RU2403966C2 - Reactor with pseudoliquid layer - Google Patents
Reactor with pseudoliquid layer Download PDFInfo
- Publication number
- RU2403966C2 RU2403966C2 RU2008100026/21A RU2008100026A RU2403966C2 RU 2403966 C2 RU2403966 C2 RU 2403966C2 RU 2008100026/21 A RU2008100026/21 A RU 2008100026/21A RU 2008100026 A RU2008100026 A RU 2008100026A RU 2403966 C2 RU2403966 C2 RU 2403966C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- reactor
- fluidized bed
- gas
- solid phase
- section
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
- B01J8/18—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles
- B01J8/24—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles according to "fluidised-bed" technique
- B01J8/38—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles according to "fluidised-bed" technique with fluidised bed containing a rotatable device or being subject to rotation or to a circulatory movement, i.e. leaving a vessel and subsequently re-entering it
- B01J8/384—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles according to "fluidised-bed" technique with fluidised bed containing a rotatable device or being subject to rotation or to a circulatory movement, i.e. leaving a vessel and subsequently re-entering it being subject to a circulatory movement only
- B01J8/388—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles according to "fluidised-bed" technique with fluidised bed containing a rotatable device or being subject to rotation or to a circulatory movement, i.e. leaving a vessel and subsequently re-entering it being subject to a circulatory movement only externally, i.e. the particles leaving the vessel and subsequently re-entering it
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
- B01J8/005—Separating solid material from the gas/liquid stream
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
- B01J8/18—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles
- B01J8/1872—Details of the fluidised bed reactor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
- B01J2208/00008—Controlling the process
- B01J2208/00654—Controlling the process by measures relating to the particulate material
- B01J2208/00681—Agglomeration
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/19—Details relating to the geometry of the reactor
- B01J2219/194—Details relating to the geometry of the reactor round
- B01J2219/1941—Details relating to the geometry of the reactor round circular or disk-shaped
- B01J2219/1946—Details relating to the geometry of the reactor round circular or disk-shaped conical
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к реактору с псевдоожиженым слоем, снабженному псвдоожижающей камерой, входным газовым портом и выходным газовым портом. При необходимости входной и выходной газовые порты могут быть выполнены в виде множества газоходов.The invention relates to a fluidized bed reactor equipped with a fluidizing chamber, an inlet gas port and an outlet gas port. If necessary, the inlet and outlet gas ports can be made in the form of many gas ducts.
Предпосылки создания предлагаемого изобретенияThe background of the invention
Во время работы такого реактора в его псевдоожижающей камере образуется так называемый псевдоожиженный слой. Он состоит из газа, в среде которого распределены твердофазные частицы, и этот газ находится в турбулентном состоянии. В результате этой турбулентности в псевдоожиженном слое обеспечивается хорошее перемешивание твердой и газовой фаз, а также воды, подаваемой в псевдоожиженный слой, благодаря чему обеспечивается возможность оптимальной массопередачи или адсорбции. В различного рода химических процессах используются классические реакторы с псевдоожиженным слоем, циркуляционные реакторы с псевдоожиженным слоем, или так называемые дефлегмационно-циркуляционные реакторы с псевдоожиженным слоем. В большинстве случаев газ проходит сквозь реактор от днища кверху. После входного газового порта реактор имеет стесненную область, которая содержит либо псевдоожижающую пластину (перфорированную), или одно сопло, либо совокупность сопел (далее будет использован термин «сопловое днище»). В этой стесненной области скорость газа должна быть достаточно высокой для недопущения оседания на днище твердофазных частиц. Над стесненной областью находится псевдоожижающая камера, которая по форме может быть цилиндрической или конической, или же представлять собой комбинацию конической части и следующей за ней цилиндрической части. Над псевдоожижающей камерой в большинстве реакторов находится выходной газоход, ориентированный с отклонением вбок и врезанный в боковую стенку реактора. В других реакторах выходной газоход выполнен по центру и выходит вверх. Известным реакторам с псевдоожиженным слоем присущ тот существенный недостаток, что по причине меняющейся интенсивности газового потока (что может быть вызвано, например, работой систем, расположенных на технологической линии за реактором) имеют место флуктуации в псевдоожиженном слое, что снижает эффективность процесса и/или является причиной продолжительных нарушений работы, например работы системы, расположенной на технологической линии за реактором. В качестве контрмеры применяют рециркуляцию газа или подачу воздуха в дополнение к входному газовому потоку, так чтобы минимальная мощность газового потока, проходящего через реактор, не падала ниже 60% полной мощности потока для большинства случаев. Системы, подсоединенные к реактору, часто для своей работы требуют флуктуации мощности газового потока в пределах от 30% до 100% от полной мощности, и стабилизация процесса в реакторе (то есть для повышения мощности газового потока до более чем 60% от полной мощности) требует значительных расходов энергии и дополнительного оборудования.During operation of such a reactor, a so-called fluidized bed is formed in its fluidizing chamber. It consists of a gas in the medium of which solid-phase particles are distributed, and this gas is in a turbulent state. As a result of this turbulence in the fluidized bed, good mixing of the solid and gas phases, as well as the water supplied to the fluidized bed is ensured, which ensures the possibility of optimal mass transfer or adsorption. In various kinds of chemical processes, classic fluidized bed reactors, fluidized bed circulation reactors, or the so-called fluidized bed reflux reactors are used. In most cases, gas passes through the reactor from the bottom up. After the gas inlet port, the reactor has a cramped region, which contains either a fluidizing plate (perforated), one nozzle, or a set of nozzles (hereinafter, the term "nozzle bottom" will be used). In this cramped area, the gas velocity should be high enough to prevent solid-state particles from settling on the bottom. Above the cramped area is a fluidizing chamber, which may be cylindrical or conical in shape, or a combination of a conical part and the following cylindrical part. Above the fluidizing chamber in most reactors, there is an outlet duct oriented laterally and incised into the side wall of the reactor. In other reactors, the outlet flue is made in the center and goes up. Known fluidized bed reactors have a significant drawback that due to the changing intensity of the gas stream (which may be caused, for example, by the operation of systems located on the production line behind the reactor), fluctuations in the fluidized bed occur, which reduces the efficiency of the process and / or is the cause of prolonged malfunctions, for example, the operation of a system located on the production line behind the reactor. As a countermeasure, gas recirculation or air supply is used in addition to the inlet gas stream, so that the minimum power of the gas stream passing through the reactor does not fall below 60% of the total stream power for most cases. Systems connected to the reactor often require fluctuations in the gas flow power in the range from 30% to 100% of full power for their operation, and stabilization of the process in the reactor (i.e., to increase the gas flow power to more than 60% of full power) requires significant energy costs and additional equipment.
