CN108579654A - 一种有序组织超细颗粒混合的流化床 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种有序组织超细颗粒混合的流化床，包括设置在所述外筒中间的导流管、设置在所述导流管与外筒之间的环形区域的栅格式挡板、设置在导流管和栅格式挡板下方的布风板、设置在所述布风板中间并与导流管对应的中心射流管。本发明可以有序组织超细颗粒流化床颗粒混合，强化床内颗粒循环流动、提高气固两相接触效率，很好的改善超细颗粒流化，运行稳定、易于维修。
Description
技术领域
本发明属于化工设备技术领域，涉及一种超细颗粒流化床反应装置。
背景技术
超细颗粒(一般指尺寸小于10颗粒)广泛应用于化工、电子、陶瓷、生物医学等领域。超细颗粒因其表面粘性大，在合成、输运、存储等过程中常以聚团形式存在。流化床由于其良好的气固混合，高效率的传热传质，并能有效解决颗粒连续顺畅移出反应器等关键问题，将流化床应用于超细颗粒得到越来越多的应用，如在超细颗粒的表面包覆功能性薄膜等。但是，由于超细颗粒粒径较小，颗粒间的粘性较大，在传统的超细颗粒流化床中，经常出现沟流或者其它不良流化情况。因此，超细颗粒在流化床中的应用，首先需要解决超细颗粒的正常流化以及混合。为了实现超细颗粒的稳定流化，更进一步，实现超细颗粒在流化床内更好的混合以及反应，需要改善超细颗粒在传统流化床中的流化质量。
通常改善超细颗粒流化质量方面的措施主要有，颗粒表面改性、声场辅助流化、振动辅助流化、磁场辅助流化、脉冲流化，搅拌辅助流化等，这些措施主要使超细颗粒流化由聚团流型转变为均匀膨胀流型。虽然在传统的气固流化床上添加辅助流化措施一定程度可以达到改善超细颗粒流化的目的，但是，从颗粒混合的角度看，均匀膨胀流化是不利于颗粒混合的。另外，在传统的气固流化床中，常常会伴有气泡的形成、上升、长大、合并、爆破等一系列行为，促使床内颗粒强烈返混，同样不利于颗粒的混合。由于超细颗粒二次聚团的密度非常低，导致超细颗粒流化床中离散相和流化介质的密度差与传统气固流化床相差很大，但却与液固流化床存在更多的相似之处。
发明内容
技术问题：本发明提供一种有序组织超细颗粒混合的流化床，可以有序组织超细颗粒流化床颗粒混合，强化床内颗粒循环流动、提高气固两相接触效率，运行稳定、易于维修。
技术方案：本发明的有序组织超细颗粒混合的流化床，包括设置在所述外筒中间的导流管、设置在所述导流管与外筒之间的环形区域的栅格式挡板、设置在导流管和栅格式挡板下方的布风板、设置在所述布风板中间并与导流管对应的中心射流管。
进一步的，本发明流化床中，导流管顶端高于栅格式挡板的上沿且低于外筒上部设置的气体出口，导流管底端与栅格式挡板的下沿齐平。
进一步的，本发明流化床中，布风板为凹形结构。
进一步的，本发明流化床中，中心射流管上端与导流管下端有间距，中心射流管上端高于布风板上与之相接的中心孔。
本发明的具体实施例中，导流管的下端位于布风板上方，上端低于气体出口且略高于栅格式挡板。栅格式挡板装置在导流管与外筒的环隙间，下端与导流管平齐。具体结构如图2，由多个同轴无缝管构成，相邻钢管的管径差相等。钢管之间轴向连接，连接件将管间环隙等分为8份。中心射流管由流化风入口处伸入，管径应小于导流管，上端高度高出布风板。由于格栅式挡板的存在，床内颗粒的流动将与传统的流化床不同，对于布风板的布风均匀性要求降低。因此，布风板可以是均匀或非均匀孔，同时也可以是平板型或凹型。
应用本发明有序组织超细颗粒混合的流化床进行颗粒混合的方法，重点在于需要通入不同风速的气体。流化风经由布风板进入流化床，保证床料的流化状态。补充风量经中心射流管中通入，补充风量风速应高于流化风风速，主要用于推动流化床内床料的循环流动，使得气体携带底层床料经由导流管到达反应器顶部，再分散到栅格式挡板，流过环隙中设置的栅格式挡板，再次回到流化床底部。
本发明将内循环思想引入超细颗粒流态化，并通过设置格栅式挡板控制颗粒在环形区的运动，实现有序组织床内颗粒运动和混合，可广泛应用于超细颗粒超细颗粒制备。本发明在反应器中间区域设置导流管，在导流管与外筒之间的环形区域中设置格栅式挡板，导流管内高速气流携带超细颗粒向上运动，超细颗粒到达导流管出口处，分散到环形区域各个格栅中，经由格栅通道向下流动，再次返回导流管，形成有序循环。其目的在于，导流管内气流快速携带超细颗粒向上流动，格栅挡板促使颗粒在环形区域向下平推流动，同时抑制颗粒径向运动，使得颗粒在环形区域的停留时间分布一致，形成颗粒的有序混合。
