粘性細礦粉流態(tài)化反應器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種粘性細礦粉流態(tài)化反應器，包括氣流分布室、反應器主體和爐頂，氣流分布室外壁設有氣流切向進入的反應氣體入口，反應器主體外壁下端設有細礦粉及循環(huán)回料入口，爐頂設有出口，氣流分布室和反應器主體之間通過氣體分布器連通。所述氣體分布器為尖部朝下的圓錐筒，圓錐頂角為45°~60°；在圓錐筒氣體分布器壁上均勻布設有若干勻流小孔，每個勻流小孔與圓錐筒氣體分布器外壁相切，勻流小孔的切向與反應氣體入口的切向相同。所述勻流小孔直徑為1～2mm，且勻流小孔總面積為圓錐筒氣體分布器內表面積的1.5～5%。本發(fā)明不需外加構件，不受反應器溫度限制、能耗低，能使粘性細礦粉均勻流態(tài)化。
【專利說明】粘性細礦粉流態(tài)化反應器
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及顆粒流態(tài)化技術，特別涉及粘性細礦粉流態(tài)化反應器，本反應器利用氣流旋轉剪切力和顆粒之間的摩擦碰撞來破碎粘性細礦粉顆粒團聚，使其流化。
【背景技術】
[0002]在礦產資源的提取分離過程中，去除雜質有害元素后得到的精礦粉，粒度都較細，比如國產精礦粉、超細人造金紅石等。由于細顆粒具有較強的顆粒間作用力而發(fā)生相互粘附和聚結，對其進行流態(tài)化操作時，容易形成溝流、節(jié)涌或聚團，造成氣固接觸效率降低，反應動力學條件不充分，影響氣固界面的反應進程和反應器效率。
[0003]對于粘性細顆粒的流態(tài)化研究，專利CN1689942A公開了一種采用振動或磁場來破碎因顆粒間的粘性力而形成的聚團，實現(xiàn)納米顆粒的流態(tài)化與輸送。Mori S(第二屆中日流態(tài)化會議文集，1988，P75), Chirone R 等(Chemical Engineering Science, 48(1)，P41-52, 1993)和 Zhu Q and Li H (Powder Technology, 86 (2)，P179-185, 1996)等分別報導了振動場、聲場和磁場等附加外力場對粘性顆粒實現(xiàn)流態(tài)化操作的作用，這類基于外加力場的方法均存在工業(yè)放大、設備壽命和不宜高溫操作等問題。專利US4743431、US4591334、JP62106214和CN1198961A等分別報道了利用不同性質和形狀的添加顆粒，通過調整顆粒本身的性質來減小粘性顆粒的粘附性，改善流態(tài)化質量等，這類方法缺乏添加顆粒的選擇依據，用于細礦粉加工時，存在再分離和純化等問題。專利US5067252、CN1198962A等報導了通過對流化床內結構設計、采用內構件，如十字架型、交叉S型、百葉窗型等，以改善粘性顆粒的流化質量，這類增加內構件的方法，使床內結構復雜，不但對粘性細顆粒效果不明顯，還增加細顆粒粘附或堵塞內構件的問題。專利US6269778、US6214065、US4548797和CN1485127A等提到通過提高流化床內的氣體速度，加強顆粒間的混合和流態(tài)化聚團的破碎，同時采用循環(huán)把氣流夾帶出來的細顆粒再送回到流化床提升管內的方法來降低細顆粒物料的損失，提供一種適用于超細及粘性顆粒的循環(huán)流化床反應器。這些經典的流化床反應器內氣流均是通過多孔分布板分配氣流，目的是使流化床不同截面上氣流均勻上行，氣流的剪切力不高，顆粒間混合和相互碰撞導致粘性細礦粉的流態(tài)化聚團破碎及表面更新不充分，不利于粘性細礦粉的流態(tài)化質量和反應器效率的提高。

【發(fā)明內容】