Краткое описание предлагаемого изобретенияA brief description of the invention
Одной из целей предлагаемого изобретения является создание такого реактора с псевдоожиженным слоем, работа псевдоожиженного слоя которого протекала бы с почти постоянными параметрами (в частности, с постоянной скоростью газового потока), и поддавалась бы оптимальному регулированию даже при изменяющихся значениях мощности входного газового потока (например, в пределах от 30% до 100% от максимальной мощности).One of the objectives of the invention is the creation of such a fluidized bed reactor, the fluidized bed of which would proceed with almost constant parameters (in particular, with a constant gas flow rate), and could be optimally controlled even with varying values of the input gas stream power (for example, ranging from 30% to 100% of maximum power).
Для достижения этой цели входящая в состав реактора (1) псевдоожижающая камера (2) имеет корпус (3), выполненный в форме конуса или параболоида, в котором расположена вставка (4), также выполненная в форме конуса или параболоида. При такой конструкции между внутренней поверхностью корпуса (3) и наружной поверхностью вставки (4) образуется имеющее кольцеобразное поперечное сечение пространство, которое служит псевдоожижающей камерой (2), и в котором обеспечивается возможность регулирования скорости газового потока, которая может поддерживаться на постоянном уровне, повышаться или понижаться в зависимости от взаиморасположения упомянутых корпуса (3) и вставки (4). При таком техническом решении обеспечивается возможность поддержания скорости газового потока на постоянном уровне при нагрузках, меняющихся в широком диапазоне, поэтому такой реактор может быть назван также реактором с постоянной скоростью газового потока.To achieve this, the fluidization chamber (2) included in the reactor (1) has a housing (3) made in the shape of a cone or paraboloid, in which an insert (4) is also made in the shape of a cone or paraboloid. With this design, between the inner surface of the housing (3) and the outer surface of the insert (4), a ring-shaped space is formed which serves as a fluidizing chamber (2), and in which it is possible to control the gas flow rate, which can be maintained at a constant level, to increase or decrease depending on the relative position of said body (3) and insert (4). With this technical solution, it is possible to maintain the gas flow rate at a constant level under loads varying over a wide range, therefore, such a reactor can also be called a reactor with a constant gas flow rate.
При перемещении вставки (4) вверх или вниз вдоль центральной продольной оси псевдоожижающей камеры (2) (направление показано двойной стрелкой (5)) скорость газового потока в псевдоожижающей камере повышается или понижается. Таким образом, при изменении скорости газового потока, подаваемого в реактор, путем поднятия и опускания вставки (4) обеспечивается возможность поддержания скорости газового потока в имеющем кольцеобразное поперечное сечение пространстве псевдоожижающей камеры на постоянном уровне.When the insert (4) is moved up or down along the central longitudinal axis of the fluidizing chamber (2) (the direction is indicated by the double arrow (5)), the gas flow rate in the fluidizing chamber increases or decreases. Thus, when the velocity of the gas stream supplied to the reactor is changed by raising and lowering the insert (4), it is possible to maintain the gas stream velocity in the space of the fluidizing chamber with an annular cross-section at a constant level.
Конструкция реактора может быть выполнена такой, чтобы кольцеобразное поперечное сечение псевдоожижающей камеры (2) можно было увеличивать или уменьшать (см. фиг.1 или 2).The design of the reactor may be such that the annular cross-section of the fluidizing chamber (2) can be increased or decreased (see Fig. 1 or 2).
