一種新型無機熱超導(dǎo)技術(shù)工業(yè)流化床反應(yīng)器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種新型無機熱超導(dǎo)技術(shù)工業(yè)流化床反應(yīng)器，包括筒體和設(shè)置在筒體內(nèi)一根以上的無機熱超導(dǎo)管；筒體由上到下由上隔板和下隔板分隔成隔熱區(qū)、換熱區(qū)和反應(yīng)區(qū)；無機熱超導(dǎo)管內(nèi)置套管，套管與無機熱超導(dǎo)管之間的腔室充填無機熱超導(dǎo)工質(zhì)，內(nèi)置套管包括下部的內(nèi)置電加熱管和上部的引出導(dǎo)線保護管，無機熱超導(dǎo)管的兩端分別伸入隔熱區(qū)和反應(yīng)區(qū)。本實用新型完全改變了現(xiàn)有工業(yè)流化床的結(jié)構(gòu)型式，其有益效果是使冷媒（或熱媒）與反應(yīng)區(qū)隔離，加熱與取熱一體化、結(jié)構(gòu)簡單、維護方便，傳熱效率高，床內(nèi)均溫性好，運行安全性高，適用溫度范圍寬。
【專利說明】
一種新型無機熱超導(dǎo)技術(shù)工業(yè)流化床反應(yīng)器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本實用新型涉及一種新型無機熱超導(dǎo)技術(shù)工業(yè)流化床反應(yīng)器。
【背景技術(shù)】
[0002]流化床反應(yīng)器是一種利用氣體或液體通過顆粒狀固體層而使固體顆粒處于懸浮運動狀態(tài)，并進行氣固相反應(yīng)過程或液固相反應(yīng)過程的反應(yīng)器。在用于氣固系統(tǒng)時，又稱沸騰床反應(yīng)器。流化床反應(yīng)器在現(xiàn)代工業(yè)中的早期應(yīng)用為20世紀(jì)20年代出現(xiàn)的粉煤氣化的溫克勒爐;但現(xiàn)代流化反應(yīng)技術(shù)的開拓，是以40年代石油催化裂化為代表的。目前，流化床反應(yīng)器已在化工、石油、冶金、核工業(yè)等部門得到廣泛應(yīng)用。
[0003]流化床內(nèi)的固體粒子像流體一樣運動，由于流態(tài)化的特殊運動形式，使這種反應(yīng)器具有如下優(yōu)點:
[0004]1、由于可采用細(xì)粉顆粒，并在懸浮狀態(tài)下與流體接觸，流固相界面積大(可高達3280?16400m 2/m3)，有利于非均相反應(yīng)的進行，提高了催化劑的利用率。
[0005]2、由于顆粒在床內(nèi)混合激烈，使顆粒在全床內(nèi)的溫度和濃度均勻一致，床層與內(nèi)置換熱管表面間的傳熱系數(shù)很高[200?1000W/(m2.Κ)]，全床熱容量大，熱穩(wěn)定性高，這些都有利于強放熱反應(yīng)的等溫操作。這是許多工藝過程的反應(yīng)裝置選擇流化床的重要原因之
O
[0006]因此流化床反應(yīng)器比較適用于下述過程:熱效應(yīng)很大的放熱或吸熱過程；要求有均一的床內(nèi)溫度和需要精確控制溫度的反應(yīng);催化劑壽命比較短，操作較短時間就需更換(或活化)的反應(yīng);有爆炸危險的反應(yīng)，某些能夠比較安全地在高濃度下操作的氧化反應(yīng)，可以提高生產(chǎn)能力，減少分離和精制的負(fù)擔(dān)。
[0007]雖然流化床具有上述的優(yōu)點，但是現(xiàn)有的流化床反應(yīng)器在運行中尚有如下風(fēng)險需要解決:
[0008]1、固體顆粒與換熱管之間存在接觸磨損，可能出現(xiàn)換熱管穿孔，這將使換熱管內(nèi)冷媒(或熱媒)進入反應(yīng)器，或反應(yīng)器內(nèi)流體進入換熱管，造成嚴(yán)重的生產(chǎn)事故及設(shè)備損壞。
