專(zhuān)利名稱(chēng)：氣固流化床復(fù)合內(nèi)構(gòu)件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于化工設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種氣固流化床復(fù)合內(nèi)構(gòu)件以及設(shè)置有 該型內(nèi)構(gòu)件的氣固流化床。
背景技術(shù)：
氣固流化床由于具有良好的傳熱、傳質(zhì)性能以及類(lèi)似于流體的良好顆粒輸送能 力，在工業(yè)上得到了廣泛的應(yīng)用。但是，流化床中由于氣泡的存在，容易造成氣體短路，氣固 間的接觸效率因此降低。同時(shí)，氣泡的存在也造成固體顆粒的嚴(yán)重返混，進(jìn)而引起氣體的二 次返混，造成氣固兩相在流化床中的停留時(shí)間分布很不均勻，嚴(yán)重偏離活塞流。對(duì)于連續(xù)操 作的化學(xué)反應(yīng)器，這些將會(huì)顯著降低反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率和反應(yīng)產(chǎn)物的選擇性。為改善上述氣固流化床中存在的一些固有缺點(diǎn)，添加內(nèi)構(gòu)件是通常采用的一種方 式。合理添加內(nèi)構(gòu)件可以強(qiáng)化氣泡破碎和抑制氣泡聚并，提高流化質(zhì)量，改善氣固接觸效 果；同時(shí)，還可以有效抑制氣體和固體顆粒的返混，改善氣固相的停留時(shí)間分布。目前國(guó)內(nèi)外已報(bào)道的流化床內(nèi)構(gòu)件主要有水平構(gòu)件、垂直構(gòu)件以及復(fù)合構(gòu)件三類(lèi) 形式。常見(jiàn)的水平構(gòu)件形式有多孔板、單旋或多旋導(dǎo)向內(nèi)構(gòu)件等，這類(lèi)構(gòu)件一般適于在 氣速較低的流化床中使用，當(dāng)氣速超過(guò)一定程度后，水平構(gòu)件下方會(huì)出現(xiàn)大量?jī)H含少量顆 粒的“氣墊”。“氣墊”的出現(xiàn)會(huì)顯著降低流化床的空間利用率，對(duì)傳熱和傳質(zhì)會(huì)產(chǎn)生不利影 響。垂直構(gòu)件一般為垂直設(shè)置的管束、翅片管和平板等。采用垂直構(gòu)件的流化床雖然 不會(huì)出現(xiàn)“氣墊”，但是有時(shí)會(huì)出現(xiàn)粘附在垂直構(gòu)件上的“氣節(jié)”，“氣節(jié)”對(duì)傳熱傳質(zhì)多是不 利的。另外，與水平構(gòu)件相比，垂直構(gòu)件對(duì)傳質(zhì)的改善以及對(duì)返混的抑制能力相差較大。復(fù)合構(gòu)件結(jié)合了水平和垂直構(gòu)件的優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)合理的設(shè)計(jì)，可同時(shí)消除這兩類(lèi)構(gòu) 件存在的缺點(diǎn)。近些年來(lái)，復(fù)合構(gòu)件已經(jīng)獲得了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。CN 85100040A提出了一種復(fù)合內(nèi)構(gòu)件，有塔形和脊形兩種型式，該型內(nèi)構(gòu)件據(jù)稱(chēng) 是融合了水平擋板內(nèi)構(gòu)件和垂直內(nèi)構(gòu)件的優(yōu)點(diǎn)，并可消除“氣墊”和“氣節(jié)”的出現(xiàn)，并可方 便的進(jìn)行工業(yè)放大。但根據(jù)該專(zhuān)利文件的描述可以看出，該型內(nèi)構(gòu)件由于結(jié)構(gòu)過(guò)于復(fù)雜，不 便于安裝和制造。CN 100534602C提出了一種多層格柵式內(nèi)構(gòu)件，包含至少兩層水平格柵，每層格 柵由多個(gè)平行流動(dòng)區(qū)域組成，每個(gè)流動(dòng)區(qū)域內(nèi)設(shè)置一系列與水平方向呈同一角度的導(dǎo)流葉 片，而相鄰流動(dòng)區(qū)域內(nèi)的導(dǎo)流葉片的設(shè)置方向相反，從而使氣固兩相產(chǎn)生交錯(cuò)流動(dòng)。