Предлагаемое изобретение делает применение вышеупомянутых дорогостоящих контрмер излишним. Более того, при применении предлагаемого изобретения обеспечиваются условия для стабильной работы реактора в широком диапазоне нагрузок, что в случае известных реакторов имеет место только при постоянных мощностях газового потока. При использовании реактора с постоянным пространством псевдоожижающей камеры с кольцеобразным поперечным сечением неблагоприятное воздействие флуктуации газового потока на работу систем, расположенных на технологической линии перед и за реактором, сводится к минимуму. При применении реактора с псевдоожиженным слоем, пространство псевдоожижающей камеры которого имеет кольцеобразное поперечное сечение и геометрия корпуса и вкладок которого соответствует техническому решению по предлагаемому изобретению, обеспечивается возможность оптимизации процессов, протекающих в псевдоожиженном слое, в частности, при изменении мощности газового потока сквозь псевдоожиженный слой реактора удается избежать неблагоприятного воздействия этих флуктуаций газового потока на работу систем, расположенных на технологической линии перед и за реактором.The present invention makes the use of the above expensive countermeasures unnecessary. Moreover, when applying the present invention, conditions are provided for stable operation of the reactor over a wide range of loads, which in the case of known reactors takes place only at constant gas flow rates. When using a reactor with a constant fluidizing chamber with an annular cross-section, the adverse effect of fluctuations in the gas flow on the operation of systems located on the production line in front of and behind the reactor is minimized. When using a reactor with a fluidized bed, the space of the fluidizing chamber of which has an annular cross-section and the geometry of the body and tabs of which corresponds to the technical solution of the present invention, it is possible to optimize the processes occurring in the fluidized bed, in particular, when changing the power of the gas stream through the fluidized bed of the reactor it is possible to avoid the adverse effects of these fluctuations in the gas flow on the operation of systems located on ogicheskoy line in front and behind the reactor.
Еще один недостаток известных реакторов с псевдоожиженным слоем состоит в том, что внутри циркулирующих псевдоожиженных слоев так же, как и внутри статичных псевдоожиженных слоев, которые не работают постоянными мощностями газового потока, может иметь место опадание (оседание) агломератов твердотельной фазы, главным образом, вдоль стенок. Когда эти агломераты твердотельной фазы падая, попадают в стесненную область, под действием высокоскоростного газового потока они распадаются на части, что может приводить к значительным пикам давления, в частности, при нагрузках меньше 70-80% от максимальной такие пики давления могут приводить к значительным нарушениям работы установки, что, в свою очередь, препятствует нормальной работе установки.Another disadvantage of the known fluidized bed reactors is that inside circulating fluidized beds, as well as inside static fluidized beds that do not work with constant gas flow powers, solid state phase agglomerates may fall (settle), mainly along the walls. When these solid state phase agglomerates fall into a confined region, they decompose under the action of a high-speed gas stream, which can lead to significant pressure peaks, in particular, at loads less than 70-80% of the maximum, such pressure peaks can lead to significant disturbances operation of the installation, which, in turn, impedes the normal operation of the installation.
В преодолении этого недостатка состоит вторая цель предлагаемого изобретения.In overcoming this disadvantage is the second objective of the invention.
Для решения этой проблемы предлагаемым изобретением предусматривается введение в состав конструкции реактора сепаратора (6) для отделения агломератов твердотельной фазы (см. фиг.4), который реализован в виде имеющего кольцеобразное поперечное сечение проема или в виде большого количества отверстий, расположенных по периферии псевдоожижающей камеры (2) реактора (1) с псевдоожиженным слоем, или же в виде отверстия, расположенного по центру реактора. Отверстия могут быть расположены или в расширяющейся конической части псевдоожижающей камеры (2) ниже ее цилиндрической части непосредственно в месте соединения конической и цилиндрической частей псевдоожижающей камеры (2), или же в цилиндрической части известного реактора с псевдоожиженным слоем, или же в любой точке соплового днища, или же в любой точке внешней стенки или внутренней конической поверхности имеющего кольцеобразное поперечное сечение пространства псевдоожиженного слоя.To solve this problem, the present invention provides for the introduction of a solid state phase separator (6) for separating agglomerates in the reactor structure (see FIG. 4), which is implemented as an opening having an annular cross-section or in the form of a large number of holes located around the periphery of the fluidizing chamber (2) a reactor (1) with a fluidized bed, or in the form of a hole located in the center of the reactor. The holes can be located either in the expanding conical part of the fluidizing chamber (2) below its cylindrical part directly at the junction of the conical and cylindrical parts of the fluidizing chamber (2), or in the cylindrical part of the known fluidized bed reactor, or at any point of the nozzle bottom , or at any point on the outer wall or inner conical surface having an annular cross-section of the space of the fluidized bed.
Описываемый здесь сепаратор (6) для отделения агломератов твердотельной фазы, при применении которого обеспечивается оптимизация работы реакторов с псевдоожиженным слоем, устроен таким образом, что обеспечивается возможность удаления агломератов из псевдоожижающей камеры (2) через отверстия, расположенные по периферии псевдоожижающей камеры (2), или через выпускное отверстие, расположенное в сопловом днище. В частности, при осуществлении процессов в псевдоожиженном слое при переменных нагрузках (переменной мощности газового потока), при применении предлагаемого изобретения обеспечиваются условия для более устойчивой работы, а также значительное снижение влияния на другие системы производственного процесса.The separator (6) described here for separating agglomerates of the solid phase, the use of which optimizes the operation of the fluidized bed reactors, is designed in such a way that it is possible to remove agglomerates from the fluidizing chamber (2) through openings located around the periphery of the fluidizing chamber (2), or through an outlet located in the nozzle bottom. In particular, when carrying out processes in a fluidized bed at variable loads (variable power of the gas flow), when applying the present invention, conditions are provided for more stable operation, as well as a significant reduction in the effect on other systems of the production process.
