[发明专利]用于将流体喷入旋转流化床内侧的装置

说明书

本发明涉及一种将流体或流体混合物、液体或气体喷射到旋转流化床 中的装置，用于增大流体能够传递给在旋转流化床中旋转的固体颗粒物的 动量和能量，从而提高其旋转速度。

固体颗粒物悬浮在流体中并由此形成由所述流体通过的流化床的方法 是公知的。将流体切向喷射到圆柱形反应器的圆柱形壁上时，流体可将其 部分动能传递给固体颗粒物以使固体颗粒物旋转运动，如果所传递的能量 足够大，这种旋转运动产生的离心力能使固体颗粒物沿反应器壁保持，由 此形成旋转流化床，如果反应器为立式，流化床的表面大致为倒置截头圆 锥形。这种方法是本发明人于2004年4月14日提交的比利时专利申请 No.2004/0186的主题。

但是，在将流体射流以高速喷入大的反应器中时，由于流体射流在反 应器中扩张，其速度迅速减慢，由此限制了其将大部分动量传递给固体颗 粒物的能力。这就是为什么除非使用其它机械构件来使流化床旋转否则就 必须具有非常大的流体流量来将用于保持固体颗粒物具有足够的旋转速度 以沿着反应器圆柱形壁保持所需的动量传递给固体颗粒物的原因，如果流 体密度比颗粒物密度低得多，则用于在中央排出这些流体的部件可能非常 庞大。

为了提高流体射流和悬浮在旋转流化床中的固体颗粒物之间动量和和 动能的传递效率，本发明包括位于旋转流化床内侧具有适当轮廓形状并靠 近流体喷射器布置的偏转器，用于在引导喷射流体的同时使其与限定量的 固体颗粒物混合，以防止或减少喷射流体在将其大部分动能传递给固体颗 粒物之前在反应器中扩张。该装置适用于使用比固体颗粒物轻得多的流体 并适用于以高速将流体喷入反应器中，而不会由于其在反应器中扩张而损 失其大部分动能。在本发明人于与本申请同一天提交的比利时专利中请中 描述了这种装置。

本发明也可以应用于卧式反应器。在这种情况中，流体喷入反应器的 速度、其流量以及其动能传递效率必须足以将产生足够的离心力的旋转速 度提供给流化床，使之保持紧贴在反应器上部部分的圆柱形壁上。

为了观察本流体喷射装置，图1示出了反应器的横截面。该图示出了 圆柱形反应器的圆柱形壁的横截面(1)，具有宽度(3)的流体喷射器(4) 的横截面(2)切向进入反应器，而侧面偏转器的横截面(5)与喷射器相 对地纵向(与图面垂直)布置在与反应器的圆柱形壁间隔小距离的位置处， 以便将流体射流引进位于这些偏转器和反应器的圆柱形壁之间的空间(6)， 这些空间通常先汇聚然后发散。

这些侧面偏转器与喷射器一起限定出具有宽度(7)的进出(access passages)通道或通路，悬浮在旋转流化床中的固体颗粒物流(8)可通过 这些通道进入这些空间(6)并与流体射流(4)混合。由在这些空间(6) 的第一部分中的偏转器限制的汇聚或发散可防止或限制流体射流的扩张， 使流体射流的压力降低以保持其大部分速度，同时它们使固体颗粒物流(8) 加速。然后流体流(9)在这些空间的发散部分或通路(6)中减速，且其 压力可以上升以达到反应器压力。由于惯性，固体颗粒物减速较慢并可具 有接近或甚至高于流体速度的切向出口速度，因而将流体的大部分动能供 给固体颗粒物。

如果将空间(6)的长度及其最小横截面(10)设置成使所喷射的流体 能将其大部分能量提供给固体颗粒物，流体在所述空间的出口处的速度可 能过度减小，不顾因固体颗粒物导致速度明显减慢，也必须增加喷射压力 因之增加流体能量，以使流体能经出口(11)逸出。为了根据这些空间(6) 的尺寸以及流体和固体颗粒物的速度和密度实现能量传递平衡，这种压力 增加被传递到进出通道或通路(7)中，使固体颗粒物在其中的入口速度降 低，固体颗粒物的浓度增大而其流量减小，据此减小了它们能吸收的能量。 为了避免固体颗粒物在进出通道或通路(7)中的这种减速，这些空间(6) 的长度必须短到使喷射器的宽度(3)或横截面与进出通道的宽度(7)或 横截面的比值很小的程度，使得出口(11)处流体的速度仍然明显高于颗 粒物的速度。反之，如果横截面的这些比值较小且如果这些空间(6)的长 度较大，最好根据操作条件和对象使传递给固体颗粒物的能量更大。

简化的计算表明，这些尺寸能使所述操作条件的变化范围较宽，通过 以高速喷射这些流体使得这些流体能提供其动能的至少四分之三，以便通 过非常轻的流体将足够的动量传递给固体颗粒物，且不会过分增大其流量。