[发明专利]一种集成循环流化床设备

说明书

本发明涉及一种集成循环流化床设备，外套筒上部为一上粗下细的圆台形结构，最大直径与最小直径比为1.1‑5；下部为等径圆筒，与内套筒间通过螺栓连接；流化床设备自下到上依次为固体收集口、中心气体分布器、环隙气体分布器、固体收集器、内套筒，在外套筒上部设置有气体出口和固体进口；中心气体分布器位于内套筒正下方，环隙气体分布器位于中心气体分布器四周、内外套筒之间；外套筒上部形成气固分离区，下部整体为一圆柱形，由内套筒分隔成提升区和循环区。本发明集成了流化床、固体循环系统、气固分离系统，简化了生产装置，气体呈现活塞流的流动状态，使气固两相充分接触，避免出现死区。降低了能耗，减少了制造、生产成本。

技术领域

本发明涉及一种适用于气固两相间传质传热过程的集成循环流化床设备，可用于气固相催化反应、气固换热、固体燃烧反应等领域。

背景技术

与固定床相比，流化床具有压降低、传质传热效率高等特点，在传质、传热、干燥等技术领域有广泛运用，对于工、农业生产有着重要的意义。循环流化床作为一种特殊的流化床，能够实现固体物质循环进入流态化状态，增加固体与气体的接触时间，提高传质、传热效率，并且有利于清洁生产，具有很好的应用前景和研究价值。

现有循环流化床技术主要包含提升管、旋风分离器及存料罐等设备，固体在提升管中实现流态化。可以看出，现有技术存在诸如设备数量多、工艺复杂等问题。较多的设备会导致设备投资的增加，以及工艺设计难度的提升。此外，现有设备中存在诸如气体短路，气体分布不均，气固接触不充分，停留时间不均，不能完全实现活塞流等问题。

CN201610467554.1提出一种气固流化床，实现气固两相间的换热，同时除去固体中的小颗粒杂质。然而，该设备用途单一，且不能在设备内部实现固相循环。CN201110326819.3提出一种内循环气固流化床反应器，通过反应气体与提升介质的汽提作用，与固体催化剂充分接触进行反应，反应结束后经过旋风分离器或过滤器回收催化剂，回收的催化剂再次进入汽提区与反应气体进行反应。该设备结构较复杂，催化剂汽提区容易堵塞，不便于设备维护，需要旋风分离器实现气固分离，未能实现流化床与气固分离的集成。此外，设备内部容易造成气体短路，偏离活塞流，停留时间不均，影响反应转化率。

因此，为解决现阶段流化床设备的工业运用中存在的诸多问题，本发明在现有技术的基础上提出一种结构简单、效率高、适应性强、处理量大的气固循环流化床设备。

发明内容

本发明提出了一种集成循环流化床，将流化床、气固分离器、气固输送与循环系统集成为一体，解决了传统循环流化床设备复杂、能耗大、设备费用与操作费用大、操作弹性小等缺点，既可实现固相流态化及活塞流的流动形式，避免气体短路，又能及时完成气固分离，还能实现固相的内循环，更重要的是集成流化床具有很好的连续性、均匀性、适应性。该发明能进一步降低生产与设计成本，传质效率大幅度提升，拥有广阔的工业应用前景。

本发明技术方案如下：

一种集成循环流化床设备，外套筒(9)上部为一上粗下细的圆台形结构，最大直径与最小直径比为1.1-5，下部为等径圆筒，与内套筒(5)间通过螺栓(6)连接；流化床设备内自下到上依次为固体收集口(1)、中心气体分布器(2)、环隙气体分布器(3)、固体收集器(4)、内套筒(5)、在外套筒(9)上部设置有气体出口(7)和固体进口(8)；中心气体分布器(2)位于内套筒(5)正下方，环隙气体分布器(3)位于中心气体分布器(2)四周、内外套筒之间。

所述外套筒(9)上下两部分通过法兰连接，或通过焊接连接。

所述外套筒(9)上部形成气固分离区(10)；外套筒(9)下部整体为一圆柱形，由内套筒(5)分隔成提升区(11)和循环区(12)。

所述内套筒(5)直径与外套筒下部直径比例为0.1-0.95。

所述固体收集器(4)上开孔，孔隙率为0.5-0.9，开孔大小为0.2-3cm。