Назначением упомянутого сепаратора (6) для отделения агломератов твердотельной фазы является выведение из контура циркуляции в псевдоожижающей камере (2) агломератов и конгломератов твердотельной фазы. Впоследствии эти агломераты и конгломераты твердотельной фазы могут быть возвращены в псевдоожиженный слой через посредство регулируемых или нерегулируемых питателей (7). На фиг.4 показан такой сепаратор (6) для отделения твердотельных агломератов с проемом, имеющим кольцеобразное поперечное сечение. При таком техническом решении эти твердотельные агломераты подаются на флотационный лоток (8), с которого они могут повторно подаваться в реактор с псевдоожиженным слоем управляемым образом, например, по нескольким линиям, равномерно распределенным по периферии.The purpose of the said separator (6) for separating agglomerates of the solid phase is to remove agglomerates and conglomerates of the solid phase from the circulation circuit in the fluidizing chamber (2). Subsequently, these agglomerates and conglomerates of the solid state phase can be returned to the fluidized bed through controlled or unregulated feeders (7). Figure 4 shows such a separator (6) for separating solid-state agglomerates with an opening having an annular cross-section. With this technical solution, these solid state agglomerates are fed to the flotation tray (8), from which they can be re-fed into the fluidized bed reactor in a controlled manner, for example, along several lines evenly distributed around the periphery.
При использовании такого сепаратора для отделения агломератов твердотельной фазы обеспечивается уменьшение расходов, которые были неизбежны на предшествующем уровне техники. Более того, при наличии такого сепаратора для отделения агломератов твердотельной фазы обеспечиваются условия для более стабильной работы реактора (1) в широком диапазоне нагрузок, что на предшествующем уровне техники было возможно только при сравнительно малых нагрузках (при малых мощностях газового потока). При использовании такого сепаратора (6) для отделения агломератов твердотельной фазы обеспечивается также минимизация неблагоприятного воздействия флуктуации газового потока на работу систем, расположенных на технологической линии перед и за реактором (1).When using such a separator for separating agglomerates of the solid-state phase, costs are reduced that were unavoidable in the prior art. Moreover, in the presence of such a separator for separating agglomerates of the solid-state phase, conditions are provided for more stable operation of the reactor (1) in a wide range of loads, which in the prior art was possible only at relatively low loads (at low gas flow rates). When using such a separator (6) for separating agglomerates of the solid-state phase, the adverse effects of fluctuations in the gas flow on the operation of systems located on the production line in front of and behind the reactor are also minimized (1).
Еще одна проблема, имеющая место при использовании известных реакторов с псевдоожиженным слоем, связана с выходным газоходом. В известных реакторах с псевдоожиженным слоем при расчетном напоре газ с рассеянными в его среде твердофазными частицами выводится в одном направлении через верхнюю часть реактора по его центру или через боковую часть реактора. Обычно в центральной части газового потока мощность потока выше, чем в других его частях, в результате чего в реакторе возникают завихрения, при которых твердофазные частицы циркулируют вблизи стенок реактора. При центральном газоотводе через верх реактора завихрения распределены равномерно, но при этом может происходить концентрирование твердофазных частиц, которые потом могут образовывать агломераты и опадать вниз вдоль стенок реактора. При боковом газоотводе такого концентрирования твердофазных частиц удается частично избежать, так как образование завихрений при такой конструкции не является настолько выраженным, однако газовый поток остается неоднородным, и имеет место локальное образование агломератов твердотельной фазы.Another problem that occurs when using known fluidized bed reactors is associated with the outlet duct. In known fluidized bed reactors with a design pressure, gas with solid-phase particles dispersed in its medium is discharged in one direction through the upper part of the reactor in its center or through the side of the reactor. Typically, in the central part of the gas stream, the power of the stream is higher than in its other parts, as a result of which turbulence occurs in the reactor, in which solid-phase particles circulate near the walls of the reactor. With a central gas outlet, the turbulence is evenly distributed through the top of the reactor, but concentration of solid-phase particles can occur, which can then form agglomerates and fall down along the walls of the reactor. With lateral gas venting, such a concentration of solid-phase particles can be partially avoided, since the formation of vortices with this design is not so pronounced, however, the gas flow remains inhomogeneous, and local solid state phase agglomerates are formed.
В устранении этого явления состоит еще одна задача предлагаемого изобретения.The elimination of this phenomenon is another objective of the invention.
Предлагаемым изобретением предусматривается, что газ с рассеянными в его среде твердофазными частицами выводится сначала в радиальном направлении, а затем направляется книзу, то есть через расположенные по окружности отверстия (предпочтительно равномерно распределенные по периферии реактора) или через разделенный на отверстия (9) проем кольцеобразного сечения (см. фиг.3). При таком техническом решении обеспечивается удаление твердофазных частиц, достигших верха реактора (1) по центральной области газового потока, по кратчайшему маршруту с равномерным распределением в радиальных направлениях. Благодаря этому удается уменьшить размер агломератов твердотельной фазы, а также в значительной степени подавить сам процесс их образования. В частности, при осуществлении процессов в псевдоожиженном слое при переменных нагрузках (переменной мощности газового потока) в случае применения предлагаемого изобретения обеспечиваются условия для более стабильной работы реактора (1) с псевдоожиженным слоем, а также значительное уменьшение неблагоприятного воздействия флуктуации газового потока на работу систем, расположенных на технологической линии перед и за реактором (1).The invention provides that gas with solid-phase particles scattered in its medium is first radially discharged and then directed downward, that is, through openings located around the circumference (preferably evenly distributed around the periphery of the reactor) or through an annular section divided into openings (9). (see figure 3). With this technical solution, the removal of solid-phase particles that reach the top of the reactor (1) in the central region of the gas stream, along the shortest route with uniform distribution in radial directions, is ensured. Due to this, it is possible to reduce the size of the agglomerates of the solid-state phase, and also significantly suppress the process of their formation. In particular, when carrying out processes in a fluidized bed at variable loads (variable power of the gas stream) in the case of applying the present invention, conditions are provided for more stable operation of the reactor (1) with a fluidized bed, as well as a significant reduction in the adverse effect of fluctuations of the gas stream on the operation of systems, located on the technological line in front of and behind the reactor (1).
