[发明专利]一种多室流化床反应器

说明书

技术领域

本发明涉及一种多室流态化设备，具体地，涉及一种多室流化床反应器。

背景技术

流态化反应器具有传热、传质、动量传递效率高的特点，是一种高效的多相反应器，目前已广泛应用于多相催化、粉体加工等化工领域。流态化反应器的另一主要特征是反应室内的物料处于全混状态，部分未反应的物料会跟随产品被排出，因此单室的流化床反应器不适合用于生产高纯度的产品。

多室流化床中单个反应室内颗粒物料处于全混状态，颗粒物料在相邻反应室之间依序流动。一般来说，上游室的料面高度大于下游室的料面高度，高度差形成的压力梯度推动颗粒物料通过物料输送孔向下游室流动。颗粒物料在相邻室间的单向流动使停留时间分布变窄，颗粒物料的转化率分布也将变窄，然而，压力波动会导致颗粒物料的逆向流动，形成“返混”，那么，颗粒物料的转化率分布将变宽，不利于对反应进程进行控制。因此，通过设计物料输送孔抑制相邻室之间颗粒物料的返混是十分必要的。

英国专利GB2167679A披露了一系列的多室型流化床反应设备，提供了多种竖直挡板的设置及开孔方式，包含下部开孔、上部开孔、上下错位开孔等，可以控制颗粒物料向不同的方向流动。但此专利所提供的隔板上的开孔仅为形状简单的连通孔，物料仍可通过连通孔返混。

中国专利CN101947421A披露了一种通过不同开孔高度的竖直挡板分割而成的多室流化床，各个室的挡板开孔位置依序降低、料面也依序降低，具有一定的抑制返混的作用。但当料面落差较小时，抑制返混的作用不明显；料面落差较大时，各个室间的压降落差大，一方面不利于稳定运行，另一方面流化床的空间利用率大大降低。例如，当存在8个室，室之间的料面落差为200mm，总料面落差则达到了1.6m。

欧洲专利EP1072855A1披露了一种多室分割型流化床反应炉，明确确定了连通孔的长度、与喷嘴间的距离等参数，在连通孔内部及两端形成较厚的物料堆积层，有效的抑制相邻室间的返混，但此种结构限制了颗粒物料的输送通量(颗粒输送速度＜500mm/s)，当需达到较大的输送通量时，相邻室间的料面落差较大，流化床反应器的空间利用率大幅度降低。

因此，需要开发一种多室流化床反应器，其能够实现颗粒物料由上游室快速、高通量地流向下游室，又可避免相邻室之间的颗粒物料返混及串气。

发明内容

鉴于现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是提供一种多室流化床反应器，其能够实现颗粒物料由上游室快速、高通量地流向下游室，又可避免相邻室之间的颗粒物料返混及串气。

为了达到上述目的，本发明通过如下技术方案实现：一种多室流化床反应器，由进风口(1)、出风口(2)、进料口(3)、出料口(4)、风室(5)、布风板(6)、流化室(7)和n个物料流动控制器(8)组成，其中n≥1，每个物料流动控制器(8)包括隔板(9)、孔口(10)、物料下行流动管(11)和底部挡板(12)；其中所述n个物料流动控制器(8)中的隔板(9)将流化室(7)分割为n+1个二级流化室。进风口(1)连接于风室，出风口(2)连接于流化室的上部，进料口(3)连接于第1二级流化室，出料口(4)连接于位于与第1二级流化室相对的另一端的第n+1二级流化室。

本发明的多室流化床反应器的形状、流化室的数量、物料在反应室之间的流动顺序不受限制，技术人员可以根据处理量、工艺要求等进行选择。

本发明所提供的多室流化床反应器，颗粒物料在物料流动控制器(8)的控制下依序通过各个反应室。本发明中一种长方形结构的多室流化床反应器的剖面示意图如图1所示，图中箭头表示物料流向；另一种圆形结构的多室流化床中各二级室的分割方法和物料流向如图2所示；本发明所提供的物料流动控制器的结构如图3所示。

本发明对孔口的形状不做限制，例如，可采用半圆形、方形。技术人员可根据颗粒物料流量确定孔口的面积，孔口面积应小于其所在隔板的面积的1/10，优选地，小于隔板的面积的1/20。

本发明对物料下行流动管的形状不做限制，例如，可采用半圆管、方管。技术人员可根据颗粒物料流量确定物料下行流动管的截面积和高度，物料下行流动管的截面积应小于其所在二级流化室的截面积的1/3，优选地，小于二级流化室的截面积的1/5；物料下行流动管的高度应小于二级流化室中料面高度并且大于料面高度的1/5，优选地，大于料面高度的1/2。