專利名稱：一種使粘性細顆粒均勻流態(tài)化的顆粒及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于顆粒流態(tài)化，特別涉及使粘性細顆粒均勻流態(tài)化的顆粒及其方法。
對于黏性細顆粒的氣固相加工或催化反應過程，由于黏性細顆粒的粒間作用力很強，流態(tài)化時易產(chǎn)生溝流結(jié)塊或聚團，氣固接觸效率降低，使反應器局部過熱，催化劑活性降低或完全喪失活性，影響反應器的效率。
目前，對黏性細顆粒的流態(tài)化方法，一般分兩類(1).附加外力場正如文獻Mori，S.，第二屆中日流態(tài)化會議文集，P.75(1988)(Mori，S.，inFluidization’88，Science and Technology，eds.，Kwauk，M.，and Kunii，D.，p.75(1988))，和Q.Zhu and H.Li，“C類顆粒的磁場流態(tài)化”，粉體工藝，86(2)，179-185(1996)(Q.Zhu and H.Li，”Study on magnetic fluidization of group Cpowders”，Powder Technology，86(2)，179-185(1996))所報導的附加外力場，主要是振動流化床與磁場流化床。使用振動流化床，大多數(shù)黏性細顆粒可在一定的振動頻率下實現(xiàn)流態(tài)化操作，但由于反應器系統(tǒng)處于振動狀態(tài)，放大時在管道連接、設(shè)備壽命等問題上有致命的缺點；磁場流化床系利用鐵磁性顆粒在磁場中形成鏈狀物來破碎聚團體與氣泡。從而改善黏性細顆粒的流化質(zhì)量，但放大困難，耗電量大，不宜高溫操作。
(2).本征方法美國專利US4743431和日本專利JP2106214所報導的利用本征方法即利用不同性質(zhì)和形狀的添加顆粒以及表面改性來改善黏性細顆粒的流態(tài)化質(zhì)量。該方法簡易方便、不需附加設(shè)備，但對于以黏性細顆粒底料為主的流態(tài)化，由于缺乏添加顆粒的種類、形狀、粒徑的選取依據(jù)，工業(yè)化操作時不具指導意義。
對于使粘性細顆粒均勻流態(tài)化所添加的顆粒，正如美國專利US4743431所報導的采用添加纖維狀顆粒，以防止粘性物料的粘結(jié)；而日本專利JP62106214是采用添加砂子等密度較大的顆粒(＞1.0g/cc)。但他們分別有至命的缺陷，如顆粒不易加工，無法適用于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，和對設(shè)備磨損大，由于密度差大，低氣速操作不容易控制，難共同流化。
本發(fā)明的目的在于解決上述缺陷，提供一種不損害設(shè)備，易使粘性細顆粒均勻流態(tài)化工業(yè)生產(chǎn)，能耗低，生產(chǎn)不受溫度限制，密度小且便于加工和適用于工業(yè)化生產(chǎn)的一種使粘性細顆粒均勻流態(tài)化的顆粒及其方法。
實現(xiàn)本發(fā)明的目的所采用的技術(shù)方案是在黏性細顆粒中加入一添加顆粒，即流化配子。因為黏性細顆粒本身具有明顯的粒間黏附力而極易溝流、結(jié)塊或聚團，根據(jù)底料顆粒與添加顆粒性質(zhì)的差異，底料顆粒與添加顆粒有選擇性地結(jié)合在一起，使得細顆粒不能自聚成大聚團；或添加顆粒屏蔽粒間力，阻止聚團長大。從而，細顆粒得以平穩(wěn)的流態(tài)化。
本發(fā)明所選擇的顆粒是一種使粘性細顆粒均勻流態(tài)化的顆粒，其特征在于顆粒是粒徑為幾十μm到幾百μm，密度為幾十到幾百kg/m3的非纖維狀的顆粒；非纖維狀的顆粒是空心球或漂珠或聚團的超細凝膠類顆粒。
本發(fā)明流態(tài)化的方法是首先選擇添加粒徑為幾十μm到幾百μm、密度為幾+到幾百kg/m3的非纖維狀顆粒，按添加顆粒與細顆粒(重量百分比)5-50％的比例添加到細顆粒中，混合均勻，然后加入到流化床中，在流化床中以大于0.04m/s的表觀氣體作用后，經(jīng)出料口流出的雙組分顆粒即可實現(xiàn)均勻的流態(tài)化；混合可在流化床中；非纖維狀顆粒為空心球、漂珠或聚團的超細凝膠類顆粒。
下面進一步介紹本發(fā)明的具體技術(shù)內(nèi)容是如何實現(xiàn)發(fā)明目的的。在物料加入流化床之前，根據(jù)底料顆粒的物性，選擇好添加顆粒。添加顆粒有兩種不同作用機理①.進入底料聚團，改變其結(jié)構(gòu)。使用添加顆粒，可降低聚團的密度，構(gòu)成可以流化的小聚團。若是鏈狀或網(wǎng)狀聚團，添加顆粒用于取代鏈狀體顆粒，阻斷顆粒鏈。
