[发明专利]进行放热或吸热反应的装置和方法

权利要求书

1.进行放热或吸热反应的装置，其包括：包括有壁的外壳、顶和底的反应器，所述反应是在至少一种气体和至少一种破碎固体物料间的反应，所述设备还包括：

(a)至少一种输入破碎固体物料的设备和至少一种向所述反应器外壳内输入流化气体的设备，破碎固体物料和流化气分别引入的流速应使气体速度大于破碎固体物料的速度，如4-12m/s，以使破碎固体物料被气流带走，这样就定义了一种快速流化床；能将到达反应器顶部的反应气体和破碎固体物料的混合物输送到分离机构的设备；排放反应产生的气体的设备；将来自分离机构的破碎固体物料再循环到反应器底部的设备；所述反应器包括具有顶和底的包括快速流化床(F1)的下部区(I)，和具有顶和底的位于下部区(I)之上并且横截面为S2的上部区(II)；和

(b)使另外的流化气以0.3m/s-2.5m/s的慢速度向上流动的设备，这样就定义了一种稠密流化床，以使破碎固体物料基本保留在此床中，所述稠密流化床与下部区(I)的顶相邻，并从此横向分离，并且其被设置与至少一部分反应器外壳的所述壁相邻，并同时接收来自与其相邻的下部区顶部的破碎固体物料和从上部区(II)沿其壁的所述部分落下的颗粒物料；所述装置还包括至少一种将来自所述稠密流化床区的破碎固体物料重新喷向下部区(I)底部的设备；

该装置的特征在于所述装置还包括在所述上部区(II)中的快速流化床F2，并且所述横截面S2与处在稠密流化床区的下部区(I)的横截面S1的比例(S2/S1)为1.20-2.0。

2.根据权利要求1的装置，其特征在于在上部区内的所述快速流化床F2是在所述下部区中的所述快速流化床F1的延续部分，并且所述快速流化床F2和F1分别延伸到整个上部区和下部区。

3.根据权利要求1或2的装置，其特征在于下部区(I)在快速流化床条件下操作，流化气体在空负载和满负载时的平均上升速度为4.8m/s到12m/s，该区域的高度应使气体在所述下部区域的停留时间为0.25-4秒。

4.根据权利要求1或2的装置，其特征在于上部区(II)在快速流化床条件下操作，在空负载和满负载的情况下，流化气体的上升速度V为4-10m/s，所述速度与在下部区的流化气速度之比为1/2到1/1.2，该区的高度应使流化气在满负载时的停留时间为2-10秒，反应器上部区顶部的浓度P不低于2kg/m³。

5.根据权利要求1或2的装置，其特征在于稠密流化床在空负载和满负载时的上升气流速度为0.3-2.5m/s的条件下操作，并且从在稠密流化床条件下操作的区域重新喷射破碎固体物料的速度大于：

q＝P×V×S2

6.根据权利要求1或2的装置，其特征在于其包括在稠密流化床条件下操作的多个区域(14A，14B，14C，14D)，它们基本设置在相同水平，优选围绕一中心空间呈角形分布。

7.根据权利要求1或2的装置，其特征在于在其稠密流化床区中包括热交换元件(26，27，28，29)以与要蒸发和/或加热的流体交换热量。

8.根据权利要求1或2的装置，其特征在于它包括从稠密流化床的一个或多个室中抽出一部分可调节的破碎固体物料的设备。

9.根据权利要求7的装置，其特征在于其包括通过控制至少一个稠密流化床的至少一部分的流化来调节反应器的温度的设备。

10.根据权利要求1或2的装置，其特征在于在快速循环流化床条件下操作的上部区的壁中，其包括与要蒸发和/或加热的流体交换热量的设备。

11.根据权利要求1或2的装置，其特征在于它在快速循环流化床条件下操作的下部区域下方的栅格下有喷射流化气体的喷嘴，并且在该下部区域的不同高度上有气体喷嘴(10，11，12，)。

12.权利要求1-11之任一所述的装置用于含碳物料的燃烧。

13.在反应器中使至少一种气体与至少一种破碎的固体物料间进行放热或吸热反应的方法，该反应器包括至少一个输入破碎的固体物料的设备(9)，至少一个输入反应和流态化气体的设备(8)，破碎固体物料和流态化气体各自的引入流量应使其能够让气体和破碎的固体物料在反应器中产生快速向上流动，将到达反应器顶部的反应气体和破碎的固体物料的混合物输送到分离机构(1A)的设备，将反应产生的气体排放的设备(1B)以及将破碎固体物料从分离机构循环到反应器底部的设备(1C)，该方法的特征在于其步骤包括：

a)在反应器的下部区域(I)用流态化气体以其在空负载和满负载情况下的平均上升速度建立快速流化床，该平均上升速度范围为4.8-12m/s，而该区域的高度使气体经过该下部区域的停留时间范围达到0.25-4s；

b)在截面S2的上部区域用流态化气体以其在空负载和满负载情况下的上升速度V建立快速流化床，该上升速度范围为4-10m/s，而该速度与流态化气体在所说下部区域中的速度之比为1/2至1/.2，并且该区域高度使流态化气体在满负载情况下经过该区域的停留时间范围达到2-10s，而且在反应器上部区域顶部的浓度P不低于2kg/m³；以及

c)在与该下部区域顶部邻近并且与其分开的区域(13)中用在空负载和满负载情况下向上流动速度范围为0.3-2.5m/s的流态气体建立稠密流化床，该区域的设置应使其能够接收从所说下部区域的邻近顶部向上流动的破碎固体物料以及从所说上部区域沿其至少一个壁落下的破碎固体物料；

d)将破碎固体物料从所说的稠密流化床区域重新喷向所说的在快速流化床条件下操作的下部区域的底部，从所说的在稠密的流化床条件下操作的区域重新喷射的破碎的固体物料流量大于下式值q；

    q＝P×V×S2