[0004]針對現(xiàn)有技術存在的上述不足，本發(fā)明的目的在于提供一種不需外加構件，不受反應器溫度限制、能耗低，能使粘性細礦粉均勻流態(tài)化的流態(tài)化反應器。
[0005]本發(fā)明的技術方案是這樣實現(xiàn)的:粘性細礦粉流態(tài)化反應器，包括氣流分布室、反應器主體和爐頂，氣流分布室外壁設有氣流切向進入的反應氣體入口，反應器主體外壁下端設有細礦粉及循環(huán)回料入口，爐頂設有出口，氣流分布室和反應器主體之間通過氣體分布器連通。所述氣體分布器為尖部朝下的圓錐筒，圓錐頂角為45°飛0° ;在圓錐筒氣體分布器壁上均勻布設有若干勻流小孔，每個勻流小孔與圓錐筒氣體分布器外壁相切，勻流小孔的切向與反應氣體入口的切向相同。
[0006]進一步地，所述勻流小孔直徑為I?2mm，且勻流小孔總面積為圓錐筒氣體分布器內表面積的1.5?5%,優(yōu)選2%。
[0007]所述勻流小孔按組設置在圓錐筒氣體分布器的不同高度上，且同一高度上的該組勻流小孔在該高度對應的圓周上均勻開設。
[0008]本發(fā)明將循環(huán)流化床反應器底部的氣體分布器由現(xiàn)有的平面多孔形分布板設計為圓錐筒結構，小孔切向設置在圓錐筒壁上，形成螺旋進氣模式，使進入流化床反應器內的氣體形成具有強剪切作用的旋轉流，增強氣流的攪拌，細顆粒間的碰撞和摩擦加強，使粘性細礦粉在經典流化床或循環(huán)流化床反應器中流化過程出現(xiàn)的聚團破碎，同時提高氣固間的傳熱、傳質過程。反應器內部無外加任何附屬器件，避免了粘性細礦粉在外加附件的粘附。本反應器操作控制簡單，運行維護費用低，易實現(xiàn)過程應用和放大，且使粘性細礦粉均勻流態(tài)化。
[0009]相比現(xiàn)有技術，本發(fā)明具有如下有益效果:
1、氣流通過切向入口和氣體分布器的處理，在反應器內形成無外加附件的強旋流，強烈的剪切、攪拌作用使細顆粒間的碰撞和摩擦加強、聚團破碎，有利粘性細礦粉流態(tài)化。
[0010]2、粘性細礦粉分散到參與反應的氣體中，隨氣流在反應器壁表面濃縮旋轉，螺旋上升，避免了粘性細礦粉在反應器主體內壁的粘附。
[0011]3、反應氣體攜細礦粉在反應器主體內螺旋式上升，由此可增大氣粉的相互反應作用的路徑時間，提高反應器效率明顯。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1-本發(fā)明反應器結構示意圖。
[0013]圖2-本發(fā)明氣體分布室俯視圖。
[0014]其中，1-氣流分布室；2_反應器主體；3_爐頂；4_反應氣體入口 ；5_氣體分布器；6-細礦粉及循環(huán)回料入口； 7-出口。
【具體實施方式】
[0015]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明做進一步詳細說明。
[0016]參見圖1，本發(fā)明粘性細礦粉流態(tài)化反應器，包括氣流分布室1、反應器主體2和爐頂3，反應器主體2的上部與爐頂3相連。氣流分布室I外壁設有氣流切向進入的反應氣體入口 4，反應器主體外壁下端設有細礦粉及循環(huán)回料入口 6，爐頂3設有出口 7，氣體及未反應完全的細粉通過該出口排出；氣流分布室和反應器主體之間通過氣體分布器連通。所述氣體分布器5為頂部朝下的圓錐筒，圓錐頂角為45°飛0° ;在圓錐筒氣體分布器壁上均勻布設有若干勻流小孔，每個勻流小孔與圓錐筒氣體分布器外壁水平相切，勻流小孔的切向與反應氣體入口的切向相同。所述勻流小孔按組設置在圓錐筒氣體分布器的不同高度上，且同一高度上的該組勻流小孔在該高度對應的圓周上均勻開設。