Дальнейшее подробное описание предлагаемого изобретения будет основываться на примерах его предпочтительной реализации со ссылкой на прилагаемые чертежи.A further detailed description of the invention will be based on examples of its preferred implementation with reference to the accompanying drawings.
Краткое описание прилагаемых чертежейBrief description of the attached drawings
На фиг.1 схематично изображен один из вариантов осуществления предлагаемого изобретения - реактора (1) с псевдоожиженным слоем, имеющим кольцеобразное поперечное сечение.Figure 1 schematically shows one of the embodiments of the invention - the reactor (1) with a fluidized bed having an annular cross-section.
На фиг.2 схематично изображен другой вариант осуществления предлагаемого изобретения - реактора (1) с псевдоожиженным слоем, имеющим кольцеобразное поперечное сечение.Figure 2 schematically shows another embodiment of the invention - the reactor (1) with a fluidized bed having an annular cross-section.
На фиг.3 схематично в аксонометрии показано строение выходного газового порта в реакторе (1) с псевдоожиженным слоем по предлагаемому изобретению.Figure 3 schematically in a perspective view shows the structure of the outlet gas port in the reactor (1) with a fluidized bed according to the invention.
На фиг.4 схематично в аксонометрии показано строение сепаратора (6) для отделения агломератов твердотельной фазы в реакторе (1) с псевдоожиженным слоем по предлагаемому изобретению.Figure 4 schematically in a perspective view shows the structure of a separator (6) for separating solid phase agglomerates in a fluidized bed reactor (1) according to the invention.
На фиг.5 показана упрощенная блок-схема реактора (1) с псевдоожиженным слоем по предлагаемому изобретению, за которым на технологической линии расположен сепаратор (6) твердой фазы и рециркуляционный канал твердой фазы.Figure 5 shows a simplified block diagram of a fluidized bed reactor (1) according to the invention, behind which a solid phase separator (6) and a solid phase recirculation channel are located on the production line.
Подробное описание предлагаемого изобретенияDetailed Description of the Invention
Как можно видеть на фиг.1 или фиг.2, псевдоожижающая камера (2) реактора (1) содержит имеющий форму конуса или параболоида корпус (3), внутри которого расположена вставка (4), имеющая также форму соответственно конуса или параболоида. При таком конструктивном решении между внутренней поверхностью корпуса (3) и наружной поверхностью вставки (4) (рабочие поверхности) образуется имеющее кольцеобразное поперечное сечение пространство, от параметров которого зависит скорость газового потока (в зависимости от взаиморасположения рабочих поверхностей эта скорость может поддерживаться на постоянном уровне - увеличиваться или уменьшаться), и которое служит в качестве псевдоожижающей камеры (2). Следовательно, такой реактор (1) с псевдоожиженным слоем может быть назван реактором, обеспечивающим постоянную скорость газового потока.As can be seen in FIG. 1 or FIG. 2, the fluidization chamber (2) of the reactor (1) contains a cone or paraboloid-shaped body (3), inside of which there is an insert (4), which also has the form of a cone or paraboloid, respectively. With such a constructive solution, between the inner surface of the housing (3) and the outer surface of the insert (4) (work surfaces), a space is formed having an annular cross-section, the parameters of which determine the gas flow rate (depending on the relative position of the work surfaces, this speed can be maintained at a constant level - increase or decrease), and which serves as a fluidizing chamber (2). Therefore, such a fluidized bed reactor (1) can be called a reactor providing a constant gas flow rate.
