泡的破碎作用，其中切点为支撑板41与弯钩42的连接点。
其中，每个纵向竖板1上设置的相邻两个钩形件1的间距为30-100mm，优选为75mm。
需要说明的是，上述纵向竖板1、横向竖板2和钩形件4的具体数量需根据支撑圈3的内径、流化床反应器内物料的性质和气体流量来设定，本实施例对此不作限定。
本实施例主要针对多晶硅生产中硅粉硬度较大，容易造成内构件磨损的情况对内构件的结构进行设计，采用上述结构的内构件主要通过两种机制对气泡进行破碎，首先上升的大气泡被横向竖板与纵向竖板分割成小气泡，然后小气泡被钩形件破碎，使得流化床反应器在较高气速下仍然能保持较好的气相接触效果，同时还减少了对气流的阻塞和流化床反应压差，而且内构件与硅粉接触面积较小，使得内构件磨损大幅度降低。可见，所述内构件既具有破碎气泡效率高、通量高、不易堵塞的优势，又具有阻力小的优势，故不易磨损，还可以减少返混，从而能够提高流化床反应器中物料的转化率及生产能力。
实施例2：
本实施例提供一种流化床反应器，其包括实施例1所述的内构件，所述内构件设于流化床反应器之内。所述流化床反应器为气固相流化床反应器。
本实施例中，所述内构件与流化床反应器内的气流方向垂直设置，从而改善流化床反应器内部的气固相流动状态，提高传质与传热效果，提高流化床反应器中物料的转化率及生产能力，从而提高了流化床反应器的性能。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本实用新型的原理而采用的示例性实施方式，然而本实用新型并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本实用新型的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本实用新型的保护范围。
Claims (11)
1.一种用于流化床反应器的内构件，其特征在于，包括支撑圈，两端分别与支撑圈连接的多个横向竖板，以及设置在每个横向竖板上的多个纵向竖板，每个纵向竖板上设置有多个钩形件。
2.根据权利要求1所述的内构件，其特征在于，多个所述横向竖板平行且等间距设置。
3.根据权利要求2所述的内构件，其特征在于，相邻两个所述横向竖板的间距为50-200mm。
4.根据权利要求1所述的内构件，其特征在于，设置在每个横向竖板上的所述多个纵向竖板平行且等间距设置。
5.根据权利要求4所述的内构件，其特征在于，相邻两个所述纵向竖板的间距为30-100mm。
6.根据权利要求5所述的内构件，其特征在于，相邻两个所述纵向竖板相背设置。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的内构件，其特征在于，每个所述钩形件包括支撑板和弯钩，所述支撑板的一端固定在纵向竖板上，所述支撑板的另一端与所述弯钩的一端连接，所述弯钩的另一端为自由端；所述支撑板向上倾斜设置，所述弯钩的自由端向下倾斜设置。
8.根据权利要求7所述的内构件，其特征在于，所述支撑板与所述纵向竖板所夹锐角的范围为5-85°；所述支撑板的延长线与所述弯钩的切线所夹锐角的范围为30-80°，其中切点为支撑板与弯钩的连接点。
9.根据权利要求7所述的内构件，其特征在于，相邻两个所述钩形件的间距为30-100mm。
10.一种流化床反应器，其特征在于，包括如权利要求1-9中任一项所述的用于流化床反应器的内构件，所述内构件与流化床反应器内的气流方向垂直设置。
11.根据权利要求10所述的流化床反应器，其特征在于，所述流化床反应器为气固相流化床反应器。
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