專(zhuān)利名稱(chēng)：折流式載流床反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種將粉料進(jìn)行氧化、還原、鍛燒或干燥的折流式載流床反應(yīng)器，該反應(yīng)器可廣泛應(yīng)用于固相加工過(guò)程，屬于顆粒——流體系統(tǒng)的流態(tài)化技術(shù)領(lǐng)域。
在氣固流態(tài)化體系內(nèi)，隨著氣體流速的增加，顆粒濃度逐漸變稀，氣固流型從濃相鼓泡到湍流，最后進(jìn)入稀相載流狀態(tài)。一般的鼓泡流化床氣固接觸較好，顆粒停留時(shí)間較長(zhǎng)。但它結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，流動(dòng)壓降高，對(duì)于氣體含塵高，顆粒有粘結(jié)的工藝，難于維持長(zhǎng)時(shí)間的穩(wěn)定操作。且氣速低，設(shè)備龐大；顆粒全混，產(chǎn)品質(zhì)量不均?，F(xiàn)有的載流床反應(yīng)器，氣速高，生產(chǎn)能力大，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，廣泛應(yīng)用于化工的干燥技術(shù)。常規(guī)的載流床結(jié)構(gòu)主要由加料器、單根載流立管、旋風(fēng)分離器組成。研究表明，在載流立管下端，顆粒濃度較大，氣固之間相對(duì)速度較高，而向上經(jīng)過(guò)一段很短的高度后，床層空隙度即趨于某個(gè)平衡值，這個(gè)平衡空隙度高達(dá)0.99以上。與此同時(shí)，氣固之間相對(duì)速度也趨向不變。因此載流床內(nèi)顆粒的停留時(shí)間一般以秒計(jì)，全床平均的傳熱、傳質(zhì)速度也不高。
本實(shí)用新型的目的是為了克服現(xiàn)有載流床反應(yīng)器的缺點(diǎn)，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、高度較低、操作方便、產(chǎn)品質(zhì)量均勻、流動(dòng)壓降低的折流式載流床反應(yīng)器。該反應(yīng)器且能適合反應(yīng)氣體含塵量較高，反應(yīng)時(shí)間為分鐘級(jí)的固相加工工藝。
本實(shí)用新型“折流式載流床反應(yīng)器”主要由加料器、載流立管、下端折流器、上端折流器、吹氣環(huán)管及旋風(fēng)分離器等構(gòu)成，其特點(diǎn)是該反應(yīng)器的載流立管由入口下降立管、上升立管和出口下降立管組成；反應(yīng)器的下端折流器底部為倒錐形流化床，頂端分別聯(lián)結(jié)入口下降立管和上升立管，錐形以上空間安裝吹氣環(huán)管；上端折流器底部聯(lián)結(jié)上升立管和出口下降立管，上部為自由空間；旋風(fēng)分離器與出口下降立管的下端出口相連。
以下將結(jié)合附圖
具體描述本實(shí)用新型附圖為本實(shí)用新型折流式載流床反應(yīng)器的示意圖。
本實(shí)用新型的實(shí)施例可用附圖進(jìn)一步說(shuō)明。如圖所示含塵氣體由入口下降立管(6)頂端的進(jìn)氣口(4)直接進(jìn)入，高速向下流動(dòng)，與由加料器(3)經(jīng)入口下降立管(6)上的粉料入口(5)所加入的粉料迅速混合，順重力并流向下。下端折流器(8)底部為倒錐型流化床，流化床內(nèi)填充著與加工工藝相適應(yīng)的粗顆粒物料，粗顆粒物料可采用成分與被加工粉料相同，但粒徑為粉料粒徑的5－15倍的粗顆粒，或粒徑為0.3－1.0毫米的鋼珠，或其他相適應(yīng)的粗顆粒物料。錐形以上空間裝有吹氣環(huán)管(7)，吹氣環(huán)管由不銹鋼制造，可為單環(huán)或多環(huán)，環(huán)管側(cè)壁開(kāi)孔，吹氣環(huán)管(7)與連結(jié)管(9)相連通，部分流化氣體經(jīng)連結(jié)管(9)通入吹氣環(huán)管，氣體由側(cè)孔噴入錐形以上空間。另一股流化氣體由下端折流器(8)下端進(jìn)氣口(10)以脈動(dòng)氣流方式進(jìn)入，在脈動(dòng)氣流和吹氣環(huán)管(7)噴氣的共同作用下，粗顆粒處于濃相流化狀態(tài)。當(dāng)向下并流的氣固兩相流折流穿過(guò)這一流化床，再向上進(jìn)入上升立管(2)時(shí)，由于流向的改變和粗顆粒的擋體作用，延長(zhǎng)了細(xì)粉的停留時(shí)間。當(dāng)細(xì)粉到達(dá)上端折流器(1)再轉(zhuǎn)為順重力向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，在上升立管(2)和出口下降立管(11)的上部又形成濃度較高的區(qū)域，在出口下降立管(11)下端，進(jìn)入旋風(fēng)分離器(12)之前，兩相混合物的濃度又將升高，被加工的粉料在反復(fù)加速、減速、折流的過(guò)程中與反應(yīng)氣體作用，完成了加工過(guò)程，加工后的產(chǎn)品由下降立管(11)出口進(jìn)入旋風(fēng)分離器(12)，經(jīng)旋風(fēng)分離器的作用，加工好的產(chǎn)品由旋風(fēng)分離器的排料口排出，尾氣由其排氣口排出。