При перемещении с помощью регулирующего приспособления (не показано) вставки (4) вверх или вниз, как показано двойной стрелкой (5), изменяется геометрия имеющего кольцеобразное поперечное сечение пространства псевдоожижающей камеры (2), в результате чего в этом пространстве происходит увеличение или уменьшение скорости газового потока. Благодаря такому техническому решению при изменении расхода газа, подаваемого в реактор, может быть обеспечено поддержание скорости газового потока в имеющем кольцеобразное поперечное сечение пространстве псевдоожижающей камеры (2) на практически постоянном уровне, для чего достаточно надлежащим образом опускать или поднимать вставку (4). Имеющее кольцеобразное поперечное сечение пространство псевдоожижающей камеры (2) может быть сконфигурировано таким образом, чтобы оно было от низа к верху расширяющимся или сужающимся (см. фиг.1 и фиг.2 соответственно). Реактор (1) с псевдоожиженным слоем по предлагаемому изобретению снабжен сепаратором (6) для отделения агломератов твердотельной фазы (см. фиг.4), который реализован в виде имеющего кольцеобразное поперечное сечение проема, или же он может быть реализован в виде большого количества отверстий, расположенных по периферии псевдоожижающей камеры (2) реактора (1) с псевдоожиженным слоем, или же в виде отверстия, расположенного по центру реактора (1). Проем, отверстия или отверстие сепаратора (6) для отделения агломератов твердотельной фазы могут быть расположены или в расширяющейся конической части псевдоожижающей камеры (2) ниже ее цилиндрической части непосредственно в месте соединения конической и цилиндрической частей псевдоожижающей камеры (2), или же в цилиндрической части реактора (1) с псевдоожиженным слоем, или же в любой точке соплового днища, или же в любой точке внешней стенки или внутренней конической поверхности имеющего кольцеобразное поперечное сечение пространства псевдоожиженного слоя. При применении сепаратора (6) для отделения агломератов твердотельной фазы обеспечивается отклонение этих агломератов, главным образом, в боковых направлениях, до достижения ими соплового днища кольцеобразного флотационного лотка (8). Агломераты, оставшиеся неотклоненными и достигшие отверстий соплового днища, удаляются с него с помощью специального приспособления, которое на прилагаемых чертежах не показано.When the insert (4) is moved up or down by means of a regulating device (not shown), as shown by the double arrow (5), the geometry of the fluidized chamber (2) having a ring-shaped cross section changes, resulting in an increase or decrease in velocity in this space gas flow. Thanks to this technical solution, when the flow rate of the gas supplied to the reactor is changed, it can be ensured that the gas flow rate in the annular cross-sectional space of the fluidizing chamber (2) is kept almost constant, for which it is sufficient to lower or raise the insert (4). The annular fluidized chamber (2) having an annular cross-section can be configured to expand or contract from bottom to top (see FIG. 1 and FIG. 2, respectively). The fluidized bed reactor (1) according to the invention is equipped with a separator (6) for separating solid phase agglomerates (see FIG. 4), which is implemented as an opening having an annular cross-section, or it can be implemented as a large number of holes, located on the periphery of the fluidization chamber (2) of the reactor (1) with a fluidized bed, or in the form of a hole located in the center of the reactor (1). The opening, openings or opening of the separator (6) for separating agglomerates of the solid phase can be located either in the expanding conical part of the fluidizing chamber (2) below its cylindrical part directly at the junction of the conical and cylindrical parts of the fluidizing chamber (2), or in the cylindrical part fluidized bed reactor (1), or at any point on the nozzle bottom, or at any point on the outer wall or inner conical surface having an annular cross-section of the space ps fluidized bed. When using a separator (6) for separating agglomerates of the solid phase, these agglomerates are deflected, mainly in the lateral directions, until they reach the nozzle bottom of the annular flotation tray (8). Agglomerates that remained non-deflected and reached the holes of the nozzle bottom are removed from it using a special device, which is not shown in the accompanying drawings.
Назначение сепаратора (6) для отделения агломератов твердотельной фазы состоит в выведении циркулирующих агломератов и конгломератов из псевдоожижающей камеры (2). Затем эта твердая фаза может быть снова подана в псевдоожиженный слой через посредство регулируемых или нерегулируемых питателей (7).The purpose of the separator (6) for separating agglomerates of the solid-state phase is to remove circulating agglomerates and conglomerates from the fluidizing chamber (2). This solid phase can then be fed back into the fluidized bed through controlled or unregulated feeders (7).
На фиг.4 показан такой сепаратор (6) для отделения агломератов твердотельной фазы с проемом, имеющим кольцеобразное поперечное сечение. При таком техническом решении эти твердотельные агломераты подаются на флотационный лоток (8), с которого они могут повторно подаваться в реактор (1) с псевдоожиженным слоем управляемым образом, например, по нескольким линиям, образующим нерегулируемые питатели (7), равномерно распределенные по периферии.Figure 4 shows such a separator (6) for separating agglomerates of the solid phase with an opening having an annular cross-section. With this technical solution, these solid-state agglomerates are fed to the flotation tray (8), from which they can be re-fed into the reactor (1) with a fluidized bed in a controlled manner, for example, along several lines forming unregulated feeders (7) uniformly distributed around the periphery.
При таком техническом решении обеспечивается создание условий для более стабильной работы в широком диапазоне нагрузок, что на предшествующем уровне техники было возможно только при сравнительно малых нагрузках (при малых мощностях газового потока). При использовании такого сепаратора (6) для отделения агломератов твердотельной фазы обеспечивается также минимизация неблагоприятного воздействия флуктуации газового потока на работу систем, расположенных на технологической линии перед и за реактором (1).With this technical solution, the creation of conditions for more stable operation in a wide range of loads is ensured, which at the prior art was possible only at relatively low loads (at low gas flow rates). When using such a separator (6) for separating agglomerates of the solid-state phase, the adverse effects of fluctuations in the gas flow on the operation of systems located on the production line in front of and behind the reactor are also minimized (1).
