用於將流體噴入旋轉流化床內側的裝置的製作方法

2023-04-29 22:51:36

專利名稱：用於將流體噴入旋轉流化床內側的裝置的製作方法
用於將流體噴入旋轉流化床內側的裝置本發明涉及一種將流體或流體混合物、液體或氣體噴射到旋轉流化床 中的裝置，用於增大流體能夠傳遞給在旋轉流化床中旋轉的固體顆粒物的 動量和能量，從而提高其旋轉速度。固體顆粒物懸浮在流體中並由此形成由所述流體通過的流化床的方法 是公知的。將流體切向噴射到圓柱形反應器的圓柱形壁上時，流體可將其 部分動能傳遞給固體顆粒物以使固體顆粒物旋轉運動，如果所傳遞的能量 足夠大，這種旋轉運動產生的離心力能使固體顆粒物沿反應器壁保持，由 此形成旋轉流化床，如果反應器為立式，流化床的表面大致為倒置截頭圓錐形。這種方法是本發明人於2004年4月14日提交的比利時專利申請 No.2004/0186的主題。但是，在將流體射流以高速噴入大的反應器中時，由於流體射流在反 應器中擴張，其速度迅速減慢，由此限制了其將大部分動量傳遞給固體顆 粒物的能力。這就是為什麼除非使用其它機械構件來使流化床旋轉否則就 必須具有非常大的流體流量來將用於保持固體顆粒物具有足夠的旋轉速度 以沿著反應器圓柱形壁保持所需的動量傳遞給固體顆粒物的原因，如果流 體密度比顆粒物密度低得多，則用於在中央排出這些流體的部件可能非常 龐大。為了提高流體射流和懸浮在旋轉流化床中的固體顆粒物之間動量和和 動能的傳遞效率，本發明包括位於旋轉流化床內側具有適當輪廓形狀並靠 近流體噴射器布置的偏轉器，用於在引導噴射流體的同時使其與限定量的 固體顆粒物混合，以防止或減少噴射流體在將其大部分動能傳遞給固體顆 粒物之前在反應器中擴張。該裝置適用於使用比固體顆粒物輕得多的流體 並適用於以高速將流體噴入反應器中，而不會由於其在反應器中擴張而損 失其大部分動能。在本發明人於與本申請同一天提交的比利時專利申請中 描述了這種裝置。本發明也可以應用於臥式反應器。在這種情況中，流體噴入反應器的 速度、其流量以及其動能傳遞效率必須足以將產生足夠的離心力的旋轉速
度提供給流化床，使之保持緊貼在反應器上部部分的圓柱形壁上。為了觀察本流體噴射裝置，

圖1示出了反應器的橫截面。該圖示出了 圓柱形反應器的圓柱形壁的橫截面(1)，具有寬度(3)的流體噴射器(4)的橫截面(2)切向進入反應器，而側面偏轉器的橫截面(5)與噴射器相對地縱向(與圖面垂直)布置在與反應器的圓柱形壁間隔小距離的位置處，以便將流體射流引進位於這些偏轉器和反應器的圓柱形壁之間的空間(6 )， 這些空間通常先匯聚然後發散。這些側面偏轉器與噴射器一起限定出具有寬度(7)的進出(access passages)通道或通路，懸浮在旋轉流化床中的固體顆粒物流(8)可通過 這些通道進入這些空間(6)並與流體射流(4)混合。由在這些空間(6) 的第 一部分中的偏轉器限制的匯聚或發散可防止或限制流體射流的擴張， 使流體射流的壓力降低以保持其大部分速度，同時它們使固體顆粒物流(8 ) 加速。然後流體流(9)在這些空間的發散部分或通路(6)中減速，且其 壓力可以上升以達到反應器壓力。由於慣性，固體顆粒物減速較慢並可具 有接近或甚至高於流體速度的切向出口速度，因而將流體的大部分動能供 給固體顆粒物。