[發明專利]流化床反應器及用于操作流化床反應器的方法

在審

• 申請號: 202211480201.7
• 申請日: 2022-11-24
• 公開（公告）號: CN116159494A
• 公開（公告）日: 2023-05-26
• 發明（設計）人: B·布羅施;S·施密特;B·甘地;D·戈拉爾;F·勞施克;O·納林
• 申請（專利權）人: 斗山能捷斯有限責任公司
• 主分類號: B01J8/18
• 分類號: B01J8/18;B01J8/44;B01J8/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 吳俊;郭帆揚

本發明涉及一種流化床反應器(1)，其包括用于顆粒物質的反應室(2)，反應室(2)具有用于顆粒物質的至少一個顆粒物質入口(3)和用于顆粒物質的至少一個初級顆粒物質出口(4)；以及流化格柵(5)，其具有用于操作流體的多個開口(6)，以使顆粒物質在流化格柵(5)上方流化。

技術領域

本發明涉及流化床反應器，并且具體地，涉及流化設備和用于操作此流化床反應器的方法。下文中的用語，像上、下、水平、豎直、內等總是指流化床反應器的常規使用位置。流化床設備典型地包括流化床反應器，其壁可由管制成，水流動穿過該管，其中所述管直接焊接于彼此以提供壁結構，或者在平行延伸的管區段之間具有翅片/肋。流化床反應器的壁還可由磚制成，或由與管組合的磚制成。

背景技術

流化床反應器包括用于顆粒物質的反應室，其中反應室具有用于顆粒物質的至少一個顆粒物質入口和用于顆粒物質的至少一個初級顆粒物質出口。流化床反應器進一步包括流化格柵作為反應室的底部處的流化底部的部分，其中流化格柵具有用于操作流體的多個開口，以使顆粒物質在反應室內在流化格柵上方流化。

典型地，此類流化床反應器的反應室具有其上端部處的至少一個操作流體出口，其中所述操作流體出口允許從反應室排出的氣體和固體顆粒(下文中稱為顆粒物質)的混合物流動到至少一個分離器中。

分離器用于使氣體和顆粒物質解除接合。此后，分別處理分離的反應氣體和顆粒物質。顆粒物質可直接地返回到反應室中。

EP0495296A2中公開循環流化床設備及其構件的大體設計。

該類型的流化床設備的大體工藝工程被或多或少地限定，并且包括：

經由入口開口將顆粒物質提供到反應室中，

通過經由流化格柵在壓力下引入的(操作)氣體使顆粒物質流化，該流化格柵可包括相應的噴嘴和/或在反應室的格柵區域中的格柵，

最后，經由布置在反應室中或布置成鄰近于反應室的傳熱元件(具體地，傳熱流體，像水或蒸汽流動穿過的管)傳遞流化床中產生的能量(熱)，或者傳遞來自離開反應室的反應氣體的能量。如果吸熱反應將發生，則可經由傳熱元件向反應室提供熱。

取決于提供的操作流體的速度，流化床可實施為靜止的、起泡的或循環的流化床。

US2009/0072538A教導，第一流化床設備用作氧化反應器，其中顆粒金屬與通過流化格柵提供的氧化劑一起燃燒，并且第二流化床設備用作還原反應器，其中通過經由第二流化床設備的流化格柵提供還原劑來還原顆粒金屬氧化物。還原反應器和氧化反應器的組合的該系統用于驅動用于生成電的渦輪，其中產生的二氧化碳在高壓下被儲存。

此外，已知當存在來自可再生能源的電能的過剩時，以主要包括顆粒金屬的顆粒物質的形式儲存能量。如果存在過剩，則電解單元利用電能運行以產生氫和氧。氫用于與固體顆粒金屬的還原反應，該固體顆粒金屬例如通過包括金屬(氧化物)的粒狀物或丸粒(例如通過鐵礦石或鐵礦石丸粒)實施。因此處理的(還原的)顆粒金屬可作為散裝材料儲存在料倉、料堆等中。當需要能量時，還原的顆粒粉可被氧化，其中來源于該放熱氧化反應的熱能可進一步用于加熱或產生電能。因此，其中顆粒金屬在具有還原反應和氧化反應的閉環中運行的系統是已知的。例如，EP3617591B1建議將反應室和燃燒室靠近電解單元布置，用于在存在電能的過剩時儲存電能。WO2021/165441A1甚至建議使用同一流化床設備用于還原反應和用于氧化反應。在許多應用中，期望具有供給到反應反應器中的顆粒物質的良好限定的駐留/反應時間，其可根據過程而變化(例如，在小于30秒與高達2小時之間)。

發明內容

在該背景下，本發明的一個目的在于提供一種流化床反應器和用于操作流化床反應器的方法，利用它們，可在良好限定的駐留時間之后取出顆粒物質而不中斷反應過程。