[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

说明书

本发明涉及一种颗粒混合物的环形流化床分离器。中心提升管的上端伸入环形流化床内部一定高度，使环形流化床分为下部的环形区域和上部的圆柱形区域；在中心提升管和环形流化床的底部分别设有进风口和布风板；在中心提升管底部设有进料口，在环形流化床的环形区域底部设有重颗粒出口与重颗粒收集罐连接，环形流化床顶部的气流出口经旋风分离器连接至轻颗粒收集罐。颗粒混合物在中心提升管内经过快速流态化，进行一次分散；然后随气流上升进入到环形流化床，进行二次分散。该环形流化床分离器在常温或高温的条件下，均可连续快速地对轻重颗粒混合物进行高效率分离。该环形流化床分离器可以耦合进循环流化床反应器系统，并能够连续稳定运行。

技术领域

本发明属于颗粒混合物分离技术领域，特别涉及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。

背景技术

颗粒混合物的分离装置可分为机械类和非机械类。

机械类的分离器，如振筛机等。振筛的原理是利用振动提供分离的能量，通过筛网来分离不同粒径的颗粒，成本低，过程简单，但不能分离两种粒径接近，颗粒密度不一样的颗粒，另外筛分不够充分，长时间振晒，易造成颗粒破碎。其它类型的机械类分离器主要基于颗粒的粒径和密度区别，通过采用离心的方法，将颗粒分离。总体来说，机械类的颗粒分离器不能耐受较高的温度，并且易磨损，且分离不够充分，应用范围有限。

非机械类的颗粒分离装置主要以流化床为主。采用液体为流态介质的流化床已经应用矿石浮选及洗煤等过程中，其分离过程较慢并且只能在常温下进行[Olivieri G,Marzocchella A,Salatino P.A fluid-bed continuous classifier of polydispersegranular solids[J].Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers,2009,40(6):638-644.]。采用空气和重介质颗粒为流化介质，可以对煤矿等进行干法浮选[Tang L G,Zhao Y M,Luo Z F,et al.The Effect of Fine Coal Particles on thePerformance of Gas–Solid Fluidized Beds[J].International Journal of CoalPreparation&Utilization,2009,29(5):265-278.]，但难以应用于类似于化学链燃烧的颗粒连续分离过程。另外，上述采用流化床的分离方法，均是在密相区中发生分离，由于颗粒之间的碰撞作用，总有一部分轻颗粒被重颗粒夹带，造成轻颗粒的分离效率不高[1.Sun H,Cheng M,Chen D,et al.Experimental Study of a Carbon Stripper in Solid FuelChemical Looping Combustion[J].Industrial&Engineering Chemistry Research,2015,54(35):8743-8753.2.Sun H,Cheng M,Li Z,et al.Riser-Based Carbon Stripperfor Coal-Fueled Chemical Looping Combustion[J].INDUSTRIAL&ENGINEERINGCHEMISTRY RESEARCH,2016,55(8):2381-2390.]。

空气分级器已经被广泛地研究和应用[Shapiro M,Galperin V.Airclassification of solid particles:a review[J].Chemical Engineering andProcessing:Process Intensification,2005,44(2):279-285.]。主要采用重力场或离心力场，并通过气固之间的曳力，对不同粒径或密度的颗粒进行分离。其分离过程仍然存在着颗粒分离效率不高的问题，主要原因是在分级器中颗粒群未充分分散，颗粒之间的碰撞较为剧烈，从而降低了分级器的分离效果。

发明内容