[0009]2、流化床反應(yīng)器需要滿足較大的換熱量要求，反應(yīng)熱不能及時移除(或輸入)將會造成床內(nèi)反應(yīng)溫度失控，產(chǎn)生安全風(fēng)險或裝置產(chǎn)能降低；對于復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，溫度升高(或降低)將會使副反應(yīng)增多，嚴(yán)重影響主產(chǎn)品的收率;單位截面積的換熱能力是影響流化床反應(yīng)器生產(chǎn)能力的一個重要指標(biāo)。
[0010]3、流化床反應(yīng)器需要給反應(yīng)體系提供一個均勻的溫度場，反應(yīng)體系的局部溫度偏尚(或偏低)主要有兩種原因:
[0011 ] (I)、流化床反應(yīng)器內(nèi)氣體與固體粉體接觸不良，流態(tài)化均勻度差，出現(xiàn)偏流、返混，反應(yīng)分布不均衡，反應(yīng)熱分布也不均衡，會出現(xiàn)局部溫度偏高(或偏低)。
[0012](2)、流化床反應(yīng)器內(nèi)的每根換熱管的換熱能力存在差異，使得局部的反應(yīng)熱不能及時移除(或輸入)，會出現(xiàn)局部溫度偏高(或偏低)，這種現(xiàn)象在現(xiàn)有工業(yè)流化床上表現(xiàn)得比較普遍，原因在于現(xiàn)有工業(yè)流化床換熱管內(nèi)冷媒(或熱媒)一般為導(dǎo)熱油、水或其它有機介質(zhì)，冷媒(或熱媒)需要通過流化床反應(yīng)器上的專有設(shè)施進行均勻分布，實際運行中很難做到冷媒(或熱媒)在各換熱管內(nèi)分配均勻，分布設(shè)施的結(jié)構(gòu)也非常復(fù)雜，給生產(chǎn)運行及維護帶來一系列問題。
[0013]4、工業(yè)流化床反應(yīng)器的換熱量一般都非常大，現(xiàn)有工業(yè)流化床均需配套加熱爐及冷媒(或熱媒)貯存、循環(huán)設(shè)施，加熱爐一般作為啟動反應(yīng)升溫使用，冷媒(或熱媒)循環(huán)系統(tǒng)用來將流化床反應(yīng)器內(nèi)的反應(yīng)熱取出，由于換熱量大、溫差小、壓降大，冷媒循環(huán)系統(tǒng)一般都運行在大流量、高溫、高壓的狀態(tài)下;龐大的輔助系統(tǒng)會大大增加工業(yè)流化床反應(yīng)器系統(tǒng)的投資，且伴生較大安全隱患及運行管理壓力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]本實用新型的目的是提供一種新型無機熱超導(dǎo)技術(shù)工業(yè)流化床反應(yīng)器，解決現(xiàn)有技術(shù)中冷媒(或熱媒)進入反應(yīng)區(qū)由于固體顆粒沖刷換熱管出現(xiàn)泄漏以及現(xiàn)有的流化床傳熱能力低、均溫性差、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的技術(shù)缺陷。
[0015]為解決上述問題，本實用新型所采取的技術(shù)方案是:
[0016]—種新型無機熱超導(dǎo)技術(shù)工業(yè)流化床反應(yīng)器，包括筒體和設(shè)置在筒體內(nèi)一根以上的無機熱超導(dǎo)管;筒體內(nèi)從上到下由上隔板和下隔板分隔成隔熱區(qū)、換熱區(qū)和反應(yīng)區(qū)，換熱區(qū)的上部和下部分別開有冷媒出口和冷媒入口，反應(yīng)區(qū)的下部和上部分別開有氣固相進口和氣固相出口；無機熱超導(dǎo)管包括無機熱超導(dǎo)傳熱管和設(shè)置在無機熱超導(dǎo)傳熱管內(nèi)的電加熱管與引出導(dǎo)線保護管，電加熱管和無機熱超導(dǎo)傳熱管之間以及引出導(dǎo)線保護管和無機熱超導(dǎo)傳熱管之間的腔室充填無機熱超導(dǎo)工質(zhì)，電加熱管的導(dǎo)線經(jīng)引出導(dǎo)線保護管穿出至隔熱區(qū)接線端子，端子連接輸入電源，無機熱超導(dǎo)傳熱管的兩端分別伸入隔熱區(qū)和反應(yīng)區(qū)，且電加熱管一端位于反應(yīng)區(qū)。