如果將空間(6)的長度及其最小橫截面(10)設置成使所噴射的流體 能將其大部分能量提供給固體顆粒物，流體在所述空間的出口處的速度可 能過度減小，不顧因固體顆粒物導致速度明顯減慢，也必須增加噴射壓力 因之增加流體能量，以使流體能經出口 (ll)逸出。為了根據這些空間(6) 的尺寸以及流體和固體顆粒物的速度和密度實現能量傳遞平tf,這種壓力 增加被傳遞到進出通道或通路(7)中，使固體顆粒物在其中的入口速度降 低，固體顆粒物的濃度增大而其流量減小，據此減小了它們能吸收的能量。 為了避免固體顆粒物在進出通道或通路(7)中的這種減速，這些空間(6) 的長度必須短到使噴射器的寬度(3)或橫截面與進出通道的寬度(7)或 橫截面的比值很小的程度，使得出口 ( 11 )處流體的速度仍然明顯高於顆 粒物的速度。反之，如果橫截面的這些比值較小且如果這些空間(6)的長 度較大，最好根據操作條件和對象使傳遞給固體顆粒物的能量更大。簡化的計算表明，這些尺寸能使所述操作條件的變化範圍較寬，通過 以高速噴射這些流體使得這些流體能提供其動能的至少四分之三，以便通 過非常輕的流體將足夠的動量傳遞給固體顆粒物，且不會過分增大其流量。
該圖還示出了旋轉流化床表面的橫截面(11)，固體顆粒物由表示其行進方向的小箭頭(12)表示，限定出縱向狹縫的中央偏轉器的橫截面(13 ), 用於在中央吸出流體(14)以從反應器中將它們排出，這些中央偏轉器的 彎曲部分(15)可確保流體排出之前使固體顆粒物和流體之間分離。圖2為反應器側壁(1 )的一部分的軸測投影圖，以便更清楚地看到流 體噴射裝置。該圖示出了在(16)處的噴射器或其縱向橫截面(17)，並用 虛線示出了給這些噴射器供料的穿過反應器壁的管的橫截面(18),流體流 由箭頭(4)表示的流體離開噴射器並流過反應器的側壁(1)和側面偏轉器(19)之間。
這些噴射器被沿反應器的側壁(1 )和側面偏轉器(19)延伸的一些橫 向環或環段(20)分開，從而形成由黑色箭頭(21 )表示的用於固體顆粒 物流的進出通路。這些環或環段可以是定向的橫向翅片或螺旋迴轉部，以 使固體顆粒物沿反應器的側壁上升。它們也可以是中空的，並用作向與之 連接的噴射器分配流體的流體分配器。實例
流體和固體顆粒物之間的能量和動量傳遞主要取決於顆粒物的類型和 尺寸。但是，作為示例性實例，簡化計算表明，對於顆粒物的密度比流體 密度高700倍而言，進出通路(7)的橫截面與噴射器的橫截面的比值為3 至4,並且出口 (ll)橫截面等於或大於這些進出通路和噴射器的橫截面之 和，如果空間(5)相對於顆粒物的尺寸足夠長，則流體可以:接照比固體顆 粒物的平均旋轉速度高5-15倍的速度噴射，並可將流體的至少75%的動能 傳遞給所述顆粒物。
權利要求
1. 一種將流體噴入旋轉流化床的裝置，用於提高流體將其動能和動量 傳遞給懸浮在旋轉流化床中的固體顆粒物的效率，其特徵在於，該裝置包 括至少一個偏轉器，它們在所述旋轉流化床內側限定出圍繞沿所述旋轉流 化床的旋轉方向從所述流體的 一個或多個噴射器射出的 一股或多股所述流 體射流的空間，所述偏轉器被安置成在所述噴射器(一或多個)和所述偏 轉器之間限定出用於從所述噴射器上遊射出的懸浮在所述旋轉流化床中的 所述固體顆粒物流的進出通道或通路，從而使該固體顆粒物進入所述空間 以便在其中與所述流體射流混合，所述空間足夠長以便所述流體射流(一 或多股)在到達所述空間的出口之前將其大部分動能交付給所述固體顆粒 物。
