[發(fā)明專利]將磁穩(wěn)定流化床中顆粒采出再生并返還的方法

有效

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• 申請日: 2022-05-05
• 公開（公告）號: CN114749113B
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱全紅;宋紅兵;蓋恒軍;肖盟;黃婷婷
• 申請（專利權(quán)）人: 青島科技大學(xué)
• 主分類號: B01J8/42
• 分類號: B01J8/42;B01J8/26;B01J8/00
• 代理公司: 濟南誠智商標(biāo)專利事務(wù)所有限公司 37105
• 代理人: 張志欣

本發(fā)明提供了將磁穩(wěn)定流化床中顆粒采出再生并返還的方法，主要步驟如下：1）磁穩(wěn)定流化床中氣固逆流接觸，氣體A在向上運動的過程中得到處理并從頂部排出，顆粒在向下運動的過程中逐漸失活/飽和；2）磁穩(wěn)定流化床的下部，失活/飽和后的顆粒通過下部孔口流入上行床；3）上行床的底部通入氣體B對顆粒進行再生處理，床層處于磁控鼓泡狀態(tài)，產(chǎn)生的尾氣從頂部排出；4）在上行床的上部，再生后的顆粒通過上部孔口以溢流的形式返回到磁穩(wěn)定流化床中。該方法工藝流程簡單，所需設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊、投資成本較小、操作靈活，可將磁穩(wěn)定流化床中失活/飽和后的顆粒連續(xù)不斷地采出進行再生，同時將再生后的顆粒返還，確保了氣體A處理的連續(xù)性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及流化床反應(yīng)器技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種將磁穩(wěn)定流化床中顆粒采出再生并返還的方法。

背景技術(shù)

鼓泡流化床常用于處理氣體和顆粒群之間的接觸操作，然而當(dāng)操作氣速超過顆粒群的最小鼓泡速度后，多余的氣體會以氣泡的形式短路穿過床層，導(dǎo)致氣固接觸狀況不佳，氣體的單程轉(zhuǎn)化率較小。

當(dāng)鼓泡流化床中的床料為磁性顆粒或其與非磁性顆粒組成的二元混合物時，磁場常用來抑制氣泡的生成，創(chuàng)造了著名的磁穩(wěn)定流化床。圖1為美國專利US4115927報道的磁穩(wěn)定流化床，圖1中1為磁穩(wěn)定流化床的氣體出口，2為磁穩(wěn)定流化床的床體，3為氣體分布板，4為風(fēng)室，5為氣體入口，6為用于產(chǎn)生軸向均勻磁場的赫姆霍茲線圈。磁穩(wěn)定流化床兼具了傳統(tǒng)固定床和流化床的許多優(yōu)點（可以和流化床那樣使用小顆粒而無需擔(dān)心床層壓降過高的問題；氣固接觸效率可以和固定床中相當(dāng)），特別適用于處理氣體和顆粒之間的接觸操作。

然而，在將磁穩(wěn)定流化床應(yīng)用到氣體的催化轉(zhuǎn)化、吸附分離以及過濾除塵等過程時，床中顆粒會逐漸失活/飽和，影響氣體處理的連續(xù)性。如何將這些失活/飽和之后的顆粒采出再生，同時將再生后的顆粒返仍然是一個亟待解決的關(guān)鍵瓶頸問題，對推進磁穩(wěn)定流化床的工業(yè)應(yīng)用至關(guān)重要。

目前，主要使用提升管將磁穩(wěn)定流化床中的顆粒采出再生并將再生后的顆粒返還到磁穩(wěn)定流化床中。圖2為美國專利US4247987發(fā)明的磁穩(wěn)定稀-密相循環(huán)流化床，圖2中1是顆粒再生所使用的提升管，2是氣體分布器，3是提升管風(fēng)室，4是再生用氣體B的入口，5是底部返料通道，6是待處理氣體A的入口，7是磁穩(wěn)定流化床的風(fēng)室，8是磁穩(wěn)定流化床，9是用于產(chǎn)生軸向均勻磁場的赫姆霍茲線圈，10是處理后氣體A的出口，11是旋風(fēng)分離器，12是氣體B的出口。磁穩(wěn)定流化床作為下行床，顆粒整體上向下運動，待處理的氣體A向上運動；在磁穩(wěn)定流化床的下部，顆粒通過下部通道進入提升管，在氣體B的夾帶下并流向上運動并得到再生，提升管中顆粒處于稀相流化狀態(tài)；再生后的顆粒被旋風(fēng)分離器從氣流中分離下來并返還到磁穩(wěn)定下行床中。該方法可以將磁穩(wěn)定流化床中失活/飽和之后的顆粒采出進行再生，并將再生后的顆粒返還到磁穩(wěn)定流化床中，有效保證了氣體A處理的連續(xù)性。然而，這種方法具有如下缺點：1）瘦高的提升管使得整個設(shè)備大型化，磁穩(wěn)定流化床原本結(jié)構(gòu)緊湊的優(yōu)點不復(fù)存在，投資成本較高；2）提升管中顆粒處于稀相流化狀態(tài)，固含率較低（10%），并且顆粒在提升管中的停留時間很短，不便于對顆粒的再生過程進行調(diào)控；3）顆粒和提升管以及旋風(fēng)分離器的內(nèi)壁之間磨損嚴(yán)重，不利于長周期運轉(zhuǎn)；4）顆粒磨損產(chǎn)生的細粉會增加氣體B和A的后續(xù)除塵負荷，增加環(huán)境污染的風(fēng)險。

總而言之，迄今為止，仍沒有一種方法可以在維持磁穩(wěn)定流化床緊湊結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，將失活/飽和后的顆粒連續(xù)采出再生并將再生后的顆粒返還，嚴(yán)重限制了磁穩(wěn)定流化床的工業(yè)應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的即在于解決上述技術(shù)難題，提出一種所需設(shè)備緊湊、投資成本小、操作靈活的方法，將磁穩(wěn)定流化床中失活/飽和后的顆粒連續(xù)采出再生，并將再生后的顆粒返還到磁穩(wěn)定流化床中。