[0017]本申請的優(yōu)點是:1、將筒體分為隔熱區(qū)、換熱區(qū)和反應(yīng)區(qū)，冷媒在換熱區(qū)循環(huán)流動將多余的熱量導(dǎo)出，而不用進入反應(yīng)區(qū)，避免運行時固體顆粒將反應(yīng)區(qū)的換熱管摩擦穿孔而導(dǎo)致冷媒(或熱媒)進入反應(yīng)區(qū)，造成設(shè)備故障及生產(chǎn)事故，本申請中的隔熱區(qū)溫度相比反應(yīng)區(qū)和換熱區(qū)較低，在該較低的溫度下電加熱管通過接線端子與筒體外的電源相通，有利于保護導(dǎo)線的連接。2、本申請中無機傳熱技術(shù)工業(yè)流化床反應(yīng)器均溫性好:由于使用無機熱超導(dǎo)技術(shù)制作的傳熱元件軸向溫差趨于零，表面溫度趨于一致，徹底改變了現(xiàn)有工業(yè)流化床換熱管不同部位的溫差無法消除的結(jié)構(gòu)弊端，消除了反應(yīng)器內(nèi)由于結(jié)構(gòu)缺陷導(dǎo)致的局部溫度偏高(或偏低)，避免了副反應(yīng)的發(fā)生，這對復(fù)雜化學(xué)反應(yīng)的意義非常重大。3、本申請改變了傳統(tǒng)工業(yè)流化床在反應(yīng)區(qū)使用冷媒(或熱媒)進行間壁式傳熱的方式，利用無機熱超導(dǎo)技術(shù)的熱傳遞速度快、熱阻小、傳熱能力大、傳熱方式的不同等特性，一方面大大提高了熱端及冷端的傳熱系數(shù)，另一方面可以大大增加工業(yè)流化床的單位截面積有效換熱管數(shù)，進而增加了總傳熱面積。本申請傳熱效率的提高一方面它能將反應(yīng)體系的熱量及時的移除，使反應(yīng)體系的溫度可控，避免了副反應(yīng)的發(fā)生；另一方面它使單位空間的生產(chǎn)能力得到很大的提升，可以解決工業(yè)裝置的大型化問題。4、本申請運行安全性高:無機熱超導(dǎo)工質(zhì)惰性好，充裝量少，高溫時壓力低，單管損壞只有極少量的固體泄漏出來，注裝的無機傳熱工質(zhì)經(jīng)受熱激化后，大部分會附著在管壁，另外其還具有無毒、無污染、無腐蝕性、無輻射、使用壽命長等特性，這些特性均對其應(yīng)用于工業(yè)流化床反應(yīng)器形成安全保障，基于無機傳熱工質(zhì)的特性，在流化床反應(yīng)器運行中如出現(xiàn)固體顆粒將換熱管磨損穿孔，將不會發(fā)生次生事故，裝置可以繼續(xù)運行。5、本申請中使用無機熱超導(dǎo)元件的運行溫度在冷端溫度不超過300 0C的情況下，熱端溫度可以運行在1200 °C以下，在如此寬泛的溫度適用范圍內(nèi)，幾乎可以滿足所有化學(xué)反應(yīng)的所需溫度條件。6、加熱與取熱一體化，結(jié)構(gòu)簡單:本發(fā)明的無機熱超導(dǎo)技術(shù)工業(yè)流化床反應(yīng)器內(nèi)置了電熱管，可以滿足放熱反應(yīng)的啟動反應(yīng)升溫需要及吸熱反應(yīng)的補充熱量需要，對于放熱反應(yīng)在反應(yīng)啟動后需要將反應(yīng)熱進行移除，這時只需將電加熱停止，開啟冷端換熱系統(tǒng)即可將反應(yīng)熱進行移除；由此本發(fā)明的工業(yè)流化床反應(yīng)器實現(xiàn)了加熱與取熱的一體化設(shè)計，結(jié)構(gòu)緊湊、簡單，冷端換熱系統(tǒng)的冷媒只需低壓運行，去除了現(xiàn)有工業(yè)流化床反應(yīng)器復(fù)雜的冷媒加熱爐等輔助系統(tǒng);本發(fā)明的工業(yè)流化床反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)設(shè)計同時考慮了裝備的使用壽命、運行安全性、維護保養(yǎng)等需要;7、本申請中使用的無機熱超導(dǎo)技術(shù)制作的傳熱元件，可以根據(jù)傳熱或結(jié)構(gòu)需要將無機熱超導(dǎo)管制造的更長或直徑更大。
[0018]作為本實用新型的進一步改進，還包括位于換熱區(qū)內(nèi)且套在無機熱超導(dǎo)管上的冷媒換熱管，冷媒換熱管的上端由上管板固定在筒體上并且與冷媒出口相通，冷媒換熱管的下端由下管板固定在筒體上并且與冷媒進口相通。