而上下 相鄰兩層水平格柵中相對(duì)應(yīng)的流動(dòng)區(qū)域內(nèi)的導(dǎo)流葉片互為反向設(shè)置，使氣固兩相在垂直方 向上形成“之”字形流動(dòng)。該型構(gòu)件具有更好的氣固接觸效果，可顯著抑制氣固相的返混， 且很容易制造、組裝和檢修。但是，這種內(nèi)構(gòu)件在較高的操作氣速下，尤其是在高氣速的湍 動(dòng)流化床中，其下方仍可能產(chǎn)生“氣墊”，對(duì)氣固接觸效果不利。另外，該型構(gòu)件的設(shè)計(jì)和流 化床的操作參數(shù)(如表觀氣速和顆粒質(zhì)量流量)是嚴(yán)格匹配的，當(dāng)裝置操作條件變化時(shí)，尤其是表觀氣速和顆粒質(zhì)量流率顯著增大時(shí)，必須重新設(shè)計(jì)和制造新的格柵構(gòu)件。另一方面， 由于換熱、顆粒捕集及其他原因，很多工業(yè)流化床裝置中都存在許多換熱管、料腿以及氣體 管路等輔件，這些輔件的存在往往會(huì)對(duì)這型格柵內(nèi)構(gòu)件的安裝造成很多不便。例如，由于這 些輔件的存在，格柵層往往不能安裝在最理想的軸向位置上。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種可適用于更寬操作域、更方便安裝和改造的新型 結(jié)構(gòu)的復(fù)合內(nèi)構(gòu)件，以在維持高效氣固傳質(zhì)效率、低氣固相返混率的基礎(chǔ)上，使內(nèi)構(gòu)件可適 用于更高的操作氣速和顆粒質(zhì)量流率，增加內(nèi)構(gòu)件的操作范圍。本發(fā)明的另一目的在于提供設(shè)置了所述復(fù)合內(nèi)構(gòu)件的流化床。本發(fā)明首先提供了一種用于氣固流化床的復(fù)合內(nèi)構(gòu)件，該內(nèi)構(gòu)件由多個(gè)豎直平行 排布的構(gòu)件組單元構(gòu)成，每個(gè)構(gòu)件組單元均包括一個(gè)豎直構(gòu)件(例如豎直的板條、桿或管 等)，該豎直構(gòu)件的兩側(cè)分別設(shè)置有多片與豎直構(gòu)件呈一定傾斜角度的導(dǎo)流葉片。沿豎直構(gòu) 件高度方向，同側(cè)上下相鄰的兩個(gè)導(dǎo)流葉片的傾斜方向相反，使氣固兩相介質(zhì)在通過(guò)該內(nèi) 構(gòu)件時(shí)形成“之”字形流動(dòng)；并且，同一高度上豎直構(gòu)件兩側(cè)設(shè)置兩片基本對(duì)稱(chēng)的導(dǎo)流葉片， 其傾斜方向也相反，使氣固兩相介質(zhì)在通過(guò)這兩個(gè)葉片時(shí)形成交錯(cuò)流動(dòng)。本發(fā)明的內(nèi)構(gòu)件不僅可以有效提高流化床中氣固間的接觸效果和抑制氣固相的 返混，而且可適用于更寬的操作域，在流化床中布置更靈活，更方便安裝、檢修和改造。本發(fā)明中，“傾斜方向相反”是指兩個(gè)導(dǎo)流葉片交叉設(shè)置，但與水平方向的銳角夾 角都相等。根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方案，本發(fā)明的內(nèi)構(gòu)件中，所述導(dǎo)流葉片與水平方向銳角 夾角為30 75°，導(dǎo)流葉片的垂直高度為20 250mm，導(dǎo)流葉片自身的水平跨度20 200mm，導(dǎo)流葉片的厚度為3 20mm。上下相鄰兩對(duì)的導(dǎo)流葉片間距(上部葉片底邊與下部 葉片頂邊的垂直距離)為0. 5 10倍的導(dǎo)流葉片垂直高度。根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方案，本發(fā)明的內(nèi)構(gòu)件中，所述豎直構(gòu)件寬度等于或小于 導(dǎo)流葉片水平跨度。根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方案，本發(fā)明的內(nèi)構(gòu)件中，所述豎直構(gòu)件同一高度上兩側(cè) 的兩個(gè)導(dǎo)流葉片的尺寸相同。