用于流化床反應器的內(nèi)構(gòu)件和流化床反應器的制造方法
【專利摘要】本實用新型提供一種用于流化床反應器的內(nèi)構(gòu)件，其包括支撐圈，兩端分別與支撐圈連接的多個橫向豎板，以及設置在每個橫向豎板上的多個縱向豎板，每個縱向豎板上設置有多個鉤形件。本實用新型還提供一種包括所述內(nèi)構(gòu)件的流化床反應器。本實用新型所述內(nèi)構(gòu)件既具有破碎氣泡效率高、通量高、不易堵塞的優(yōu)勢，又不易磨損。
【專利說明】
用于流化床反應器的內(nèi)構(gòu)件和流化床反應器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及化工設備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于流化床反應器的內(nèi)構(gòu)件，以及一種流化床反應器。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著化石能源的逐漸枯竭以及環(huán)境污染問題的日益加劇，探尋一種無污染的可再生能源成為當務之急。太陽能作為最豐富的可再生能源，與其他能源相比具有清潔性、安全性、廣泛性、資源的充足性和潛在的經(jīng)濟性等優(yōu)點。充分利用太陽能，對在低碳模式下實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展具有重要的經(jīng)濟和戰(zhàn)略意義。其中多晶硅是太陽能光伏行業(yè)的基礎(chǔ)原料。
[0003]近年來，隨著我國多晶硅生產(chǎn)規(guī)模的急劇擴大，所產(chǎn)生的液相副產(chǎn)物四氯化硅的數(shù)量龐大。因此，如何盡量將四氯化硅全部轉(zhuǎn)化為三氯氫硅是制約多晶硅生產(chǎn)規(guī)模擴大的瓶頸。
[0004]為了循環(huán)利用該副產(chǎn)物四氯化硅，現(xiàn)有技術(shù)主要采用冷氫化工藝。具體為，將四氯化硅與氫氣混合后與硅粉和催化劑在500-600 °C下通過流化床反應器生成三氯氫硅。此外，在三氯氫硅合成生產(chǎn)工藝中也需使用到流化床反應器。
[0005]流化床反應器是一種利用氣體或液體經(jīng)過顆粒狀固體層而使固體顆粒處于懸浮運動狀態(tài)，并進行氣固相反應過程或液固相反應過程的反應器。而上述應用于冷氫化工藝和三氯氫硅合成生產(chǎn)工藝的流化床反應器均為氣固相流化床反應器。在此類反應器中，相間傳質(zhì)、混合和傳熱是決定反應狀態(tài)的重要指標，直接影響到生產(chǎn)產(chǎn)量、轉(zhuǎn)化率及產(chǎn)品質(zhì)量，其中，相間傳質(zhì)往往是決定流化床反應器效果的關(guān)鍵因素。
[0006]在氣固相流化床反應器中，隨表觀氣速的增加，都會形成一定數(shù)量的球形氣泡，這些氣泡嚴重影響了相間的接觸；同時，隨著氣泡的不斷增大，還會造成流化床晃動，更嚴重地會產(chǎn)生騰涌現(xiàn)象，嚴重影響流化床的穩(wěn)定運行。
[0007]為了解決上述問題，現(xiàn)有技術(shù)提出了一種能夠改善流動和傳遞的多相流反應器的內(nèi)構(gòu)件。該內(nèi)構(gòu)件由一個或多個構(gòu)件單元組合而成，每個構(gòu)件單元由其上開有舌形斜孔的構(gòu)件板片A和構(gòu)件板片B以一定角度交叉連接而成。構(gòu)件單元的截面依反應器形狀和結(jié)構(gòu)而定。上述結(jié)構(gòu)的內(nèi)構(gòu)件具有通量高、不易堵塞和破碎氣泡效率高、均布流場、加劇流動的優(yōu)勢，從而具有顯著強化相間傳質(zhì)的作用，可用于氣固流化床和氣液、氣液固鼓泡床及氣升式循環(huán)床反應器。