[0019]本申請設(shè)置的冷媒換熱管，冷媒從冷媒換熱管與無機熱超導(dǎo)管之間通過，可以提高冷媒的流速，形成湍流，提高傳熱系數(shù)，以便在最短的冷媒換熱管長度下滿足傳熱量要求，冷媒換熱管的長度及大小需要根據(jù)不同需求進行設(shè)計，以同時滿足換熱量及溫差要求。
[0020]作為本實用新型的進一步改進，還包括設(shè)置在筒體內(nèi)、外形結(jié)構(gòu)與無機熱超導(dǎo)管相同的測溫管，測溫管內(nèi)設(shè)有多個帶引出導(dǎo)線的溫度探頭，每個溫度探頭通過一根導(dǎo)線經(jīng)引出導(dǎo)線保護管至隔熱區(qū)并連接至筒體外。
[0021]本申請在筒體內(nèi)設(shè)置測溫管，通過設(shè)置在測溫管內(nèi)的溫度探頭檢測筒體內(nèi)的溫度，調(diào)節(jié)冷端冷媒的流量或進口溫度可以控制此溫度，進而控制反應(yīng)區(qū)的溫度，設(shè)置此測溫管的優(yōu)越性在于去除了傳統(tǒng)工業(yè)流化床在筒體外壁插入熱電偶有可能引起沖涮磨損或粉體覆蓋測溫不準(zhǔn)的弊端。
[0022]作為本實用新型的進一步改進，反應(yīng)區(qū)上部與換熱區(qū)相接的部分按正常流化床的設(shè)計要求設(shè)置擴大段，用來降低粉體的流速，實現(xiàn)不同顆粒度粉體的分離，氣固相出口開在擴大段上，也可以從中心位置通過引出管引至隔熱區(qū)頂部。
[0023]作為本實用新型的進一步改進，氣固相出口連接氣固相分離設(shè)備，氣固相分離設(shè)備通過管道與反應(yīng)區(qū)下部相通。也可以通過從擴大段進入的插入管進入反應(yīng)區(qū)下部，氣固相分離設(shè)備分離的粉體顆粒再次進入流化床內(nèi)進行反應(yīng)。
[0024]作為本實用新型的進一步改進，無機熱超導(dǎo)管的底部設(shè)置錐體，錐體的尖端朝向氣固相進口。
[0025]本申請在無機熱超導(dǎo)管的底部設(shè)置錐體，由于氣體和固體顆粒由反應(yīng)區(qū)的底部進入筒體，會對無機熱超導(dǎo)管底部產(chǎn)生沖刷，長時間的沖刷會導(dǎo)致無機熱超導(dǎo)管底部磨損穿孔而導(dǎo)致傳熱失效，而設(shè)置錐體且錐體的尖端朝向氣固相進口，減少氣體和固體顆粒對無機熱超導(dǎo)管底部的沖刷，延長設(shè)備整體的使用壽命。
[0026]作為本實用新型的進一步改進，還包括安全泄放設(shè)施，安全泄放設(shè)施包括開在無機熱超導(dǎo)管上部的小孔，小孔由一定熔點的熔融性金屬焊接。
[0027]鑒于無機熱超導(dǎo)元件腔室內(nèi)在實際運行中是有一定壓力的，且壓力高低與運行溫度呈一定的關(guān)聯(lián)性，因此本發(fā)明中工業(yè)流化床反應(yīng)器內(nèi)的無機熱超導(dǎo)管均設(shè)置了特制的安全泄放設(shè)施，以確保運行時的高安全性;本申請中熔融性金屬的熔點根據(jù)不同化學(xué)反應(yīng)的要求進行設(shè)置，以避免在可能出現(xiàn)的極端超溫情況下引發(fā)安全風(fēng)險，在溫度達到其熔點后融化，無機熱超導(dǎo)管上的小孔打開，無機熱超導(dǎo)工質(zhì)從小孔中溢出，無機熱超導(dǎo)管失效，重新修復(fù)可以恢復(fù)功能。
[0028]作為本實用新型的進一步改進，筒體位于反應(yīng)區(qū)的外壁上設(shè)置有伴熱管。筒體上設(shè)置伴熱管，防止筒體外壁的散熱引起筒體內(nèi)壁邊緣部位與其它部位的溫差，引發(fā)不良后果O
[0029]作為本實用新型的進一步改進，無機熱超導(dǎo)管位于反應(yīng)區(qū)的部分通過一個以上的支撐板進行限位。通過柵格結(jié)構(gòu)形式的支撐板對無機熱超導(dǎo)管的限位，不僅不影響氣體和顆粒在筒體反應(yīng)區(qū)內(nèi)的流動，而且盡可能的減少了氣體和顆粒對支撐板的沖刷。
