[发明专利]一种微波场与电磁场相互耦合的热态气液固三相反应装置

说明书

技术领域

 本发明属于生物质热化学转化过程中涉及的多相流技术领域，具体涉及一种微波场与电磁场相互耦合的热态气液固三相反应装置。

背景技术

气液固三相反应装置是一类具有重要工业应用价值的多相物理操作装置或化学和生物反应器。气液固三相反应装置由气相、液相和固相三相组成，其中液相是连续相，气相是离散相，固体颗粒悬浮在气相和液相中。当气液固三相反应装置作为化学反应器时，无论是气相作为惰性气体，还是固相作为催化剂，强化反应器内扰动，加强相与相之间的接触，对于促进化学反应快速有效地进行具有重要意义。

与气固两相流化床不同，气液固三相床中，气体仅能以气泡的形式穿过床层，这对于气相与其他两相的接触是非常不利的，尤其是对于床内由于布风不均，出现大气泡和局部死区的情况，因为当气泡通过床层时，仅有气泡界面的气体与周围固液两相接触，而气泡内部的气体却不能与他们直接接触，当气泡快速穿过床层时，这部分气体以短路形式逃离床层。为了，目前一般采取两种措施来加强气液固三相的混合。第一种措施是合理设计气体分布系统，确保流化均匀。当气体随气流通过气体分布系统进入液相时，气泡就形成了。气泡的大小受许多因素的影响，如气体、液体及固体颗粒的物理性质，床层的操作条件和反应器的几何结构，反应器的几何结构主要就是指布风系统。同时，当布风不均时，床内易出现局部死区，死区的出现也会极大的抑制气液固三相的混合。第二种措施是在床内安装内构件。在气泡向上运动过程中，一方面小气泡会合并长大成大气泡，另一方面，大气泡会变形、破裂而成小气泡，也就是说，气泡的合并与破裂是并存的。内构件的作用就是破坏气泡生长的平衡状态，使大气泡分裂成小气泡的机制超过小气泡合并成大气泡的机制，从而促进更多小气泡的生长。

此外，为了促进反应的进行，实际的化学反应都是在一定温度下进行的，这就需要对反应器进行加热。传统的加热模式不外乎两种方式。第一种是外部加热，在反应器外部缠绕电热丝或者加装夹套以流过热烟气，很显然，这种加热方式传热效率低，加热速率慢，而且也不便于反应器的放大。第二种是内部加热，主要是将导热管采用蛇形管的方式伸入床内，再在管内通蒸汽，通过蒸汽间接加热床内反应物。虽然这种加热方式在加热效率和速率上都有很大改善，但管子伸入床内会很大程度上影响床内流体的流动特性，进一步影响反应进行，同时，在物料流化过程中固体颗粒会不断摩擦管壁，对管子的磨损严重，会影响设备的安全运行。

因此，需要一种微波场与电磁场相互耦合的热态气液固三相反应装置以解决上述问题。

发明内容

发明目的：本发明针对现有技术中热态气液固三相反应能耗高、效率慢的缺陷，提供一种能耗低、效率高的微波场与电磁场相互耦合的热态气液固三相反应装置。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明的微波场与电磁场相互耦合的热态气液固三相反应装置采用如下技术方案：

一种微波场与电磁场相互耦合的热态气液固三相反应装置，包括三相反应床、扰动热颗粒、流化气分布装置、液相喷射装置、微波场发射装置、电磁场产生装置；所述三相反应床包括床体，所述床体上设置有排气口、出料口和卸料口；所述扰动热颗粒包括重质扰动热颗粒和轻质扰动热颗粒，所述扰动热颗粒设置在所述床体中；所述电磁场产生装置包括电流转换器和电磁铁，所述电流转换器连接所述电磁铁，所述电磁铁对称分布在所述床体的四周；所述微波场发射装置包括微波发射器、波导管、位于所述床体内侧上部的滤波板，所述滤波板上设置有滤波孔，所述微波发射器设置在所述床体的四个角上，所述波导管连接所述微波发射器和所述床体；所述液相喷射系统设置在所述床体的内侧上部，所述液相喷射装置包括液相喷射管，所述液相喷射管伸入所述床体并设置在所述滤波板的下方，所述液相喷射管上设置有喷射孔，所述液相喷射管伸入所述床体的一端封闭；所述流化气分布装置设置在所述床体的内侧下部，所述的流化气分布装置包括母管、布风管和调节阀，所述布风管的一端连接所述母管的侧面，所述布风管的另一端伸入所述床体，位于所述床体内侧的所述布风管上设置有气孔，位于所述床体外侧的布风管上设置有所述调节阀。

更进一步的，所述床体为长方体床体或立方体床体。