CN2092365U - 组合式快速流化床反应器 - Google Patents

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CN2092365U
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China
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CN 91204327
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郭慕孙
姚建中
沈天临
刘淑娟
刘得金
赵文龙
王峰
李桂兰
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Institute of Process Engineering of CAS
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Abstract

本实用新型提供一种用于气固两相反应或固相 加工的组合式快速流化床反应器，其特点是本实用新 型的反应器中的旋风分离器、下料腿及固体循环控制 阀三者都安装在快速流化床中心轴线上。反应器具 有同心套管式结构，两管之间的环隙为快速流化床。 该反应器可用于气固非均相催化或非催化反应中，也 可用于固体粉料的热解、干燥。它具有结构紧凑、构 造简单、自平衡能力强、适应于高温反应和固相加工 过程等优点。

Description

本实用新型涉及一种气、固两相反应或固相加工的快速流化床反应器，特别是涉及一种组合式快速流化床反应器，它可应用于气相催化反应、铁矿还原或颗粒干燥等场合中。
快速流态化技术是当代流态化技术研究和应用的前沿，它具有气固接触效率高，适应范围广，生产能力大等优点，在气相／固相催化或非催化反应和固相加工过程中日益受到重视。常规的快速流化床反应器（如图2所示）为并列双管乃至于多管式结构，装置的主要组成部分：快速流化床、旋风分离器（一级乃至多级串联）、下料腿和固体循环控制阀（如各种气控阀和机械阀）。因排列较为分散，而有如下不足之处：
（1）设备各部分分散，占有空间大；
（2）放热和吸热过程中，设备各部分存在较大温差，设计和维护比较困难；
（3）反应器在高温操作时，热损耗大；
（4）进出口不对称影响反应器中固相浓度分布。
为了克服常规快速流化床存在的上述缺点，本实用新型提供一种结构紧凑，构造简单，能够解决热膨胀问题，高效的组合式快速流化床反应器。
本实用新型“组合式快速流化床反应器”包括快速流化床、旋风分离器、下料腿和固体循环控制阀等部分，其特点是旋风分离器为内旋风分离器、下料腿和固体循环控制阀三者安装在快速流化床中心轴线上，反应器为同心套管式结构，两管间的环隙为快速流化床，中心管为下料腿，在中心管的上下两端分别装有内旋风分离器和固体循环控制阀。
本实用新型中的内旋风分离器可用常规单入口旋风分离器或多入口旋风分离器（中国专利申请号90225700.5），固体循环控制阀可用气控式V型阀或气控式CV阀（中国专利申请号90225729.3）。当采用对称多入口内旋风分离器和CV阀时，可保证快速床进出口两端固相浓度呈径向对称分布，流化气体通过快速流化床底部的分布板进入快速床，将床中的固体颗粒流化，气固两相并行向上运动，在床顶进入旋风分离器，其中的颗粒被分离而沿下料腿到达下料腿下端的固体循环控制阀后，被循环进入快速流化床。与此同时，在下料腿下端可以间歇地排出固体熟料。
下面将结合附图具体描述本实用新型：
图1  为组合式快速流化床反应器的示意图。
图2  为常规快速流化床反应器的示意图。
图中：
1－快速流化床    2－旋风分离器    3－下料腿
4－固体循环控制阀    5－排料口    6－进料口
7－分布板
本实用新型的实施例可用图1进一步说明：由图可见，组合式快速流化床反应器是由快速流化床（1）、内旋风分离器（2）、下料腿（3）、固体循环控制阀（4）、排料口（5）、进料口（6）和分布板（7）等部分构成。内旋风分离器（2）、下料腿（3）和固体循环控制阀（4）三者安装在流化床中心轴线上，反应器构成同心套管式结构，两管间的环隙成为快速流化床。在本实施例中内旋风分离器（2）采用了对称两入口旋风分离器，即两个入口的大小、形状完成一致，中心对称。固体循环控制阀采用了气控式CV阀。同样，内旋风分离器也可采用单入口旋风分离器或者入口为二个以上的旋风分离器，固体旋环控制阀也可以采用气控式V型阀。
本实施例的组合式快速流化床反应器中的主要尺寸如下：
外管直径φ108×5mm
上部扩大段直径φ219×6mm
中心管直径φ68×4mm
旋风分离器直筒直径φ130×4mm
旋风分离器排气管直径φ68×4mm
总体高度7000mm
该组合快速流化床反应器用于铁精矿流态化预还原的反应中，矿／炭混合粉料自进料口（6）加入，混合气体（成分为CO，CO2，H2，N2）自进气口（8）通过快速流化床的分布板（7）进入，气固两相在高温下进行反应，在床顶将气固两相分离，尾气由排气口排出。粉料沿下料腿（3）下降，在底部被气控式CV阀（4）重新排入快速床（1）中。可以通过控制排料调节固体物料在反应器中的停留时间，获得期望的转化率。
本实施例反应条件及结果如下：
操作温度：850℃
进料量（矿）：15～20kg／hr
快速床气速：2.5～3.4m／s
还原气组成（％）：CO CO2H2O2N2
40－50    2－5    14－20    ＜1.0    其余
停留时间：连续操作0.5小时，间歇操作1.0小时
还原度（％）    40－50    60－70
在操作过程中没有产生膨胀问题，设备具有自平衡能大的优点，很容易达到操作稳定。此外，冷试结果还表明，当采用对称多入口内旋风分离器和气控式CV阀流态化下料腿时，快速流化床进出两端固相浓度呈径向对称分布，可提高反应的质量。
由上述可见，本实用新型“组合式快速流化床反应器”结构紧凑，构造简单，解决了设备的热膨胀问题。设备易于制备和维修，有一定的操作弹性，易达到稳定操作。该反应器可用于气固非均相催化或非催化反应中，也可用于固体粉料的热解、干燥，尤其适合于高温反应和一些固相加工过程。

Claims (3)

1、一种包括快速流化床、旋风分离器、下料腿和固体循环控制阀的快速流化床反应器，其特征在于反应器中的旋风分离器为内旋风分离器，内旋风分离器、下料腿和固体循环控制阀三者安装在快速流化床中心轴线上，反应器为同心套管式结构，两管间的环隙为快速流化床。
2、根据权利要求1所述的快速流化床反应器，其特征在于所述的固体循环控制阀是气控式V型阀或气控式CV型阀。
3、根据权利要求1或2所述的快速流化床反应器，其特征在于所述的内旋风分离器为多入口旋风分离器或单入口旋风分离器。
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