[0030]作為本實用新型的更進一步改進，支撐板與筒體可拆卸安裝。支撐板及筒體的可拆卸連接，便于檢修、維護或更換。
[0031]綜上所述，本實用新型的有益效果是:冷媒(或熱媒)與反應(yīng)區(qū)隔離，加熱與取熱一體化、結(jié)構(gòu)簡單、維護方便，傳熱效率高，床內(nèi)均溫性好，運行安全性高，適用溫度范圍寬。
【附圖說明】
[0032]圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)不意圖。
[0033]圖2是圖1中A處的局部放大圖。
[0034]圖3是圖1中B處的局部放大圖。
[0035]圖4是圖1中C處的局部放大圖。
[0036]圖5是反應(yīng)本申請中支撐板的示意圖。
[0037]圖6是反應(yīng)本申請中安全泄放設(shè)施的示意圖。
【具體實施方式】
[0038]下面結(jié)合附圖對本實用新型的【具體實施方式】做進一步的說明。
[0039]如圖1至圖6所示的流化床，包括筒體I和設(shè)置在筒體I內(nèi)的若干根無機熱超導(dǎo)管2。
[0040]筒體I由上到下由上隔板31和下隔板32分隔成隔熱區(qū)、換熱區(qū)和反應(yīng)區(qū)，換熱區(qū)的上部和下部分別開有冷媒出口 4和冷媒入口 5，反應(yīng)區(qū)的下部和上部分別開有氣固相進口 6和氣固相出口 7。本實施例優(yōu)選的隔熱區(qū)的長度為從筒體的頂部向下600mm左右，本申請中上隔板31、下隔板32與筒體之間通過焊接相固定，無機熱超導(dǎo)管與上隔板為填料密封結(jié)構(gòu)，無機熱超導(dǎo)管與下隔板為焊接形式，隔熱區(qū)內(nèi)設(shè)置接線端子，用于加熱管與筒體外交流電連接，為加熱管提供電源。
[0041 ]無機熱超導(dǎo)管2包括內(nèi)置套管8和套在內(nèi)置套管8外的無機熱超導(dǎo)傳熱管9，內(nèi)置套管8和無機熱超導(dǎo)傳熱管9之間填充無機熱超導(dǎo)工質(zhì)，內(nèi)置套管8包括下部的內(nèi)置電加熱管和上部的引出導(dǎo)線保護管，內(nèi)置電加熱管的導(dǎo)線經(jīng)引出導(dǎo)線保護管穿出由隔熱區(qū)與外接電源相連，無機熱超導(dǎo)傳熱管9的兩端分別伸入隔熱區(qū)和反應(yīng)區(qū)且內(nèi)置加熱管位于反應(yīng)區(qū)。本申請中的無機熱超導(dǎo)工質(zhì)采用的是渠氏無機熱超導(dǎo)工質(zhì)，即公開號為CN97180042的中國專利所公開的導(dǎo)熱元件內(nèi)使用的無機熱超導(dǎo)工質(zhì)。該工質(zhì)具有熱量傳遞快的優(yōu)點，內(nèi)置加熱管通電產(chǎn)生熱量，通過無機熱超導(dǎo)傳熱管內(nèi)的該工質(zhì)迅速的傳遞至整個無機熱超導(dǎo)管，流化床內(nèi)的溫度分布瞬間實現(xiàn)均勻。無機熱超導(dǎo)管2底部與氣固相進口之間留有一定的距離，構(gòu)成氣固相混合分布區(qū)，氣體和顆粒在該區(qū)域內(nèi)進行適當(dāng)?shù)幕旌霞胺植肌?br>[0042]無機熱超導(dǎo)管2在反應(yīng)區(qū)通過若干個支撐板16進行限位，以保證每根管的垂直度及相互之間的間距，支撐板16邊沿適當(dāng)位置通過一定數(shù)量的連接件焊接固定在無機熱超管2的外壁，無機熱超導(dǎo)管2貫穿支撐板16，支撐板16采用整體線切割的方式進行加工，除用于固定無機熱超導(dǎo)管2的通孔及橋架外，其余部位均通過線切割的方式予以切除，使支撐板16上下貫通，既不影響氣體和顆粒向上運輸，又將氣體與顆粒對支撐板16和無機熱超導(dǎo)管的沖刷降到最低。