本實(shí)用新型折流式載流床反應(yīng)器的載流立管是由入口下降立管(6)、上升立管(2)和出口下降立管(11)等三根立管組成。每根立管橫截面可為園形或三角形。
本實(shí)施例反應(yīng)器的主要尺寸如下三根立管均為園形，內(nèi)徑為φ73mm，呈三角形排列。
上升立管(2)高8.92m，上端折流器(1)高0.45m，下端折流器(8)高0.74m。
吹氣環(huán)管(7)采用單環(huán)管，直徑為65mm，側(cè)壁開(kāi)孔。
該折流式反應(yīng)器已用于熔融還原煉鐵工藝的鐵精礦流態(tài)化預(yù)還原技術(shù)中。高溫含塵的還原性煤氣由入口下降立管(6)頂部通入，隨即與鐵精礦粉混合下流。下端折流器(8)中填充粗粒焦粉，流化氣體總量不及載流氣體十分之一、氣固混合物依次流過(guò)下端折流器(8)、上升立管(2)、上端折流器(1)、出口下降立管(11)，最后進(jìn)入旋風(fēng)分離器(12)，經(jīng)分離排料，精礦粉被還原到期望的還原度，尾氣排出去循環(huán)系統(tǒng)。
本實(shí)施例的反應(yīng)條件及結(jié)果如下反應(yīng)溫度900℃左右，載流管氣速2.5－3.2m／s，加料量20kg／hr，上升立管壓降200－270kg／m2，礦粉還原度27－35％。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是氣固之間湍動(dòng)激烈，傳熱、傳質(zhì)速度快。固體顆粒反應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)，產(chǎn)品質(zhì)量均勻而流動(dòng)阻力較小。容許反應(yīng)氣體含塵量高。裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，占地面積小，高度較低。操作方便，處理能力大，適合應(yīng)用于反應(yīng)時(shí)間為分鐘級(jí)的化工、冶金、建材等類(lèi)似的固相加工過(guò)程。
權(quán)利要求1.一種載流床反應(yīng)器，包括加料器、載流立管、旋風(fēng)分離器，其特征在于它還包括有上端折流器、下端折流器，上述的載流立管由入口下降立管、上升立管、出口下降立管組成；下端折流器底部為倒錐形流化床，頂端分別聯(lián)結(jié)入口下降立管和上升立管，錐形以上空間安裝吹氣環(huán)管；上端折流器底部聯(lián)結(jié)上升立管和出口下降立管，旋風(fēng)分離器與出口下降立管的下端出口相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器，其特征在于所說(shuō)的倒錐形流化床內(nèi)填充與加工工藝相適應(yīng)的粗顆粒物料。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的反應(yīng)器，其特征在于倒錐形流化床內(nèi)填充的與加工工藝相適應(yīng)的粗顆粒物料可以采用成份與加工粉料相同，但粒徑為粉料粒徑5－15倍的粗顆粒，或粒徑為0.3－1.0毫米的鋼珠，或其它相適應(yīng)的粗顆粒物料。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3的反應(yīng)器，其特征在于反應(yīng)器中的吹氣環(huán)管可為單環(huán)或多環(huán)的吹氣環(huán)管，環(huán)管側(cè)壁開(kāi)孔。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器，其特征在于入口下降立管、上升立管、出口下降立管的橫截面為圓形或三角形。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的反應(yīng)器，其特征在于入口下降立管、上升立管、出口下降立管的橫截面為圓形或三角形。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型提供一種用于固相加工的折流式載流床反應(yīng)器，它主要由加料器、上升立管、入口下降立管、出口下降立管、上端折流器、下端折流器及旋風(fēng)分離器等部分構(gòu)成。下端折流器底部為倒錐形流化床，頂端分別聯(lián)結(jié)入口下降立管和上升立管，旋風(fēng)分離器與出口下降立管的下端出口相連。該反應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，高度較低，操作方便，立管內(nèi)氣固湍動(dòng)激烈，傳熱、傳質(zhì)速度快、流動(dòng)壓降低，比一般載流床顆粒濃度大。它適合于反應(yīng)氣體含塵量較高，產(chǎn)品質(zhì)量要求均勻，反應(yīng)時(shí)間為分鐘級(jí)的固相加工過(guò)程。
文檔編號(hào)B01J8/24GK2091713SQ9120432
公開(kāi)日1992年1月1日 申請(qǐng)日期1991年3月27日 優(yōu)先權(quán)日1991年3月27日
發(fā)明者姚建中, 郭慕孫, 劉淑娟, 沈天臨, 趙文龍, 周榮本, 李桂蘭, 王峰 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院化工冶金研究所