[0008]但是，上述結(jié)構(gòu)的內(nèi)構(gòu)件結(jié)構(gòu)較密，導致流化床內(nèi)阻力較大，對于氣固相反應而言固體容易磨損構(gòu)件板片，從而縮短了內(nèi)構(gòu)件的使用周期。
【實用新型內(nèi)容】
[0009]本實用新型所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)中所存在的上述缺陷，提供一種既具有破碎氣泡效率高、通量高、不易堵塞的優(yōu)勢，又不易磨損的用于流化床反應器的內(nèi)構(gòu)件，以及包括該內(nèi)構(gòu)件的流化床反應器。
[0010]解決本實用新型技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
[0011]本實用新型提供一種用于流化床反應器的內(nèi)構(gòu)件，其包括支撐圈，兩端分別與支撐圈連接的多個橫向豎板，以及設置在每個橫向豎板上的多個縱向豎板，每個縱向豎板上設置有多個鉤形件。
[0012]可選地，多個所述橫向豎板平行且等間距設置。
[0013]可選地，相鄰兩個所述橫向豎板的間距為50-200mm。
[0014]可選地，設置在每個橫向豎板上的所述多個縱向豎板平行且等間距設置。
[0015]可選地，相鄰兩個所述縱向豎板的間距為30-100mm。
[0016]可選地，相鄰兩個所述縱向豎板相背設置。
[0017]可選地，每個所述鉤形件包括支撐板和彎鉤，所述支撐板的一端固定在縱向豎板上，所述支撐板的另一端與所述彎鉤的一端連接，所述彎鉤的另一端為自由端;所述支撐板向上傾斜設置，所述彎鉤的自由端向下傾斜設置。
[0018]可選地，所述支撐板與所述縱向豎板所夾銳角的范圍為5-85°;所述支撐板的延長線與所述彎鉤的切線所夾銳角的范圍為30-80°，其中切點為支撐板與彎鉤的連接點。
[0019]可選地，相鄰兩個所述鉤形件的間距為30-100mm。
[0020]本實用新型還提供一種流化床反應器，其特包括上述用于流化床反應器的內(nèi)構(gòu)件，所述內(nèi)構(gòu)件與流化床反應器內(nèi)的氣流方向垂直設置。
[0021]可選地，所述流化床反應器為氣固相流化床反應器。
[0022]有益效果:
[0023]本實用新型所述內(nèi)構(gòu)件由于采用上述結(jié)構(gòu)，既具有破碎氣泡效率高、通量高、不易堵塞的優(yōu)勢，又不易磨損，相應延長了內(nèi)構(gòu)件的使用周期;所述內(nèi)構(gòu)件應用于流化床反應器中可以改善流化床內(nèi)部氣固相流動狀態(tài)，提高傳質(zhì)與傳熱效果，提高反應器性能。
【附圖說明】
[0024]圖1為本實用新型實施I提供的內(nèi)構(gòu)件的俯視圖；
[0025]圖2為本實用新型實施例1提供的縱向豎板與橫向豎板的連接示意圖；
[0026]圖3為圖2中縱向豎板與鉤形件的連接示意圖。
[0027]圖中:I一縱向豎板;2—橫向豎板;3 —支撐圈;4一鉤形件;41 一支撐板;42 —彎鉤。
【具體實施方式】
[0028]為使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解本實用新型的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進一步詳細描述。
[0029]實施例1:
[0030]如圖1-3所示，本實施例提供一種用于流化床反應器的內(nèi)構(gòu)件，其包括支撐圈3，兩端分別與支撐圈連接的多個橫向豎板2，以及設置在每個橫向豎板2上的多個縱向豎板1，每個縱向豎板I上設置有多個鉤形件4。其中，縱向豎板1、橫向豎板2、支撐圈3和鉤形件4可采用碳鋼、不銹鋼、鑄鐵、陶瓷材料中的任一種制成。
[0031]上述結(jié)構(gòu)的內(nèi)構(gòu)件的應用范圍為流化床反應器內(nèi)部，特別適用于固體顆粒硬度較大、容易發(fā)生磨損的流化介質(zhì)，同時減少了氣相流通過程的阻力，降低了氣相輸送的阻力。