[0043]本申請在位于換熱區(qū)內(nèi)設(shè)置套在無機熱超導(dǎo)傳熱管9上的冷媒換熱管10，冷媒換熱管10的上端由上管板11固定在筒體I上并且與導(dǎo)熱油出口 7相通，冷媒換熱管10的下端由下管板固定在筒體上并且與導(dǎo)熱油進口6相通。冷媒從冷媒進口6通入流化床內(nèi)，并流經(jīng)冷媒換熱管10，從冷媒出口 7流出流化床，冷媒在流經(jīng)冷媒換熱管時，吸收一部分無機熱超導(dǎo)管2的熱量，無機熱超導(dǎo)管2的熱量被冷媒吸收時，由于本申請中無機熱超導(dǎo)工質(zhì)傳遞熱量的速度非?？?，會盡快把冷媒吸收的熱量補上，所以冷媒流經(jīng)冷媒換熱管時，無機熱超導(dǎo)管2整體的溫度基本維持不變。本申請中上管板11和下管板均采用螺栓與筒體連接的安裝形式。本申請優(yōu)選的冷媒是導(dǎo)熱油，根據(jù)流化床反應(yīng)器的具體工況也可以選用水或其它有機介質(zhì)。
[0044]本申請在在筒體I內(nèi)設(shè)置外形與結(jié)構(gòu)均與無機熱超導(dǎo)管2相同的測溫管12，測溫管12內(nèi)由上到下設(shè)置有多個溫度探頭，每個溫度探頭通過一根導(dǎo)線經(jīng)測溫管12內(nèi)腔引至頂部在隔熱區(qū)連接到筒體外;在無機熱超導(dǎo)管2的上部開有小孔15，并用熔融性金屬焊接，將小孔封閉。本申請中如果無機熱超導(dǎo)管2在隔熱區(qū)頂部處的溫度與換熱區(qū)、反應(yīng)區(qū)的溫度差始終保持在2°C以內(nèi)，則無機熱超導(dǎo)管2導(dǎo)熱是有效的，如果溫差較大，說明無機熱超導(dǎo)管2有破損，不能有效的傳遞熱量，導(dǎo)熱失效。當(dāng)流化床內(nèi)溫度較高時，超過熔融性金屬的熔點，熔融性金屬高溫融化，小孔打開，無機熱超導(dǎo)工質(zhì)從小孔內(nèi)溢出，無機熱超導(dǎo)管2失效，此時無機熱超導(dǎo)管2和反應(yīng)區(qū)的溫度差距較大，可以很明顯的做出是否失效的判斷。溫度探頭檢測到流化床反應(yīng)區(qū)內(nèi)由上至下多處的溫度，當(dāng)溫度差距較大時，說明流化床內(nèi)出現(xiàn)異常狀況，應(yīng)查明原因并做出處理。如本申請中熔融性金屬采用350°C的合金鋼，當(dāng)流化床內(nèi)溫度超過350°C時，合金鋼融化，無機熱超導(dǎo)工質(zhì)從無機熱超導(dǎo)管2上的小孔內(nèi)溢出，導(dǎo)致無機熱超導(dǎo)管2失效。
[0045]本申請中筒體I在反應(yīng)區(qū)上部與換熱區(qū)相接的部分設(shè)置有擴大段13，氣固相出口7開在擴大段13上。本申請中的氣固相出口7也可以開在筒體的頂部，并且在筒體內(nèi)增設(shè)一根連通反應(yīng)區(qū)頂部與筒體頂部的氣固相出口 7的通管，從筒體頂部出料。
[0046]本申請中氣固相出口7連接氣固相分離設(shè)備(圖中未示出)，氣固相分離設(shè)備通過管道與反應(yīng)區(qū)下部的氣固相混合分布區(qū)相通。具體可以通過管道從流化床外直接與氣固相進口相連，也可以通過穿過流化床內(nèi)部通向筒體底部的管道，管道的頂部可以由筒體頂部或擴大段頂部穿出流化床，并且與氣固相分離設(shè)備相連，將分離的顆粒重新送入流化床進行反應(yīng)。
[0047]本申請中在無機熱超導(dǎo)管2的底部設(shè)置錐體14，本申請中優(yōu)選的氣固相進口位于筒體的最底端，錐體14為實心結(jié)構(gòu)，其尖端朝向氣固相進口 7，氣體和顆粒由氣固相進口進入筒體內(nèi)，由于設(shè)置了實心結(jié)構(gòu)的錐體14，所以氣體和顆粒不會直接沖刷無機熱超導(dǎo)管2，對無機熱超導(dǎo)管2起到保護的作用。
[0048]本申請中筒體I由多個部分連接而成，除下隔板32與筒體之間是焊接以外，其余部分均設(shè)置為可拆卸的連接。
[0049]在筒體I位于反應(yīng)區(qū)的外壁上設(shè)置有伴熱管，伴熱管呈螺旋方式纏繞在筒體I上。