根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方案，本發(fā)明的內(nèi)構(gòu)件中，每一構(gòu)件組單元的導(dǎo)流葉片與 相鄰構(gòu)件組單元的最近的同向傾斜的導(dǎo)流葉片之間的間距為20 250mm。根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方案，本發(fā)明的內(nèi)構(gòu)件中，所述多個(gè)構(gòu)件組單元的同一高 度位置上的導(dǎo)流葉片經(jīng)過(guò)沿水平方向排布，在流化床內(nèi)形成多層導(dǎo)流葉片層，每一導(dǎo)流葉 片層包含多個(gè)平行的流動(dòng)區(qū)域，每個(gè)流動(dòng)區(qū)域中導(dǎo)流葉片的傾斜方向相同，而與相鄰流動(dòng) 區(qū)域中導(dǎo)流葉片的傾斜方向則恰好相反，通過(guò)這樣的內(nèi)構(gòu)件設(shè)置方法，使氣固兩相在流過(guò) 導(dǎo)流葉片層時(shí)產(chǎn)生在多個(gè)平行區(qū)域間的交叉流動(dòng)。更具體地，所述流動(dòng)區(qū)域?qū)挾瓤傻扔诨?略大于導(dǎo)流葉片自身的水平寬度，例如為20 300mm，同一流動(dòng)區(qū)域內(nèi)相鄰葉片的垂直間 距為20 250mm。根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方案，本發(fā)明的內(nèi)構(gòu)件中，所述豎直構(gòu)件為豎直支撐板、豎 直支撐桿或豎直支撐管，所述多個(gè)導(dǎo)流葉片通過(guò)焊接或一體成型的方式與豎直構(gòu)件固定在一起。根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方案，本發(fā)明的內(nèi)構(gòu)件中，所述豎直構(gòu)件為流化床內(nèi)的豎 直換熱管，所述多個(gè)導(dǎo)流葉片是與該換熱管直接焊接在一起。本發(fā)明還提供了所述的內(nèi)構(gòu)件在氣固流化床反應(yīng)中提高氣固接觸效率和/或抑 制顆粒返混中的應(yīng)用。該內(nèi)構(gòu)件可有效提高流化床中氣固間的接觸效果和抑制氣固相的返混。本發(fā)明還提供了一種氣固流化床，該流化床內(nèi)設(shè)置有多個(gè)本發(fā)明所述的內(nèi)構(gòu)件。根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方案，本發(fā)明的流化床中，所述內(nèi)構(gòu)件的固定方式可以是， 在所述內(nèi)構(gòu)件豎直構(gòu)件的頂部、底部或中部高度上設(shè)置有橫跨整個(gè)流化床橫截面的橫梁 層，通過(guò)螺栓連接件將內(nèi)構(gòu)件緊固在橫梁上。本發(fā)明的內(nèi)構(gòu)件可適用于多種工業(yè)流化床裝置，尤其適用于需要高效氣固接觸的 流化床裝置，既可以用在低氣速的鼓泡流化床中，也可以用在高氣速的湍動(dòng)流化床中。本發(fā) 明也適用于需要固體顆粒不斷移出的連續(xù)型裝置，用以抑制顆粒返混和改善顆粒在流化床 中的停留時(shí)間分布。該型內(nèi)構(gòu)件不僅可以有效提高流化床中氣固間的接觸效果和抑制氣固 相的返混，而且可適用于更寬的操作域，在實(shí)際工業(yè)流化床中布置更靈活，更方便安裝、檢 修和改造；即使在裝置操作參數(shù)有較大改變時(shí)，也可通過(guò)簡(jiǎn)單調(diào)整內(nèi)構(gòu)件布置就可滿(mǎn)足新 的操作條件，而不需重新設(shè)計(jì)和制造新的內(nèi)構(gòu)件；另外，即使在流化床中具有很多輔件時(shí)， 本發(fā)明的內(nèi)構(gòu)件也可以靈活設(shè)置在最理想的位置，從而以達(dá)到最佳的使用效果。


