[发明专利]一种颗粒混合物的环形流化床分离器及其参与的气固反应器系统

权利要求书

1.一种颗粒混合物的环形流化床分离器，其特征在于，中心提升管(1)的上端伸入环形流化床(2)内部一定高度，使环形流化床(2)分为下部的环形区域(101)和上部的圆柱形区域(102)；在中心提升管(1)和环形流化床(2)的底部分别设有中心提升管进风口(11)和环形流化床进风口(13)，并在中心提升管(1)和环形流化床(2)内部，位于各自的进风口上方分别设有中心提升管布风板(12)和环形流化床布风板(14)；

在中心提升管(1)底部，位于中心提升管布风板(12)上方一定高度设有进料口(5)，供料罐(6)依次经过截止阀(7)和球形阀(8)连接至进料口(5)；

在环形流化床(2)的环形区域(101)底部，位于环形流化床布风板(14)上方一定高度设有重颗粒出口(3)，所述重颗粒出口(3)与重颗粒收集罐(4)连接；

环形流化床(2)的顶部为气流出口，连接至旋风分离器(9)，所述旋风分离器(9)的颗粒出口连接至轻颗粒收集罐(10)；

该分离器由空气压缩机(15)提供气量，并通过气体流量计(19)对气速进行控制。

2.根据权利要求1所述一种颗粒混合物的环形流化床分离器，其特征在于，所述中心提升管(1)的上端伸入环形流化床(2)内部的方式为：依次经过环形流化床(2)的底面及环形流化床布风板(14)进入；或经过环形流化床布风板(14)上方的环形流化床(2)侧壁进入。

3.根据权利要求1所述一种颗粒混合物的环形流化床分离器，其特征在于，空气压缩机(15)提供的压缩空气依次经过压缩空气储罐(16)、空气净化器(17)和减压阀(18)后分为两路，该两路压缩空气分别通过气体流量计(19)连接至中心提升管进风口(11)和环形流化床进风口(13)。

4.权利要求1-3任一权利要求所述一种颗粒混合物的环形流化床分离器分离颗粒混合物方法，其特征在于，

(1)颗粒混合物由进料口(5)进入中心提升管(1)，形成快速流化床，颗粒混合物经过快速流态化，进行一次分散；

(2)颗粒群随气流上升进入到环形流化床(2)，进行二次分散：颗粒群由中心提升管(1)的上端出口喷出，形成类似于“喷泉”状，进入圆柱形区域(102)；一部分颗粒被气体携带或通过惯性作用上升，在圆柱形区域(102)中形成稀相区，在稀相区中，重颗粒和轻颗粒通过重力与气固曳力的作用进行分离，重颗粒依靠自身的重力落入环形区域(101)，轻颗粒随气流上升；另外一部分颗粒则在重力或碰撞的作用下，进入环形区域(101)；在环形区域(101)内，靠近两壁面的区域，重颗粒浓度较大，颗粒群向下流动至环形区域(101)的底部；两壁面之间的中心区域，轻颗粒浓度较大，该中心区域中的重颗粒和轻颗粒通过重力与气固曳力的作用进行分离，轻颗粒随气流上升，重颗粒由于自身重力下降至环形区域(101)的底部；在环形区域(101)的底部，颗粒团有一定的停留时间，并在该底部区域经历破碎过程，轻颗粒在该过程中与重颗粒分离，重颗粒由重颗粒出口(3)出料，由重颗粒收集罐(4)收集，轻颗粒则随气流上升；

轻颗粒被气流携带上升至环形流化床(2)顶部的气流出口，进入旋风分离器(9)，使轻颗粒与气体分离，并被轻颗粒收集罐(10)收集。

5.根据权利要求4所述一种方法，其特征在于，中心提升管(1)的气速u1＝(2～5)ut,H；环形流化床(2)中的气速选择为：

环形区域(101)的气速u2＝(0.8～1)ut,H；

圆柱形区域(102)的气速u3＝(0.8～1)ut,H；

其中ut,H为重颗粒的终端速度。

6.权利要求1-3任一权利要求所述一种颗粒混合物的环形流化床分离器在有轻重两种颗粒参与的气固反应器系统中的应用。

7.一种基于权利要求1所述的颗粒混合物的环形流化床分离器的有轻重两种颗粒参与的气固反应器系统，其特征在于，

中心提升管(1)的上端垂直伸入环形流化床(2)内部一定高度，使环形流化床(2)分为下部的环形区域(101)和上部的圆柱形区域(102)；中心提升管(1)的下端与缓冲罐(21)连接，缓冲罐(21)的进料口通过连接管与反应器(20)的固相出口连通；环形流化床(2)顶部的气流出口与反应器(20)的顶部连通，反应器(20)上端侧壁气流出口与第一个旋风分离器(9)连接，该旋风分离器(9)的颗粒出口通过U型返料阀(23)连通至反应器(20)侧壁的轻颗粒返料口；

在环形流化床(2)的环形区域(101)底部，位于环形流化床布风板(14)上方设有重颗粒出口(3)，重颗粒出口(3)通过U型返料阀(23)与再生器(22)的进料口连通；再生器(22)顶部出口与提升管(26)连接，提升管(26)的顶部出口与第二个旋风分离器(9)连接，该旋风分离器(9)的颗粒出口通过U型返料阀(23)连通至反应器(20)侧壁的重颗粒返料口；

在反应器(20)、再生器(22)、缓冲罐(21)、中心提升管(1)、环形流化床(2)以及各U型返料阀(23)的底部分别设有进风口，并在反应器(20)、再生器(22)、缓冲罐(21)、环形流化床(2)以及各U型返料阀(23)的内部，位于各自的进风口上方分别设有布风板。