[0032]具體地，支撐圈3為圓環(huán)形，其固定在流化床反應器內(nèi)部。為了保證支撐圈3與流化床反應器內(nèi)部的固定強度，較優(yōu)地，支撐圈3焊接在流化床反應器內(nèi)部。
[0033]兩端分別與支撐圈3連接的多個橫向豎板2平行且等間距設置。相鄰兩個橫向豎板2的間距為50-200mm，優(yōu)選間距為110mm。其中，如圖1所示，各橫向豎板2的寬度沿豎直方向延伸，長度沿水平方向延伸。
[0034]設置在每個橫向豎板2上的多個縱向豎板I平行且等間距設置。相鄰兩個縱向豎板I的間距為30-100mm，優(yōu)選間距為70mm。如圖2所示，設置在每個橫向豎板2上的多個縱向豎板I豎直設置，并與該橫向豎板2垂直?？v向豎板I與橫向豎板2之間可通過連接件進行連接，以保證縱向豎板I與橫向豎板2緊固連接，例如，二者通過螺栓進行連接;或者，縱向豎板I與橫向豎板2之間還可以通過焊接的方式進行連接。
[0035]每個縱向豎板I的頂端超出流化床反應器上方50-100cm，底端超出流化床反應器流化段10-50cm，以保證最佳流化效果。
[0036]為了實現(xiàn)更好的破碎氣泡效果，相鄰兩個縱向豎板I相背設置，使得相鄰兩個縱向豎板I上設置的鉤形件4也相背設置。
[0037]如圖3所示，每個鉤形件4包括支撐板41和彎鉤42，支撐板41的一端固定在縱向豎板I上，支撐板41的另一端與彎鉤42的一端連接，彎鉤42的另一端為自由端;支撐板41向上傾斜設置，彎鉤42的自由端向下傾斜設置。
[0038]由于流化床反應器內(nèi)部的氣流方向是向上的，而內(nèi)構(gòu)件需與該氣流方向垂直設置，故支撐板41向上傾斜、彎鉤42的自由端向下傾斜能夠更好地將流化床反應器內(nèi)上升的氣泡劃破，提高破碎的氣泡效率，從而提高流化床反應器的轉(zhuǎn)化效率。
[0039]支撐板41與縱向豎板I所夾銳角α的范圍可以為5-85°，優(yōu)選為45°。銳角α的實際角度需根據(jù)氣流速度進行設定，具體地，若氣流速度較快，可相應增大銳角α的角度，以提高破碎的氣泡效率;若氣流速度較慢，可相應減小銳角α的角度，以減小通過的固體顆粒的摩擦力。支撐板41的延長線與彎鉤42的切線所夾銳角β的范圍可以為30-80°，以保證對氣泡的破碎作用，其中切點為支撐板41與彎鉤42的連接點。
[0040]其中，每個縱向豎板I上設置的相鄰兩個鉤形件I的間距為30-100mm，優(yōu)選為75mm。
[0041]需要說明的是，上述縱向豎板1、橫向豎板2和鉤形件4的具體數(shù)量需根據(jù)支撐圈3的內(nèi)徑、流化床反應器內(nèi)物料的性質(zhì)和氣體流量來設定，本實施例對此不作限定。
[0042]本實施例主要針對多晶硅生產(chǎn)中硅粉硬度較大，容易造成內(nèi)構(gòu)件磨損的情況對內(nèi)構(gòu)件的結(jié)構(gòu)進行設計，采用上述結(jié)構(gòu)的內(nèi)構(gòu)件主要通過兩種機制對氣泡進行破碎，首先上升的大氣泡被橫向豎板與縱向豎板分割成小氣泡，然后小氣泡被鉤形件破碎，使得流化床反應器在較高氣速下仍然能保持較好的氣相接觸效果，同時還減少了對氣流的阻塞和流化床反應壓差，而且內(nèi)構(gòu)件與硅粉接觸面積較小，使得內(nèi)構(gòu)件磨損大幅度降低?？梢?，所述內(nèi)構(gòu)件既具有破碎氣泡效率高、通量高、不易堵塞的優(yōu)勢，又具有阻力小的優(yōu)勢，故不易磨損，還可以減少返混，從而能夠提高流化床反應器中物料的轉(zhuǎn)化率及生產(chǎn)能力。
[0043]實施例2:
[0044]本實施例提供一種流化床反應器，其包括實施例1所述的內(nèi)構(gòu)件，所述內(nèi)構(gòu)件設于流化床反應器之內(nèi)。所述流化床反應器為氣固相流化床反應器。