[0050]本申請的無機熱超導(dǎo)技術(shù)工業(yè)流化床反應(yīng)器，將對現(xiàn)有工業(yè)流化床實現(xiàn)一次變革性的技術(shù)升級，完全改變了現(xiàn)有所有需要進行換熱的工業(yè)流化床的結(jié)構(gòu)形式，本發(fā)明的核心傳熱技術(shù)是指采用多種無機元素的混合物(傳熱介質(zhì))作為主要導(dǎo)熱介質(zhì)注入到各類金屬(或非金屬)管狀、板狀腔體內(nèi)，經(jīng)密封成型后，形成具有高速傳熱性能的一種新型傳熱技術(shù)，其傳熱特性已經(jīng)無法用常規(guī)理論來進行解釋，稱之為熱超導(dǎo)技術(shù)，具有如下優(yōu)異技術(shù)特性:
[0051]1、啟動迅速、傳熱速度快:自元件一端加熱，瞬間就可將熱量傳遞到另一端。
[0052]2、熱阻小、均溫性好:傳熱元件主要是通過腔體內(nèi)部的無機介質(zhì)來實現(xiàn)傳熱過程，傳熱能力遠(yuǎn)高于金屬材料，沿傳熱元件軸向溫差趨于零，從而使傳熱元件的表面溫度趨于一 Sc ο
[0053]3、導(dǎo)熱系數(shù)高:當(dāng)量導(dǎo)熱系數(shù)為14 MW/m.°C，是純銀的3.2萬倍。
[0054]4、傳熱元件內(nèi)部傳熱能力大:傳熱元件內(nèi)部軸向傳熱能力27.2 Mff/m2，側(cè)面?zhèn)鳠崮芰?157 Kff/m2 ο
[0055]5、工作壓力低:工作時傳熱元件內(nèi)腔壓力低，不會發(fā)生高溫爆管。
[0056]6、相容性好，使用壽命長:傳熱元件介質(zhì)自身能夠有效抑制氫、氧的產(chǎn)生，與常用金屬材料不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。傳熱元件介質(zhì)自身消降速率持續(xù)11萬小時，可使傳熱元件長期穩(wěn)定運行。
[0057]7、應(yīng)用安全可靠:傳熱介質(zhì)均由無機元素構(gòu)成，介質(zhì)本身無毒、無污染、無腐蝕性。
[0058]8、傳熱元件無論在受熱激發(fā)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)，均不會產(chǎn)生任何有害人體的放射性物質(zhì)。其總放射性活度α為1.4 X 10—1 Bq/g，總放射性活度β為1.7 X 10—1 Bq/g(相當(dāng)于木材的放射活度)。
[0059]凡本申請說明書中未作特別說明的均為現(xiàn)有技術(shù)或者通過現(xiàn)有的技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)，應(yīng)當(dāng)理解的是，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進或變換，將本申請用于其他的技術(shù)領(lǐng)域或者在本申請的基礎(chǔ)上稍加變換而用于其他的技術(shù)領(lǐng)域，而所有這些改進和變換都應(yīng)屬于本申請所附權(quán)利要求的保護范圍。
【主權(quán)項】
1.一種新型無機熱超導(dǎo)技術(shù)工業(yè)流化床反應(yīng)器，其特征在于:包括筒體(I)和設(shè)置在筒體(I)內(nèi)一根以上的無機熱超導(dǎo)管(2); 筒體(I)從上到下由上隔板(31)和下隔板(32)分隔成隔熱區(qū)、換熱區(qū)和反應(yīng)區(qū)，換熱區(qū)的上部和下部分別開有冷媒出口(4)和冷媒入口(5)，反應(yīng)區(qū)的下部和上部分別開有氣固相進口(6)和氣固相出口(7); 