選擇依據(jù)與底料顆粒為同類化合物密度較小的細顆粒，此種顆?？蓡为毱椒€(wěn)流態(tài)化；如底料顆粒為網(wǎng)狀聚團，選擇直徑接近網(wǎng)孔大小、密度較小的黏性顆粒。
②.不進入底料聚團，但阻止聚團長大。一種情況是添加顆粒通過碰撞破碎底料的聚團；另一種情況是添加顆粒屏蔽底料顆粒間的黏附，阻止聚團長大。
選擇依據(jù)密度小于底料的大顆?；蛞苑€(wěn)固自然聚團存在的、密度更小的細顆粒。
本發(fā)明的方法是選擇粒徑為幾十μm到幾百μm、密度為幾十到幾百kg/m3的空心球或漂珠，按添加顆粒占細顆粒5-50％的質(zhì)量添加比例加入到細顆粒中，在加入流化床之前，一般要混合均勻，也可直接加入流化床中，因為在氣流作用下，兩種顆粒將會重新組合。在經(jīng)過某一較高的表面氣體速度(一般要超過0.04m/s)作用后，雙組分顆粒即可實現(xiàn)均勻的流態(tài)化。
添加的粗顆粒可以是粒徑為幾十μm到幾百μm、密度為幾十到幾百kg/m3的空心球或漂珠等密度較小的細顆粒或能夠形成具有上述粒徑及密度的聚團的超細凝膠類顆粒。
上述所提的各種顆粒，在市場上均可購到。
本發(fā)明使黏性細顆粒實現(xiàn)均勻流態(tài)化，具有明顯的效果1.加入合適的添加顆粒后，溝流消失，混合顆粒均有一穩(wěn)定的流態(tài)化壓降，且生產(chǎn)不受溫度限制。
2.混和顆粒的床層塌落過程(衡量顆粒流化質(zhì)量的一種常規(guī)手段)具有典型的三階段特征，其中的受阻沉降階段時間一般超過2s；3.均無超過2mm的明顯的大聚團，平均聚團尺寸從幾十μm到幾百μm左右。
實施例1底料為碳酸鈣(顆粒直徑4.6μm，密度2.54g/cm3)時，選擇粒徑為50μm、密度為0.52g/cm3的空心球，按添加顆粒占細顆粒50％的質(zhì)量添加比例加入到碳酸鈣中，用攪拌器混合均勻，在超過0.04m/s的表觀氣體速度作用下，碳酸鈣顆粒即可實現(xiàn)均勻的流態(tài)化。整個床層膨脹均勻，聚團均小于1mm。實施例2底料為鐵黃(顆粒直徑0.6μm，密度3.76g/cm3)時，選擇超細的凝膠類細白碳黑，dp＝0.01μm，密度ρb＝64.5kg/m3，按添加顆粒占細顆粒5％的質(zhì)量添加比例加入到鐵黃中，用攪拌器混合均勻，然后加入流化床中流化，在超過0.04m/s的表觀氣體作用下，聚團最小(最大約1mm)，流化效果也最佳。同樣方法，添加比例30％，選擇粒徑為120μm、密度為0.82g/cm3漂珠時，床層無超過1mm的大聚團形成，流化平穩(wěn)。實施例3底料為磁粉(顆粒直徑0.8μm，密度4.72g/cm3)時，選擇超細的凝膠類細白碳黑，dp＝0.01μm，密度ρb＝64.5kg/m3，按添加顆粒占細顆粒10％的質(zhì)量添加比例加入到鐵黃中，用攪拌器混合均勻，然后加入流化床中流化，在超過0.04m/s的表觀氣體作用下，無肉眼可見的聚團形成，流化平穩(wěn)。同樣方法，添加比例25％，粒徑為50μm、密度為0.52g/cm3空心球時，也可較好流化。
權(quán)利要求
1.一種使粘性細顆粒均勻流態(tài)化的顆粒，其特征在于顆粒是粒徑為幾十μm到幾百μm，密度為幾十到幾百kg/m3的非纖維狀的顆粒。
2.如權(quán)利要求1所述的一種使粘性細顆粒均勻流態(tài)化的顆粒，其特征在于所述的非纖維狀的顆粒是空心球或漂珠或聚團的超細凝膠類顆粒。
3.一種使粘性細顆粒均勻流態(tài)化的方法，其特征在于首先選擇添加粒徑為幾十μm到幾百μm、密度為幾十到幾百kg/m3的非纖維狀顆粒，按添加顆粒與細顆粒(重量百分比)5-50％的比例添加到細顆粒中，混合均勻，然后加入到流化床中，在流化床中以大于0.04m/s的表觀氣體作用后，經(jīng)出料口流出的雙組分顆粒即可實現(xiàn)均勻的流態(tài)化。
4.如權(quán)利要求3所述的一種使粘性細顆粒均勻流態(tài)化的方法，其特征在于所述的混合可在流化床中。
5.如權(quán)利要求3所述的一種使粘性細顆粒均勻流態(tài)化的方法，其特征在于所述的非纖維狀顆粒為空心球、漂珠或聚團的超細凝膠類顆粒。
全文摘要
本發(fā)明屬于顆粒流態(tài)化,特別涉及使粘性細顆粒均勻流態(tài)化的顆粒及其方法。顆粒使用的是粒徑為幾十μm到幾百μm,密度為幾十到幾百kg/m
文檔編號B01J2/30GK1198961SQ97111769
公開日1998年11月18日 申請日期1997年5月13日 優(yōu)先權(quán)日1997年5月13日
發(fā)明者王兆霖, 李洪鐘 申請人:中國科學院化工冶金研究所