[0045]本實施例中，所述內(nèi)構(gòu)件與流化床反應器內(nèi)的氣流方向垂直設置，從而改善流化床反應器內(nèi)部的氣固相流動狀態(tài)，提高傳質(zhì)與傳熱效果，提高流化床反應器中物料的轉(zhuǎn)化率及生產(chǎn)能力，從而提高了流化床反應器的性能。
[0046]可以理解的是，以上實施方式僅僅是為了說明本實用新型的原理而采用的示例性實施方式，然而本實用新型并不局限于此。對于本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員而言，在不脫離本實用新型的精神和實質(zhì)的情況下，可以做出各種變型和改進，這些變型和改進也視為本實用新型的保護范圍。
【主權(quán)項】
1.一種用于流化床反應器的內(nèi)構(gòu)件，其特征在于，包括支撐圈，兩端分別與支撐圈連接的多個橫向豎板，以及設置在每個橫向豎板上的多個縱向豎板，每個縱向豎板上設置有多個鉤形件。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)構(gòu)件，其特征在于，多個所述橫向豎板平行且等間距設置。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的內(nèi)構(gòu)件，其特征在于，相鄰兩個所述橫向豎板的間距為50-200mmo4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)構(gòu)件，其特征在于，設置在每個橫向豎板上的所述多個縱向豎板平行且等間距設置。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的內(nèi)構(gòu)件，其特征在于，相鄰兩個所述縱向豎板的間距為30-1OOmm06.根據(jù)權(quán)利要求5所述的內(nèi)構(gòu)件，其特征在于，相鄰兩個所述縱向豎板相背設置。7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項所述的內(nèi)構(gòu)件，其特征在于，每個所述鉤形件包括支撐板和彎鉤，所述支撐板的一端固定在縱向豎板上，所述支撐板的另一端與所述彎鉤的一端連接，所述彎鉤的另一端為自由端;所述支撐板向上傾斜設置，所述彎鉤的自由端向下傾斜設置。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的內(nèi)構(gòu)件，其特征在于，所述支撐板與所述縱向豎板所夾銳角的范圍為5-85° ;所述支撐板的延長線與所述彎鉤的切線所夾銳角的范圍為30-80°，其中切點為支撐板與彎鉤的連接點。9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的內(nèi)構(gòu)件，其特征在于，相鄰兩個所述鉤形件的間距為30-1OOmm010.—種流化床反應器，其特征在于，包括如權(quán)利要求1-9中任一項所述的用于流化床反應器的內(nèi)構(gòu)件，所述內(nèi)構(gòu)件與流化床反應器內(nèi)的氣流方向垂直設置。11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的流化床反應器，其特征在于，所述流化床反應器為氣固相流化床反應器。
【文檔編號】B01D19/02GK205672887SQ201620559066
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月12日 公開號201620559066.9, CN 201620559066, CN 205672887 U, CN 205672887U, CN-U-205672887, CN201620559066, CN201620559066.9, CN205672887 U, CN205672887U
【發(fā)明人】劉興平, 鄭寶剛, 李軍, 李萬存, 王正云
【申請人】新特能源股份有限公司