圖1為本發(fā)明的復(fù)合內(nèi)構(gòu)件的一種具體形式的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2顯示圖1中所示的內(nèi)構(gòu)件的一構(gòu)件組單元的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為圖1所示的內(nèi)構(gòu)件布置在圓形容器中的的示意圖(俯視圖)；圖4為沿圖3A-A向的剖面圖(局部正視圖)；圖5顯示圖2所示構(gòu)件組單元的一種固定方法；圖6A和圖6B為本發(fā)明的復(fù)合內(nèi)構(gòu)件的一構(gòu)件組單元的再一種具體形式的結(jié)構(gòu)示 意圖；圖7為本發(fā)明的復(fù)合內(nèi)構(gòu)件的一構(gòu)件組單元的另一種具體形式的結(jié)構(gòu)示意圖；圖8為帶有本發(fā)明內(nèi)構(gòu)件和CN 100534602C中所述內(nèi)構(gòu)件的流化床中平均床層空 隙率的對(duì)比；圖9為加入本發(fā)明內(nèi)構(gòu)件和CN 100534602C中所述內(nèi)構(gòu)件后床層顆粒內(nèi)循環(huán)流率 的對(duì)比。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明所提供的流化床復(fù)合內(nèi)構(gòu)件及采用該內(nèi)構(gòu)件的 流化床的特點(diǎn)，但本發(fā)明并不因此而受到任何限制。實(shí)施例一請(qǐng)參見(jiàn)圖1所示，顯示了本實(shí)施例的流化床復(fù)合內(nèi)構(gòu)件的具體結(jié)構(gòu)，該內(nèi)構(gòu)件由 多個(gè)豎直平行排布的構(gòu)件組單元1(請(qǐng)結(jié)合參見(jiàn)圖2所示)構(gòu)成，每個(gè)構(gòu)件組單元1由一個(gè)豎直支撐板10和多個(gè)導(dǎo)流葉片11、12、13…組成，所述多個(gè)導(dǎo)流葉片通過(guò)適當(dāng)連接方式，如 焊接等，與支撐板連接在一起，且分布在導(dǎo)流葉片兩側(cè)上，與豎直支撐板高度方向呈傾斜角 度設(shè)置。如圖2所示，其中導(dǎo)流葉片11和13為同側(cè)上下相鄰的兩片導(dǎo)流葉片，這兩片導(dǎo)流 葉片與豎直支撐板10的傾斜方向相反，使氣固兩相在通過(guò)豎直支撐板同一側(cè)的導(dǎo)流葉片 時(shí)形成“之”字形流動(dòng)，以提高氣固接觸效率。本實(shí)施例的內(nèi)構(gòu)件中，豎直支撐板10兩側(cè)的導(dǎo)流葉片在支撐板10高度方向的位 置上是成對(duì)設(shè)置，例如，圖2中的導(dǎo)流葉片11和導(dǎo)流葉片12為一對(duì)，其尺寸相同，設(shè)置高度 也相同，但葉片的設(shè)置方向則相互交叉(即“相反”)，使氣固兩相介質(zhì)在通過(guò)這兩個(gè)葉片時(shí) 形成交錯(cuò)流動(dòng)。本實(shí)施例中，請(qǐng)結(jié)合參見(jiàn)圖4所示，導(dǎo)流葉片與水平方向銳角傾角θ v為30 75°，葉片的垂直高度隊(duì)為20-250mm，導(dǎo)流葉片的厚度δ v—般為3 20mm，可以是鋼板， 以滿(mǎn)足強(qiáng)度和耐磨要求為宜。豎直支撐板寬度Wp(導(dǎo)流葉片是設(shè)置在豎直支撐板的寬面上， 葉片的寬面與支撐板寬面垂直)應(yīng)等于或小于導(dǎo)流葉片水平跨度Hv/tan( θ ν)，以滿(mǎn)足強(qiáng)度 要求為宜。本實(shí)施例的內(nèi)構(gòu)件在應(yīng)用時(shí)，是將多個(gè)所述的帶有導(dǎo)流葉片的豎直內(nèi)構(gòu)件排列于 流化床內(nèi)。請(qǐng)參見(jiàn)圖1所示，多個(gè)內(nèi)構(gòu)件的同一高度位置上的導(dǎo)流葉片對(duì)經(jīng)過(guò)沿水平方向 排布，從而形成了多層導(dǎo)流葉片層。圖3為圖1所示構(gòu)件布置在圓形容器2中的示意圖，為其中一個(gè)導(dǎo)流葉片層的俯 視圖，顯示了構(gòu)件組在水平方向上的布置方法。