[发明专利]一种气体旋转脉动分布的气固相反应装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种气固相反应器，其特点是气体分布器是旋转运动的，且气流为可控的脉动气流，这种设计可以达到气相在固相物料中动态均匀接触，属于冶金设备技术领域。

背景技术

气固相反应是材料和化工过程经常应用的反应。目前的反应器设计，一种为固定床。固相物料不运动，气体穿过固相反应物料。这种反应器，相对气体消耗较小。但是由于固相物料分布的不均匀，可能会出现沟流等现象。气体从料层阻力最小处通过，造成固相原料反应的不均匀性。另一种设计是让固相反应原料运动起来，如流态化床或气流腾动设计。可以充分让固相和反应气相接触，反应的动力学条件优异，但是气体除作为吹动固相粉料的动力，还要参与反应的消耗，因此消耗很大，很多气体回收困难，造成物质和能量消耗严重，效率低。本发明针对上述两种反应器设计的优点与缺点，利用气体的旋转脉动分布有效的达到气相在固相物料中动态均匀接触，而又不用消耗大量气体的效果。

发明内容

本发明的目的在于克服上述已有的气固相反应器的问题，在气固两相的反应中，通过脉动的气流和管式气体分布器的旋转布气，使气体在固相粉体材料中的分布动态改变，由于脉动冲击和出气位置的时时不同，反应器中的粉体分布也时时改变，不易形成气体的沟流，提高反应气体的利用效率。另外内置的电阻丝加热保证进入反应器内的气体与反应器内温度相同，防止常温状态下的气体进入反应器时，反应器内温度下降，而气体进入的动态密封处于常温状态，经加热后进入反应区段，易于实施。

本发明采用如下技术方案：

一种具有气体旋转脉动分布功能的气固相反应装置，包括装置底部的动态密封进气和旋转传动部分，中部的气体加热和分布部分，顶部的排气部分。其中：

气固相反应装置底部的支撑板1通过紧固法兰3与反应外壁8固定连接，其中紧固法兰3和支撑板1通过带O型密封橡胶环的紧固法兰用螺钉固定连接21固定。支撑板1的一侧开有与气源相连接的气体进口2，气体进口2连接的气体通道延伸至至支撑板1中央设置的环状布气腔室27。外接的驱动装置25通过皮带连接旋转轮24，旋转轮24连接旋转轴23，将旋转运动传递给旋转轴23。旋转轴23连接分布支架4。分布支架4为中空转轴，其恰好穿过的环状布气腔室27，且在环状布气腔室27内的部分设置有与环状布气腔室27相通的气体导入孔26。分布支架4的上部通过固定连接14连接有管式气体分布器15，分布支架4的中空部分与管式气体分布器15的内部相通。管式气体分布器15的下部为密实的金属半圆管，管式气体分布器(15)的上部为多空烧结板5，其两端为密实金属封闭堵头，上述围成管式气体通道。

多空烧结板5的上部布置有电加热丝6，电加热丝5的上部沿着反应装置的内壁设置有环状的气体分布板支撑架13，将旋转分布加热后的气体再次分布的气体分布板7置于气体分布板支撑架13上，气体分布板7上放置有使其固定和边缘密封的环形的压圈12。气体分布板7上方是由反应外壁围城的盛放填料球11和反应物料10并使其混合的空间。上述空间的顶部设有气体出口9。

以上述的环状布气腔室27与分布支架4中气体导入孔26为中心，在支撑板1的两侧依次对称安装密封支撑圈19，密封填料18，填料压圈17和密封连接16，上下完全对称安装，以达到气路动态连接的密封效果。

从侧路气体进口2的进气经环状布气腔室27进入分布支架4中的气体导入孔26，流经分布支架4后从管式气体分布器15的上部多空烧结板5流出，加上旋转驱动装置25的驱动，旋转扭矩经旋转轮(24)带动转动轴23，连接分布支架4也传递到管式气体分布器15，得到气体的旋转分布；上述分布的气体向上运动经过电加热丝6进行加热。经预热和分布后的反应气体穿过气体分布板7达到混合反应物料10和填料球11，反应的尾气经反应装置顶部的气体出口9排出。

所述的驱动装置25为旋转电机。

与气体进口2相连的气源为脉动气源。

其用于反应的气相是氢气，一氧化碳，甲烷，及其上述三种气体组成的混合的还原性气体，或氧气，空气，二氧化碳，以及上述三种气体组成的混合的氧化性气体。

所属的反应物料10和填料球11是指在固定气体分布板的上部放置需要反应的固体粉末原料和所需要的惰性反应填料如氧化铝和氧化锆球等。其与起源通入的气体进行反应，本装置适用于气固两相反应。