На фиг.3 схематично показан реактора (1), выходной газовый порт которого выполнен в виде кольцеобразно расположенных отверстий (9), которые в предпочтительных вариантах осуществления предлагаемого изобретения распределены по периферии реактора (1) равномерно, при этом обеспечена возможность прохождения через них газа с рассеянными в его среде твердофазными частицами сначала по радиальным направлениям, а затем, при необходимости, вниз, в направлении, показанном стрелкой (10). При таком техническом решении обеспечивается удаление твердофазных частиц, достигших верха реактора (1) по центральной области газового потока, по кратчайшему маршруту с равномерным распределением их по радиальным направлениям. Благодаря этому удается в значительной степени подавить процесс образования агломератов твердотельной фазы, а также уменьшить их размер. В частности, при осуществлении процессов в псевдоожиженном слое при переменных нагрузках (переменной мощности газового потока) при применении предлагаемого изобретения обеспечиваются условия для более стабильной работы реактора с псевдоожиженным слоем, а также значительное уменьшение неблагоприятного воздействия флуктуации газового потока на работу систем, расположенных на технологической линии перед и за реактором (1).Figure 3 schematically shows a reactor (1), the gas outlet port of which is made in the form of ring-shaped openings (9), which in preferred embodiments of the invention are distributed uniformly around the periphery of the reactor (1), while allowing gas to pass through them solid-phase particles scattered in its medium, first in radial directions, and then, if necessary, down, in the direction shown by the arrow (10). With this technical solution, the removal of solid-phase particles that have reached the top of the reactor (1) in the central region of the gas stream is ensured along the shortest route with their uniform distribution in radial directions. Due to this, it is possible to significantly suppress the formation of agglomerates of the solid phase, as well as reduce their size. In particular, when carrying out processes in a fluidized bed at variable loads (variable power of the gas stream) when applying the present invention, conditions are provided for more stable operation of the reactor with a fluidized bed, as well as a significant reduction in the adverse effects of fluctuations of the gas stream on the operation of systems located on the production line in front of and behind the reactor (1).
Имеющий кольцеобразное поперечное сечение выходной газовый порт может быть снабжен направляющим конусом (11) (см. фиг.2), благодаря которому достигается дальнейшее улучшение условий вывода газа, в среде которого рассеяны твердофазные частицы.The outlet gas port having a ring-shaped cross section can be equipped with a guide cone (11) (see FIG. 2), due to which a further improvement in the conditions of gas outlet is achieved, in the medium of which solid-phase particles are dispersed.
Входной газовый порт реактора с псевдоожиженным слоем по предлагаемому изобретению имеет одно или несколько сопел (например, кольцеобразного сечения), или же он может иметь псевдоожижающее дно.The inlet gas port of the fluidized bed reactor of the invention has one or more nozzles (for example, an annular section), or it may have a fluidized bed.
Как можно видеть на фиг.5, реактор (1) с псевдоожиженным слоем по предлагаемому изобретению, соединенный с сепаратором (12) твердой фазы, который расположен на технологической линии за реактором (1) и соединен с контейнером или флотационным лотком (13) через посредство спуска, или же выполнен как один узел (14), - этот сепаратор (12) твердой фазы предназначен для собирания твердой фазы. Контейнер или флотационный лоток (13) также соединен с реактором (1) через посредство канала (15), выполненного с возможностью возвращения по нему твердой фазы обратно в реактор (1) или удаления ее.As can be seen in FIG. 5, the fluidized bed reactor (1) according to the invention, connected to a solid phase separator (12), which is located on the production line behind the reactor (1) and connected to the container or flotation tray (13) through descent, or made as one unit (14), this separator (12) of the solid phase is designed to collect the solid phase. The container or flotation tray (13) is also connected to the reactor (1) through a channel (15), configured to return the solid phase through it back to the reactor (1) or remove it.
Реактор (1) с псевдоожиженным слоем по предлагаемому изобретению характеризуется тем, что расположенный на технологической линии за ним сепаратор (12) твердой фазы выполнен с возможностью регулирования дифференциального давления (то есть разницы между давлением внутри сепаратора (12) и давлением снаружи от него) в нем таким образом, что это дифференциальное давление ниже при меньших мощностях газового потока и выше при больших мощностях газового потока.The fluidized bed reactor (1) according to the invention is characterized in that the solid phase separator (12) located on the production line behind it is configured to control differential pressure (i.e., the difference between the pressure inside the separator (12) and the pressure outside it) in such a way that this differential pressure is lower at lower gas flow rates and higher at higher gas flow rates.
Реактор с псевдоожиженным слоем по предлагаемому изобретению может найти применение в следующих отраслях техники:The fluidized bed reactor of the invention may find application in the following branches of technology:
(а) очистка отработанных газов печей или мусоросжигательных установок;(a) purification of exhaust gases from furnaces or waste incinerators;
(б) очистка газовых смесей любого рода;(b) purification of gas mixtures of any kind;
(в) сжигание топлива или отходов в псевдоожиженном слое;(c) the combustion of fuel or waste in a fluidized bed;
(г) технологические процессы с применением катализаторов, адсорбции, и/или абсорбции;(d) technological processes using catalysts, adsorption, and / or absorption;
(д) химические реакции, осуществляемые в псевдоожиженном слое с целью химических превращений веществ, находящихся в псевдоожиженном слое.(e) chemical reactions carried out in a fluidized bed with the aim of chemical transformations of substances in the fluidized bed.