圖中每一個(gè)帶傾斜剖面線(xiàn)的方塊代表一個(gè) 傾斜的導(dǎo)流葉片，水平方向上的粗線(xiàn)條代表導(dǎo)流葉片的頂邊，細(xì)線(xiàn)條代表底邊。如圖所示， 布置后所形成的導(dǎo)流葉片層上包含了多個(gè)平行的流動(dòng)區(qū)域，如流動(dòng)區(qū)域I和II。流動(dòng)區(qū)域 寬度Wh優(yōu)選為20 300mm，等于或略大于導(dǎo)流葉片自身的水平寬度(20 200mm)。每個(gè) 流動(dòng)區(qū)域中導(dǎo)流葉片的傾斜方向相同，而與相鄰流動(dòng)區(qū)域中導(dǎo)流葉片的傾斜方向則恰好相 反。例如，圖中所示的流動(dòng)區(qū)域I和II中的導(dǎo)流葉片方向就恰好相反。圖4為沿圖3A-A向(即正視方向)的局部剖面圖，本實(shí)施例中，同一層水平方向 上，同一流動(dòng)區(qū)域內(nèi)相鄰葉片的垂直間距dv為20 250mm。即，多個(gè)帶有導(dǎo)流葉片的豎直 內(nèi)構(gòu)件在排列時(shí)，相鄰內(nèi)構(gòu)件的同向傾斜導(dǎo)流葉片之間的垂直間距為20 250mm。本實(shí)施例中，所述內(nèi)構(gòu)件在流化床中的固定方式可采用如圖5所示的方式，即在 內(nèi)構(gòu)件支撐板頂部、底部或中部幾個(gè)高度上設(shè)置幾層橫跨整個(gè)流化橫截面的固定橫梁3，通 過(guò)螺栓連接件31將構(gòu)件組單元1緊固在橫梁上。水平橫梁間也可適當(dāng)連接一些與之垂直的 固定梁，以滿(mǎn)足橫梁對(duì)剛度的要求。這種固定方式十分方便內(nèi)構(gòu)件的安裝，檢修和改造。本 發(fā)明的內(nèi)構(gòu)件可制成一定標(biāo)準(zhǔn)件，使用的時(shí)候僅需按照裝置的需要截取適當(dāng)?shù)母叨燃纯伞?當(dāng)內(nèi)構(gòu)件使用一段時(shí)間后，某些構(gòu)件出現(xiàn)損壞時(shí)，可以很方便地更換。另外，當(dāng)操作條件改 變時(shí)，需要調(diào)整構(gòu)件組在水平面的排布密度時(shí)，可以通過(guò)增加或減少內(nèi)構(gòu)件的數(shù)量來(lái)達(dá)到 所需的排布密度。實(shí)施例二本實(shí)施例提供了另一種形式的構(gòu)件組單元，其結(jié)構(gòu)請(qǐng)參見(jiàn)圖6A所示，與圖1所示 實(shí)施例的構(gòu)件組單元不同，本實(shí)施例的構(gòu)件組單元由一塊鋼板直接加工而成，從而可以消 除由于焊接缺陷而導(dǎo)致操作時(shí)導(dǎo)流葉片脫落的問(wèn)題。本實(shí)施例的這種形式的構(gòu)件組單元在
6加工時(shí)，需要首先沖壓或切割一塊如圖6B所示的鋼板，該塊鋼板上已初步形成了支撐桿、 導(dǎo)流葉片以及連接支撐桿與導(dǎo)流葉片的連接筋等部件，通過(guò)鈑金方式，將葉片傾斜成所需 的角度后，就形了如圖6A所示的構(gòu)件組單元。實(shí)施例三本實(shí)施例提供了另一種形式的構(gòu)件組單元，其結(jié)構(gòu)請(qǐng)參見(jiàn)圖7所示，該構(gòu)件組單 元的總體結(jié)構(gòu)與實(shí)施例一及實(shí)施例二的構(gòu)件組單元基本相同，但支撐結(jié)構(gòu)為一管狀的支撐 桿，所述導(dǎo)流葉片是直接焊接在支撐桿上。由本實(shí)施例的多個(gè)構(gòu)件組單元組成的復(fù)合內(nèi)構(gòu) 件特別適用于一些需要設(shè)置換熱管的流化床中，利用換熱管作為本發(fā)明內(nèi)構(gòu)件的支撐桿， 這樣既不影響流化床中的換熱，又可以達(dá)到改善氣固相傳質(zhì)效果、抑制氣固相返混的目的。應(yīng)用實(shí)例一本發(fā)明中，在800mm內(nèi)徑的大型冷模實(shí)驗(yàn)流化床中，對(duì)比了本發(fā)明內(nèi)構(gòu)件和CN 100534602C中所述內(nèi)構(gòu)件在氣固接觸效率和顆粒返混抑制兩方面的性能。