[其他]流化床反應(yīng)器新型復(fù)合內(nèi)構(gòu)件

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 85100040
• 申請(qǐng)日: 1985-04-01
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN85100040B
• 公開(kāi)（公告）日: 1986-12-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 金涌;張禮;汪展文;俞芷青
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J8/34
• 分類號(hào): B01J8/34
• 代理公司: 清華大學(xué)專利事務(wù)所
• 代理人: 穆湘容

本發(fā)明涉及在流化床反應(yīng)器（特別是流化床催化反應(yīng)器）中用以改善流化質(zhì)量的內(nèi)構(gòu)件。

流化質(zhì)量是流化床反應(yīng)器性能優(yōu)劣的主要標(biāo)志，直接影響到生產(chǎn)強(qiáng)度和產(chǎn)品質(zhì)量，流化床中設(shè)置內(nèi)構(gòu)件，可以達(dá)到抑制氣泡聚并長(zhǎng)大或破碎更新氣泡的目的。

國(guó)外一般采用兼作換熱管用的垂直管束為內(nèi)構(gòu)件，并推薦以當(dāng)量直徑為放大控制指標(biāo)。（國(guó)井大藏，列文斯比爾著《流態(tài)化工程》，國(guó)內(nèi)刊物上先后發(fā)表文章（《化學(xué)工程》）1973、1，1974、1及中日流態(tài)化1982年會(huì)議論文集），介紹了百葉窗形水平擋板構(gòu)件，它與換熱管配合使用，可理解為將水平擋板與垂直管束簡(jiǎn)單加和組成的復(fù)合構(gòu)件，正在國(guó)內(nèi)廣為應(yīng)用。以上兩種構(gòu)件的共同缺點(diǎn)是只能在較低空床表觀氣速下操作，當(dāng)氣速提高到一定數(shù)值時(shí)，在水平擋板下面出現(xiàn)含有少量顆粒的“氣墊”，而在垂直管束間相應(yīng)出現(xiàn)“氣節(jié)”。“氣墊”及“氣節(jié)”的存在，造成流化質(zhì)量及相間傳熱傳質(zhì)的嚴(yán)重惡化，從而限制了流化床反應(yīng)器的生產(chǎn)強(qiáng)度，此外，水平擋板還具有嚴(yán)重的放大效應(yīng)，阻礙了在新工藝中的開(kāi)發(fā)應(yīng)用。

1984年本發(fā)明人開(kāi)發(fā)了一種水平形構(gòu)件與垂直形構(gòu)件有機(jī)地溶合在一起的復(fù)合構(gòu)件-塔形構(gòu)件（化工學(xué)報(bào)，NO2，P.117，1980），它不僅具有水平擋板破碎更新氣泡的能力，同時(shí)具有垂直管束利用當(dāng)量直徑放大的性能，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上將水平與垂直構(gòu)件有機(jī)地溶合在一起，在垂直形構(gòu)件上設(shè)置了一系列的狹縫、吹氣孔及隔板，更好地避免了“氣墊”“氣節(jié)”的出現(xiàn)。達(dá)到改善流化質(zhì)量的目的。塔形構(gòu)件流化床在苯酐生產(chǎn)中已取得明顯經(jīng)濟(jì)效益，與國(guó)外先進(jìn)水平對(duì)比見(jiàn)附表。

但塔形構(gòu)件只適用于換熱系統(tǒng)為水進(jìn)汽出（汽化率為90%以上）的流化床，對(duì)于換熱系統(tǒng)為水進(jìn)水出（汽化率10%左右）的U形管換熱裝置的流化床，由于U形管束密集，不宜采用塔形構(gòu)件，為此需開(kāi)發(fā)一種與之相適應(yīng)的復(fù)合內(nèi)構(gòu)件。

本發(fā)明是一種屋脊形內(nèi)構(gòu)件，它是以換熱用的垂直管束作為構(gòu)件的垂直部分，以縱斷面呈倒置漏斗形的擋板-屋脊形擋板為水平部件，水平部件與垂直部件組成構(gòu)件的整體。屋脊形擋板上設(shè)置有狹縫、吹氣孔及隔板，達(dá)到更好地破碎氣泡的效果。

圖1是屋脊形構(gòu)件的立體示意圖。該構(gòu)件以換熱用垂直管束〔5〕作為構(gòu)件的垂直部件，它不僅起著使氣泡的空間分布均勻，減少氣泡向床中心集中的作用，同時(shí)也作為構(gòu)件其余部分的支撐。氣泡在上升過(guò)程中，被縱斷面呈倒置漏斗形的擋板-屋脊形板〔2〕所收集，在吸入過(guò)程中被屋脊形板的齒形邊緣及留有的狹縫〔7〕所破碎。氣泡尾渦〔8〕中夾帶的固體顆粒則由狹縫〔7〕及板上的吹氣孔〔1〕向構(gòu)件兩側(cè)噴出，返回乳相。由于狹縫設(shè)有導(dǎo)向檐板〔9〕其方向交錯(cuò)排布所以顆粒向兩側(cè)噴射是交錯(cuò)進(jìn)行的。隔板〔6〕的作用在于將屋脊形板下的空間隔成小室，防止因屋脊形板水平度偏差較大時(shí)，形成氣泡向一側(cè)集中現(xiàn)象。圖中箭頭〔3〕表示固體顆粒噴射方向，箭頭〔4〕則表示氣泡上升運(yùn)動(dòng)方向。由圖1可見(jiàn)，屋脊形構(gòu)件采用每一對(duì)屋脊形板構(gòu)成一組，各組之間相互交錯(cuò)配置，上下兩組構(gòu)成一個(gè)單元，在床內(nèi)按均勻方案布置，避免了在床層中出現(xiàn)空隙，保證氣泡的均布。屋脊形構(gòu)件可采取在反應(yīng)器中組裝，然后一次吊裝的安裝方案。本發(fā)明介紹的屋脊形構(gòu)件還具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于加工和安裝、不易變形等優(yōu)點(diǎn)。

以上各種部件的相互配置作用，完全符合預(yù)期的設(shè)想。對(duì)冷模試驗(yàn)的大量數(shù)據(jù)進(jìn)行了整理歸納，表明本構(gòu)件用于氣-固流化床反應(yīng)器后，可使流化床由鼓泡流化提前轉(zhuǎn)向湍動(dòng)流化，這一結(jié)論為工業(yè)應(yīng)用可獲得顯著效果提供了理論上的解釋和依據(jù)。

工程放大中，尺寸放大及相互配合關(guān)系遵循下面給定的放大控制指標(biāo)，即可消除或減小放大效應(yīng)。

1.當(dāng)量直徑D_e

De=4×單元床高的體積/每個(gè)重復(fù)單元床高內(nèi)構(gòu)件總浸潤(rùn)面積

＝100～200mm

2.開(kāi)孔率

＝單元長(zhǎng)度構(gòu)件上縫隙及吹氣面積總和/單元長(zhǎng)度構(gòu)件的底面積

＝15～25%

3.覆蓋率

＝單層構(gòu)件底面積總和/流化床截面積

＝40～60%

以上給出各控制指標(biāo)的可用范圍，具體值應(yīng)根據(jù)具體工藝條件選定。