無機熱超導(dǎo)管(2)包括無機熱超導(dǎo)傳熱管(9)和設(shè)置在無機熱超導(dǎo)傳熱管(9)內(nèi)的電加熱管與引出導(dǎo)線保護管，電加熱管和無機熱超導(dǎo)傳熱管(9)之間以及引出導(dǎo)線保護管和無機熱超導(dǎo)傳熱管(9)之間的腔室充填無機熱超導(dǎo)工質(zhì)，電加熱管的導(dǎo)線經(jīng)引出導(dǎo)線保護管穿出至隔熱區(qū)接線端子，端子連接輸入電源，無機熱超導(dǎo)傳熱管(9)的兩端分別伸入隔熱區(qū)和反應(yīng)區(qū)，且電加熱管一端位于反應(yīng)區(qū)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型無機熱超導(dǎo)技術(shù)工業(yè)流化床反應(yīng)器，其特征在于:還包括位于換熱區(qū)內(nèi)且套在無機熱超導(dǎo)管(2)上的冷媒換熱管(10)，冷媒換熱管(10)的上端由上管板(11)固定在筒體(I)并且與冷媒出口(7)相通，冷媒換熱管(10)的下端由下管板固定在筒體(I)并且與冷媒進口( 6)相通。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的新型無機熱超導(dǎo)技術(shù)工業(yè)流化床反應(yīng)器，其特征在于:還包括設(shè)置在筒體(I)內(nèi)、外形結(jié)構(gòu)與無機熱超導(dǎo)管(2)相同的測溫管(12)，測溫管(12)內(nèi)設(shè)有多個帶引出導(dǎo)線的溫度探頭，每個溫度探頭通過一根導(dǎo)線經(jīng)引出導(dǎo)線保護管至隔熱區(qū)并連接至筒體(I)以外。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的新型無機熱超導(dǎo)技術(shù)工業(yè)流化床反應(yīng)器，其特征在于:還包括安全泄放設(shè)施，安全泄放設(shè)施包括開在無機熱超導(dǎo)傳熱管(9)上部的小孔(15)，小孔(15)由熔融性金屬焊接。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的新型無機熱超導(dǎo)技術(shù)工業(yè)流化床反應(yīng)器，其特征在于:反應(yīng)區(qū)上部與換熱區(qū)相接的部分設(shè)置有擴大段(13)，氣固相出口(7)開在擴大段(13)上。6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的新型無機熱超導(dǎo)技術(shù)工業(yè)流化床反應(yīng)器，其特征在于:氣固相出口(7)連接氣固相分離設(shè)備，氣固相分離設(shè)備通過管道與反應(yīng)區(qū)下部相通。7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的新型無機熱超導(dǎo)技術(shù)工業(yè)流化床反應(yīng)器，其特征在于:無機熱超導(dǎo)傳熱管(9)的底部設(shè)置椎體(14)，椎體(14)的尖端朝向氣固相進口(7)。8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的新型無機熱超導(dǎo)技術(shù)工業(yè)流化床反應(yīng)器，其特征在于:筒體(I)位于反應(yīng)區(qū)的外壁上設(shè)置有伴熱管。9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的新型無機熱超導(dǎo)技術(shù)工業(yè)流化床反應(yīng)器，其特征在于:無機熱超導(dǎo)管(2)位于反應(yīng)區(qū)的部分通過一個以上的支撐板(16)安裝在筒體(I)內(nèi)。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的新型無機熱超導(dǎo)技術(shù)工業(yè)流化床反應(yīng)器，其特征在于:支撐板(16)與筒體可拆卸安裝。
【文檔編號】B01J8/24GK205517662SQ201620306163
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年4月13日
【發(fā)明人】嚴(yán)加高, 渠志鵬, 朱恩俊, 潘成軍, 俞富民
【申請人】南通科恩化工技術(shù)有限公司, 德州傳茂熱能科技有限公司