2. 如權利要求1所述的用於將流體噴入旋轉流化床的裝置，其特徵在於，由所述偏轉器限定並圍繞所述流體射流(一或多股)的所述空間先匯 聚然後發散。
3. 如權利要求1所述的用於將流體噴入旋轉流化床的裝置，其特徵在 於，由所述偏轉器限定並圍繞所述流體射流(一或多股)的所述空間具有 恆定的橫截面。
4. 如權利要求1至3中任一項所述的用於將流體噴入旋轉流化床的裝 置，其特徵在於，所述流體噴射器(一或多個)的橫截面為細長形，以便 沿包含所述旋轉流化床的所述反應器的圓柱形壁以 一或多層薄層(thin films)的形式噴射流體；所述偏轉器呈翅片形狀，其與所述反應器的所述 圓柱形壁一起限定了使所述流體通道(一或多條)的所述薄層(一或多層) 通過的所述空間。
5. 如權利要求4所述的用於將流體噴入旋轉流化床的裝置，其特徵在 於，所述空間與至少為所述旋轉流化床的平均厚度的兩倍一樣窄。
6. 如權利要求1至5中任一項所述的用於將流體噴入旋轉流化床的裝 置，其特徵在於，所述裝置包括沿包含所述流化床的所述反應器的圓柱形 壁固定的橫向環或環段，它們與所述偏轉器和所述反應器的所述圓柱形壁 一起限定出使所述流體射流(一或多股)通路(一或多條)通過的所述空 間。
7. 如權利要求6所述的用於將流體噴入旋轉流化床的裝置，其特徵在於，所述環段為相對於所述反應器的中央軸線傾斜的橫向翅片，以使懸浮 的所述固體顆粒物在所述旋轉流化床中沿所述反應器的所述圓柱形壁上升。
8. 如權利要求6所述的用於將流體噴入旋轉流化床的裝置，其特徵在 於，所述環或環段為螺旋迴轉部，其走向被設定為使得懸浮的所述固體顆 粒物在所述旋轉流化床中沿所述反應器的所述圓柱形壁上升。
9. 如權利要求1至8中任一項所述的用於將流體噴入旋轉流化床的裝 置，其特徵在於，所述進出通道或通路的橫截面大於所述噴射器(一或多 個)的橫截面。
10. 如權利要求1至9中任一項所述的用於將流體噴入旋轉流化床的裝 置，其特徵在於，所述先匯聚然後發散的空間的所述出口的橫截面等於或 大於所述噴射器(一或多個)和所述進出通道或通路的橫截面之和。
11. 如權利要求1至10中任一項所述的用於將流體噴入旋轉流化床的 裝置，其特徵在於，所述流體為氣體，其密度比所述固體顆粒物的密度低 得多；該流體以至少比懸浮在所述旋轉流化床中的所述顆粒物的平均旋轉 速度高三倍的速度噴射。
12. 如權利要求1至11中任一項所述的用於將流體噴入旋轉流化床的 裝置，其特徵在於，所述空間的長度足夠短，以便所述流體在離開所述空 間時繼續具有明顯高於所述固體顆粒物的速度的速度。
全文摘要
本發明涉及一種用於將流體噴入旋轉流化床內側的裝置，其中流體射流沿流化床的旋轉方向取向並由至少一個偏轉器圍繞，這些偏轉器在所述射流周圍限定出通常為先匯聚然後發散的空間，該空間位於所述射流通道上遊，在旋轉流化床中的懸浮顆粒物可通過這些射流通道，以便與流體射流混合，這些流體射流在離開所述空間之前將其部分動能傳遞給所述顆粒物。
文檔編號F26B3/08GK101124035SQ200580048377
公開日2008年2月13日 申請日期2005年12月9日 優先權日2004年12月15日
發明者阿克塞爾·德布羅克維爾 申請人:阿克塞爾·德布羅克維爾