[发明专利]气体-颗粒处理器

说明书

技术领域

本发明涉及气体-颗粒处理过程以及气体-颗粒处理器，包括涉及气体-固体间的热量和质量传递、气体-催化剂的反应、气体吸收（在液滴中）以及冷却塔的处理过程和处理器。

背景技术

有许多系统用于实施诸如气体-颗粒的能量回收和再生、气体-固体的化学反应、气化、吸附、干燥、气体吸收和蒸馏等气体-固体的过程。

旋转式干燥机和旋转窑是这些系统的示例，但它们不是有效的气体-固体接触器。已使用诸如流化床和循环流化床的其它系统来代替它们。然而，这些系统也有其自己的不足，诸如增加的压降以及低的接触效率。

发明内容

在第一实施方式中，提供了气体-颗粒处理器，其包括：

具有气体入口、气体出口以及一个或多个颗粒入口的腔室;

气体流动装置，其可操作用于将气体以第一受控质量流率从气体入口经过腔室流至气体出口;

颗粒流动装置，其可操作用于将一个或多个颗粒流以第二受控质量流率引入到腔室中，每个颗粒流流经腔室内相应的处理区域。

其中，处理器可操作用于控制第一和/或第二受控的质量流率，从而将经过每个处理区域的大部分的气体-颗粒混合物的孔隙率提供为0.900-0.995。

处理器可操作用于控制第一和/或第二质量流率，从而将经过每个处理区域的大部分气体-颗粒混合物的孔隙率提供为优选地不小于0.955甚至更优选地不小于0.980，最优选地接近0.990。这使得颗粒流内的大部分颗粒是不受妨碍的，即颗粒基本上不受颗粒流内相邻的颗粒的阻碍。其结果是，可实现增加气体到达颗粒表面的机会，并且可实现基本恒定的颗粒流速度。

在一种形式中，处理器可操作为使得每个处理区域的大部分与其相应的颗粒入口是相邻的。在此实施方式中，在每个处理区域的气体-颗粒混合物的孔隙率可能会随着远离其相应的颗粒入口而增加。

该处理器可操作为使得经过每个相应处理区域的大部分气体-颗粒混合物的孔隙率基本上是恒定的。

该处理器可以可操作为使得每个处理区域的气体-颗粒混合物的孔隙率随着远离其相应的颗粒入口而增加。

颗粒可以是固体颗粒，或可以是例如液滴以及薄层形式的液体颗粒。

颗粒与气体移动经过腔室时，它们之间会发生热量和/或质量传递和/或化学反应。

在一种形式中，处理器可以是水平构造的。在另一种形式中，处理器可以是竖直构造的。

腔室包括至少一个颗粒出口，颗粒经过该至少一个颗粒出口从腔室中离开。

腔室对每个颗粒入口可包括一个颗粒出口，颗粒入口和出口构造为使得每个颗粒流经过颗粒入口进入腔室并且经过特定的颗粒出口离开腔室。每个颗粒入口和其特定的出口形成处理级，此处理级还包括该处理级中入口和出口之间的颗粒流所占用的腔室内的处理区域。

每个颗粒入口和其特定的出口可位于腔室的相应对置的区域。

每个颗粒入口可包括多个入口部分，每个颗粒出口包括多个出口部分。

每个颗粒入口可延伸经过腔室宽度的大部分，优选经过整个宽度。

为了使处理器在操作过程中能够达到所需的气体-颗粒混合物的孔隙率，只要其需要，每个颗粒入口也可沿腔室长度延伸。

腔室可包括单个颗粒出口，从所有颗粒入口进入的颗粒经过该单个颗粒出口离开腔室。单个颗粒出口可能在腔室底部包括网格、格栅等。

颗粒入口可构造为沿腔室区域的入口组，颗粒出口可构造为沿腔室上入口形成的区域的对置区域的出口组。

颗粒入口组可包括沿腔室长度分布的初始入口以及多个后续入口，颗粒出口组包括沿腔室长度分布的多个中间出口以及最终出口，其中每个中间出口与相应后续入口连通，使得处理器可操作为将来自每个中间出口的颗粒再循环到其相应的后续入口。

处理器可操作为使得引入到腔室的每个颗粒流与其他颗粒流是分离的。

在实施方式中，气体出口也可起颗粒从腔室离开的出口的作用（颗粒然后与气体一起离开腔室）或者，部分颗粒经过在腔室壁处的颗粒出口离开腔室，部分颗粒经过气体出口，气体和颗粒在气体出口聚集并且在其他地方分离。

因此，颗粒穿过腔室再循环的每个实施方式提供了以“多级”过程工作的气体-颗粒处理器，由此，每个颗粒在处理器内多次经过气体。与具有多个处理器用于对单个颗粒流执行重复处理的情况相比，此处理器提供了减少空间和成本需求的优势。