[发明专利]用于相继的圆柱形腔室中的旋转流化床的装置和方法

说明书

本发明涉及一种具有处于相继的圆柱形腔室中的旋转流化床的装置，该装置用于通过流体或流体混合物对悬浮于所述旋转流化床中的固态颗粒物进行催化聚合、干燥、浸渗或其它处理，或者用于对通过这些旋转流化床的由从一个圆柱形腔室流向另一个圆柱形腔室的固体催化剂颗粒构成的流体或流体混合物进行裂化、脱氢或其它催化转化。

固体颗粒物悬浮于流体中由此形成被该流体穿过的流化床的方法已广为人知。将这种流体切向喷射到圆柱形反应器的侧壁上时，其部分动能可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，这种旋转运动将产生沿反应器壁保持固体颗粒物的离心力，由此形成旋转流化床，如果反应器呈立式，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目提交的比利时专利申请No.2004/0186的主题。

但是，将流体射流以高速喷入大的反应器中时，根据喷射所处的条件，由于流体射流扩张其迅速减速。因此在流体的密度比颗粒物密度低得多时，需要非常高的流速以将动量传递给固体颗粒物而产生足够的离心力，并且用于排出通过流化床之后的流体的部件将很庞大且限制了反应器的高度或长度。

在本发明中，圆柱形反应器通过一连串紧贴其侧壁固定的中空圆盘或扁圆柱体被分成相继的圆柱形腔室。这些中空圆盘包括位于它们的中央处、以吸入通过每个腔室的流体并使之快速旋转的开口和位于它们的侧壁中、以将流体排出反应器的开口。这些中空圆盘形成有适当轮廓形状的通道以便能使悬浮在流体中的固体颗粒物快速旋转，从一个圆柱形腔室流向另一圆柱形腔室。

在本发明中，使流体或流体混合物沿反应器的圆柱形壁通常作为薄层(thin films)地切向喷射，并且在旋转的同时从反应器的侧壁朝其中央径向横穿该反应器，流体从那里经由中空圆盘中的中央开口被排出。尽管这些圆柱形腔室之间存在有一些细微的压力差，流体的喷射速度及其流速足以使旋转于旋转流化床中的悬浮固体颗粒物的速度产生能使它们与中空圆盘的中央开口分离由此排出流体的离心力，并使得它们能够从一个圆柱形腔室通过中空圆盘中的通道转移到另一圆柱形腔室。

在本发明中，流体由一或多个处于反应器外侧的分配器提供，以便将它们适当地分配给位于各圆柱形腔室中的喷射器。然后通过一或多台风扇或压缩机借助中空圆盘将该流体排出，这些风扇或压缩机抽吸流体使之流过位于反应器外侧并相互连接的一或多个收集器，以便调节各圆柱形腔室中的压力。然后对流体进行如冷却或加热之类的适当处理之后，使流体通过所述分配器或其它分配器再循环而进入同一圆柱形腔室或下一个圆柱形腔室。可使流体多次循环流动到同一圆柱形腔室或流向随后的圆柱形腔室。

由于固体颗粒物的旋转速度和穿过这些中空圆盘的通道的轮廓形状，通常将固体颗粒物从反应器的一端引入，然后从一个圆柱形腔室传送到另一圆柱形腔室。通常使它们从反应器的相反端排出。可在反应器外侧设置固体颗粒物再循环部件。

为了改善流体和固体颗粒物之间的能量传递效率，本发明可包括具有适当轮廓形状并靠近流体喷射器安置的偏转器，使流体能与限定量的固体颗粒物混合并导引流体，以便在流体将其大部分动能传递给这些固体颗粒物之前防止或减少流体在反应器中扩张。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射到大反应器中，而不会由于其在反应器中扩张而丧失其大部分动能。在本发明人于与本申请同一日提交的比利时专利申请中描述了这种装置。

本发明可以包括多组螺旋回转部分或横向翅片，它们倾斜或螺旋盘绕并沿所述圆柱形腔室的圆柱形壁固定，从而利用固体颗粒物的部分旋转动能使其沿该壁上升，以便降低流化床的顶部和底部之间的厚度差。本装置能增大圆柱形腔室的高度，而不增加流化床基底处的厚度。在本发明人于2004年8月14日提交的比利时专利申请No.2004/0186中描述了这种装置。

反应器可以呈卧式。在这种情况中，喷入反射器中的流体的速度及其流量应足以使流化床的旋转速度能产生足够的离心力而使流化床在反应器上部中的厚度接近反应器下部中的厚度，而且一般设在中空圆盘的中央的开口可以略向下偏置，最好使它们相对于流化床的大致呈圆柱形的表面处于中心位置。

本方法可用来增大固体颗粒物和流体之间的速度差，由于离心力所以不会降低流化床的密度，因此可改善它们之间的接触和传热。本发明还用来明显增加通过流化床的流体量(volume of fluid)，借此可明显降低流体在流化床中的驻留时间。