有益效果：本发明与现有技术相比，具有以下优点：
与传统的超细颗粒流化床相比，本流化床装置在内部增加了栅格式挡板、导流管和中心射流管，首次提出安装栅格式挡板，以加强床内超细颗粒混合。
在超细颗粒流化过程中，由于颗粒间相互作用力的存在而导致各种不良现象的产生，如沟流等，可以很好的改善超细颗粒流化。
同时，在流化过程中通常会有气泡的产生。栅格式挡板将流化床内部分成不同区域，能够有效地破碎气和抑制气泡的合并，从而避免大气泡的生成，对床内超细颗粒的混合以及反应的均匀性等起到了很好的促进作用。
栅格式挡板沿径向划分区域，阻止了气体的径向扩散，气体延轴向上升，使颗粒浓度沿径向更加分布均匀。环隙区受到壁面效应作用，径向速度、浓度、温度分布均匀，为主反应区提供了良好的条件。
由于中心射流管的存在，使得床内颗粒会沿着导流管向上运动，到达顶部之后抛洒落入栅格式挡板区域，向下运动，凹型布风板的设计，更加有利于床内超细颗粒聚集在流化床底部，整个过程形成环形流动。
栅格式挡板能够有效地抑制颗粒返混的影响，提高流化床中气固接触效率，改善颗粒在流化床中的停留时间分布，提高流化床反应器的均匀性。
附图说明
图1为有序组织超细颗粒流化床颗粒混合装置结构示意图；
图2为本发明中栅格式挡板的剖面图。
图中附图标记为：外筒1、栅格式挡板2、导流管3、布风板4、中心射流管5。
具体实施方式
下面结合附图对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。
图1为本发明有序组织超细颗粒混合的流化床的结构示意图，包括外筒1、栅格式挡板2、导流管3、布风板4、中心射流管5等，导流管3设置在所述外筒1中间，栅格式挡板2设置在导流管3与外筒1之间的环形区域的2，布风板4设置在导流管3和栅格式挡板2下方，中心射流管5设置在所述布风板4中间并与导流管3对应。
本发明的基本思想是，利用超细颗粒流化床新型内构件促进床内颗粒混合。
应用本发明的超细颗粒流化床进行作业时，在超细颗粒流化床中通入带有反应气体的载气体，经布风板4将超细颗粒流化并与之反应。同时从中心射流管5中通入额外补充风量(载气体)，将流化床底部超细颗粒携带至导流管顶部，之后床料分散到栅格式挡板2，向下返回到流化床底部，再由导流管上升形成颗粒内循环流动。这种超细颗粒循环流动，促进反应气体与超细颗粒的混合反应。本实施例中，有序组织超细颗粒混合流化床主要用于推动流化床内超细颗粒的内循环，使得反应气体与超细颗粒充分混合并反应。而且超细颗粒流动模式的改变避免大气泡的生成，减轻反应不均匀或者超细颗粒损失。
本实施例中导流管3置于外筒1中间，上端高于格栅式挡板且低于流化床气体出口。栅格式挡板2置于导流管3与外筒1构成的环隙中，下端与导流管3平齐。
本发明的一种优选实施例中导流管3和栅格式挡板2的上下两端通过外筒1固定。
本发明的一种优选实施例中，布风板4采用凹型，可以促使超细颗粒在床内形成循环。
本发明的一种优选实施例中中心射流管5布置在流化风入口中间，并在导流管下方。提升管上端比布风板高，具体高度应在实施中调整，以求得最佳效果。
以上所述仅为本发明的较佳实施方式，本发明的保护范围并不以上述实施方式为限，但凡本领域普通技术人员根据本发明所揭示内容所作的等效修饰或变化，皆应纳入权利要求书中记载的保护范围内。
Claims (4)
1.一种有序组织超细颗粒混合的流化床，其特征在于，该流化床包括外筒(1)、设置在所述外筒(1)中间的导流管(3)、设置在所述导流管(3)与外筒(1)之间的环形区域的栅格式挡板(2)、设置在导流管(3)和栅格式挡板(2)下方的布风板(4)、设置在所述布风板(4)中间并与导流管(3)对应的中心射流管(5)。
2.根据权利要求1所述的有序组织超细颗粒混合的流化床，其特征在于：所述导流管(3)顶端高于栅格式挡板(2)的上沿且低于外筒(1)上部设置的气体出口，导流管(3)底端与栅格式挡板(2)的下沿齐平。
3.根据权利要求1所述的有序组织超细颗粒混合的流化床，其特征在于：所述布风板(4)为凹形结构。
4.根据权利要求1、2或3所述的有序组织超细颗粒混合的流化床，其特征在于：所述中心射流管(5)上端与导流管(3)下端有间距，中心射流管(5)上端高于布风板(4)上与之相接的中心孔。
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