[0017]氣體分布器5上的小孔大小及開孔率直接影響分布器的機械強度和氣體通過小孔的速度和阻力。如果小孔多或直徑過大，會使分布器的機械強度降低，氣流通過小孔的流動速度小，旋轉攪拌的動能不足會則達不到預期的效果，反之，如果小孔過小或過少，氣體通過分布器的阻力大，消耗的能力就大。適宜的小孔直徑和開孔率既可以保證氣流通過小孔的流速，有足夠的動能，又可以使反應器主體2內氣固形成彌散的分散流化狀。鑒于此，本發(fā)明最終確定所述勻流小孔直徑為I?2_，且勻流小孔總面積為圓錐筒氣體分布器內表面積的1.5?5%,優(yōu)選2%。
[0018]本發(fā)明工作原理:參加反應的氣體從反應氣體入口 4導入，切向進入氣流分布室1，再經氣流分布室I內的氣體分布器5上設置的旋轉切向小孔進入流化床反應器主體2內，在反應器主體內形成具有強剪切作用的旋轉流。同時粘性細礦粉及循環(huán)回料從入口 6送入，在反應器內強旋流的攪拌作用下，反應氣體與礦粉顆粒間充分混合，接觸、碰撞和摩擦，使粘性細礦粉分散到參與反應的氣體中，隨氣流在反應器壁表面濃縮旋轉，氣固表面更新速度快，傳熱、傳質過程得到強化，反應器效率明顯提高。同時在強烈的旋轉和氣流剪切力的作用下，粘性聚團容易破碎，隨反應氣體上行懸浮而不粘壁不沉積。反應后隨氣流從出口 7離開反應器的夾帶細粉經分離后，可以經循環(huán)回料入口 6再次進入反應器內循環(huán)利用。這樣既可以實現(xiàn)粘性細礦粉的流態(tài)化，又可以提高礦粉的反應速率和循環(huán)利用效率，且反應器內無外加附屬器件，操作控制簡單，運行維護費用低，易實現(xiàn)過程應用和放大。
[0019]本發(fā)明專門針對粘性細礦粉流態(tài)化設計，實際實施過程中可以根據反應要求的溫度，選擇反應器材質，如反應溫度低于100°c可以直接采用鋼鐵材料，而反應溫度較高或具有腐蝕性(若反應氣體具有腐蝕性，如Cl2等氣體)可以嵌襯耐熱保溫材料或耐腐蝕材料。
[0020]本發(fā)明的上述實施例僅僅是為說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對本發(fā)明的實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其他不同形式的變化和變動。這里無法對所有的實施方式予以窮舉。凡是屬于本發(fā)明的技術方案所引申出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明的保護范圍之列。
【權利要求】
1.粘性細礦粉流態(tài)化反應器，包括氣流分布室、反應器主體和爐頂，氣流分布室外壁設有氣流切向進入的反應氣體入口，反應器主體外壁下端設有細礦粉及循環(huán)回料入口，爐頂設有出口，氣流分布室和反應器主體之間通過氣體分布器連通，其特征在于:所述氣體分布器為尖部朝下的圓錐筒，圓錐頂角為45°飛O。；在圓錐筒氣體分布器壁上均勻布設有若干勻流小孔，每個勻流小孔與圓錐筒氣體分布器外壁相切，勻流小孔的切向與反應氣體入口的切向相同。
2.根據權利要求1所述的粘性細礦粉流態(tài)化反應器，其特征在于:所述勻流小孔直徑為I?2mm，且勻流小孔總面積為圓錐筒氣體分布器內表面積的1.5?5%，優(yōu)選2%。
3.根據權利要求1或2所述的粘性細礦粉流態(tài)化反應器，其特征在于:所述勻流小孔按組設置在圓錐筒氣體分布器的不同高度上，且同一高度上的該組勻流小孔在該高度對應的圓周上均勻開設。
【文檔編號】B01J8/24GK103752232SQ201410061467
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年2月24日 優(yōu)先權日:2014年2月24日
【發(fā)明者】溫良英, 梁海龍, 尹國亮, 白晨光, 徐建, 魯峰, 鐘泓 申請人:重慶大學