[发明专利]一种环形流化床反应器

说明书

技术领域

本发明涉及一种反应器，具体涉及一种环形流化床反应器，属于流化床反应器技术领域。

背景技术

流化床反应器是一种利用气体或液体通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，在用于气固系统时，又称沸腾床反应器。

气固流态化技术是化学工程领域的一个重要分支。流化床技术自从20世纪20年代以来，由于其所特有的优点，如高效的传热传质、均匀的温度场、颗粒的大处理量、很宽的操作范围等，使其在许多工业领域中都得到广泛的应用，并且仍有非常好的工业前景。迄今为止，众多研究者建立了冷态、热态试验台，围绕着流化床两相流动、热传递和燃料燃烧行为进行了大量的研究工作。反应器设计结果将直接影响整个工艺流程，因此受到国内外高度重视。其中流化床反应器主要目的是创造最佳的条件最大限度地利用生物质特别是林业材料生产生物油，而流态化技术由于具有高效的传热和传质效果以及实现连续操作等优点，这种技术逐渐受到人们的重视。目前，流化床工艺已广泛应用于化工、石油、冶金、食品等许多工业领域之中，特别是气固流化床的应用尤为广泛，许多化学反应都是依靠气固流化床来实现的。

由于流态化技术的固有特性以及流化过程影响因素的多样性，对于反应器来说，流化床存在着很多弊端：1)由于固体颗粒和气泡在连续流动过程中的剧烈循环和搅动，无论气相或固相都存在着较广的停留时间分布，导致不适当的产品分布，阵低了目标产物的转化率；2)反应物以气泡形式通过床层，减少了气-固相之间的接触机会，降低了反应转化率；3)当用到固体催化剂时，床料颗粒在流动过程中的剧烈撞击和摩擦，使得催化剂加速粉化，再加上床层顶部气泡的爆裂和高速运动、大量细粒催化剂的带出，造成明显的催化剂流失；4)床层内的复杂流体力学、传递现象，使过程处于非定常条件下，难以揭示并归纳出统一的规律，也难以突破经验放大和经验操作的瓶颈。另外，传统的反应器的加热部件位于反应器的外围，这便使得热源与大气直接接触，造成热量大量损失，而且加热部件会占用多余的空间，使反应器整体结构更加繁琐。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种环形流化床反应器，能够提高反应器的反应效率。

一种环形流化床反应器，该反应器包括顶盖、反应器外壳、底壳、支座、燃烧室、布风板、布风舱隔板，外围设备包括旋风分离器和风机；其中反应器外壳和燃烧室均为圆周面上下两端焊接有法兰的筒体；底壳为圆周面上端焊接有法兰且下端面封闭的筒体，下端面中心沿同一直线开有三个安装孔a、b、c，其中部圆周面上开有安装孔d，安装孔b和安装孔d平行焊接有流化载气进气管，安装孔a和c焊接有空气进气管，且两根空气进气管水平对称布置并与b处的流化载气进气管垂直；支座上端侧部设置有圆弧板，圆弧板的直径与底壳筒体的直径一致；布风板为表面均布有流化孔且中心设置有燃气管接口的圆板；布风舱隔板也为圆周面上下两端焊接有法兰的筒体；

整体连接关系为：反应器外壳上端的法兰与顶盖固连，下端的法兰安装布风板后与底壳上端的法兰固连，底壳的外圆周面上均布四个支座，支座的圆弧板与底壳的圆周面焊接成一体，反应器外壳内套装燃烧室，两者的轴线一致且两者之间形成环形反应区，燃烧室上端的法兰固定在顶盖上，下端的法兰与布风板的上端面固连，布风舱隔板安装在底壳内，其上端的法兰与布风板的下端面固连，下端的法兰与底壳的内底面固连，底壳上的空气进气管和流化载气进气管均与风机连通，顶盖上设置有进料管、三个排气管和四个进炭管，进料管和其中两个排气管与环形反应区连通，进炭管和另一个排气管与燃烧室连通，排气管与旋风分离器的进气口相连，进炭管与旋风分离器的排灰口相连。

所述的反应器还包括4～8根循环增速管和配气舱，配气舱为上端面封闭且下端面中心开孔的筒体，其外圆周面上均布有90°弯管，弯管与筒体的内腔连通且弯管的数量与循环增速管的数量一致；循环增速管均匀布置在燃烧室内，其上端穿过燃烧室的圆周面并与环形反应区连通，循环增速管的下端穿过布风板，配气舱安装在布风舱隔板内，其下端面与底壳的内底面固连，配气舱圆周面上的弯管分别与循环增速管下端连通，配气舱的内腔与底壳d处的流化载气进气管连通。

所述的循环增速管包括90°弯管、升管、异径接头、三通管、直通管接头、接管、第一螺母、锥形管、O型圈、垫片及第二螺母；其中直通管接头的中心开有通孔，通孔的下端加工有沉台，且中部圆周面上加工有卡槽，下端圆周面上加工有上螺纹段和下螺纹段，锥形管底部有与直通管接头下端沉台对应的定位台；