Claims (10)
(а) очистка отработанных газов печей или мусоросжигательных установок,
(б) очистка газовых смесей любого рода,
(в) сжигание топлива или отходов в псевдоожиженном слое,
(г) технологические процессы с применением катализаторов, адсорбции, и/или абсорбции,
(д) химические реакции, осуществляемые в псевдоожиженном слое с целью химических превращений веществ, находящихся в псевдоожиженном слое. 10. The reactor (1) with a fluidized bed according to any one of claims 1 to 4, characterized in that it is used for any of the following applications:
(a) purification of exhaust gases from furnaces or waste incinerators,
(b) purification of gas mixtures of any kind,
(c) the combustion of fuel or waste in a fluidized bed,
(d) processes using catalysts, adsorption, and / or absorption,
(e) chemical reactions carried out in a fluidized bed with the aim of chemical transformations of substances in the fluidized bed.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CNB2005100757099A CN100528323C (en) | 2005-06-03 | 2005-06-03 | Fluid bed reacting tower |
CN200510075709.9 | 2005-06-03 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2008100026A RU2008100026A (en) | 2009-07-20 |
RU2403966C2 true RU2403966C2 (en) | 2010-11-20 |
Family
ID=35718023
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008100026/21A RU2403966C2 (en) | 2005-06-03 | 2006-06-02 | Reactor with pseudoliquid layer |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
CN (2) | CN100528323C (en) |
AU (2) | AU2006272299B2 (en) |
BR (1) | BRPI0611328A2 (en) |
CA (1) | CA2610826C (en) |
NZ (2) | NZ564804A (en) |
RU (1) | RU2403966C2 (en) |
WO (1) | WO2007009334A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2018111151A1 (en) | 2016-12-16 | 2018-06-21 | Сергей Юрьевич ВИЛЬЧЕК | Device with an annular spouted fluidized bed and operating method therefor |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20120179097A1 (en) * | 2011-01-06 | 2012-07-12 | Cully Edward H | Methods and apparatus for an adjustable stiffness catheter |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN2092365U (en) * | 1991-03-27 | 1992-01-08 | 中国科学院化工冶金研究所 | Reactor of combined rapid fludized bed |
CN2215346Y (en) * | 1994-12-23 | 1995-12-20 | 中国科学院兰州化学物理研究所 | Fluidized-bed reactor |
DE19945033A1 (en) * | 1999-09-20 | 2001-03-22 | Juergen Karl | Apparatus for inserting solid and pasty materials into the fixed or fluidized bed of a stationary fluidized bed reactor comprises a vertical or a weakly slanted down pipe which protrudes into the reactor |
-
2005
- 2005-06-03 CN CNB2005100757099A patent/CN100528323C/en not_active Expired - Fee Related
-
2006
- 2006-06-02 WO PCT/CN2006/001197 patent/WO2007009334A1/en active Application Filing
- 2006-06-02 CA CA2610826A patent/CA2610826C/en not_active Expired - Fee Related
- 2006-06-02 NZ NZ564804A patent/NZ564804A/en not_active IP Right Cessation
- 2006-06-02 CN CNA200680019515XA patent/CN101189061A/en active Pending
- 2006-06-02 RU RU2008100026/21A patent/RU2403966C2/en not_active IP Right Cessation
- 2006-06-02 NZ NZ58897606A patent/NZ588976A/en not_active IP Right Cessation
- 2006-06-02 AU AU2006272299A patent/AU2006272299B2/en not_active Ceased
- 2006-06-02 BR BRPI0611328-1A patent/BRPI0611328A2/en not_active IP Right Cessation
-
2011
- 2011-02-23 AU AU2011200770A patent/AU2011200770A1/en not_active Abandoned
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2018111151A1 (en) | 2016-12-16 | 2018-06-21 | Сергей Юрьевич ВИЛЬЧЕК | Device with an annular spouted fluidized bed and operating method therefor |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
BRPI0611328A2 (en) | 2011-02-22 |
CA2610826C (en) | 2013-07-30 |
CA2610826A1 (en) | 2007-01-25 |
RU2008100026A (en) | 2009-07-20 |
WO2007009334A1 (en) | 2007-01-25 |
CN101189061A (en) | 2008-05-28 |
CN100528323C (en) | 2009-08-19 |
AU2006272299B2 (en) | 2010-11-25 |
NZ588976A (en) | 2011-03-31 |
NZ564804A (en) | 2010-12-24 |
AU2011200770A1 (en) | 2011-03-17 |
AU2006272299A1 (en) | 2007-01-25 |
CN1712121A (en) | 2005-12-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
FI92099C (en) | Reactor with circulating fluidized bed | |
US8361401B2 (en) | Vortex reactor and method of using it | |
US5957066A (en) | Fluidized-bed thermal reaction apparatus | |
US8883082B1 (en) | Gas distributors for circulating fluidized bed reactors | |
US6962676B1 (en) | Method and apparatus in a fluidized bed heat exchanger | |
US10018353B2 (en) | Sealpot and method for controlling a solids flow rate therethrough | |
RU2537482C2 (en) | Circulating fluidised bed with secondary air supply nozzles to furnace chamber | |
CN101883630A (en) | The method of venturi inserts, interchangeable venturis and fluidisation | |
RU2403966C2 (en) | Reactor with pseudoliquid layer | |
US7399450B2 (en) | Cyclone layer reactor | |
US4445443A (en) | Fluidized bed heat exchanger having separating drain and method of operation thereof | |
JP5766516B2 (en) | Cylindrical fluidized bed furnace | |
EP0090641B1 (en) | Fluidized bed heat exchanger | |
KR100966736B1 (en) | Auto Circle Turbulence Semi Dry Reactor System | |
EP3186554B1 (en) | Method for operating a circulating fluidized bed gasification or combustion system | |
JPH10206028A (en) | Method of treating process gas of circulating fluidized bed | |
WO1994027716A1 (en) | Circulating fluidized bed reactor and method of treating gas flows in the circulating fluidized bed reactor | |
JPH08189627A (en) | Fluidized layer heat recovering apparatus | |
WO2012038598A1 (en) | Treatment system for removing bed material from a fluidized bed reactor and method of removing bed material from a fluidized bed reactor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160603 |