本發(fā)明的內(nèi)構(gòu)件采用34個(gè)如圖2所示的構(gòu)件組單元，每個(gè)構(gòu)件組單元上焊接4對(duì) 相互交錯(cuò)的導(dǎo)流葉片(豎直支撐構(gòu)件兩側(cè)各四片導(dǎo)流葉片)，導(dǎo)流葉片與水平方向銳角傾 角θ 50 60°，葉片的垂直高度Hv為70mm，導(dǎo)流葉片的厚度δ v為3mm，寬度100mm， 豎直構(gòu)件為長(zhǎng)lm、寬40 50mm、厚8mm的鋼板板條。34個(gè)構(gòu)件組按圖1和圖3所示的排布 方式排列，其中流動(dòng)區(qū)域?qū)挾萕h為100mm。上下相鄰導(dǎo)流葉片層之間的間距(同一豎直構(gòu) 件同側(cè)的上部葉片底邊與相鄰的下部葉片頂邊的垂直距離)凡為120mm。為了保證可比性，CN 100534602C中所述內(nèi)構(gòu)件采用盡可能相同的結(jié)構(gòu)參數(shù)，如保 證相同個(gè)數(shù)的導(dǎo)流葉片，導(dǎo)流葉片的傾角和垂直高度也相同。水平隔板的厚度同樣為8mm， 每層格柵的平行流動(dòng)區(qū)域?qū)挾韧瑯訛?00mm，相鄰兩層格柵垂直高度為120mm。圖8對(duì)比了帶有本發(fā)明內(nèi)構(gòu)件或CN 100534602C中所述內(nèi)構(gòu)件的流化床中的平均 床層空隙率，可以看出，增設(shè)內(nèi)構(gòu)件后，床層空隙率明顯高于無(wú)內(nèi)構(gòu)件床。床層空隙率主要 取決于床層內(nèi)氣泡的停留時(shí)間，氣泡停留時(shí)間越長(zhǎng)，氣泡相的分率越高，反之則越低，床層 空隙率則越小。大氣泡和溝流是流化床中造成氣體停留時(shí)間過(guò)短的主要原因，可以看出，內(nèi) 構(gòu)件的引入對(duì)床層氣泡產(chǎn)生強(qiáng)烈的破碎作用，同時(shí)也有助于氣體在床截面上的均勻分布， 這也是其空隙率顯著高于自由床的原因。當(dāng)表觀氣速低于l.Om/s以下時(shí)，兩種擋板床空隙 率相差不大，帶有本發(fā)明內(nèi)構(gòu)件的流化床空隙率略大于帶有CN 100534602C中所述內(nèi)構(gòu)件 的流化床，這說(shuō)明本發(fā)明內(nèi)構(gòu)件對(duì)氣固接觸的改善效果比CN 100534602C略好一些。當(dāng)表 觀氣速高于l.Om/s以下時(shí)，帶有CN 100534602C中所述內(nèi)構(gòu)件的流化床的空隙率呈現(xiàn)加速 增大的趨勢(shì)，這主要是因?yàn)榇矊訐醢逑路匠霈F(xiàn)氣墊的原因，而帶有本發(fā)明內(nèi)構(gòu)件的流化床 的空隙率則穩(wěn)步增大，說(shuō)明其中并沒(méi)有出現(xiàn)降低床層空間有效利用率的氣墊，也同時(shí)說(shuō)明 在此操作范圍中，本發(fā)明內(nèi)構(gòu)件在改善氣固接觸效果方面要優(yōu)于CN 100534602C。圖9比較了加入本發(fā)明內(nèi)構(gòu)件和CN 100534602C中所述內(nèi)構(gòu)件后床層顆粒內(nèi)循 環(huán)流率的變化，其中Gs,bfb/Gs,■是指擋板流化床中顆粒內(nèi)循環(huán)流率與無(wú)擋板床中的比值。 可以看出，無(wú)論加入哪種內(nèi)構(gòu)件，床層內(nèi)的顆粒內(nèi)循環(huán)流率均有顯著的降低。顆粒內(nèi)循環(huán) 流率大小和床內(nèi)顆粒返混程度直接相關(guān)，顆粒內(nèi)循環(huán)流率越大，說(shuō)明床內(nèi)顆粒返混程度越 強(qiáng)，顆粒在床內(nèi)越接近全返混流動(dòng)。兩種內(nèi)構(gòu)件流化床中顆粒返混流率相近說(shuō)明它們對(duì) 顆粒返混的抑制能力比較接近，相比之下，本發(fā)明內(nèi)構(gòu)件對(duì)顆粒返混的抑制能力略弱于CN100534602C。但是，并不是說(shuō)擋板對(duì)顆粒返混的抑制能力越大越好，很多情況下，過(guò)強(qiáng)的顆 粒返混抑制能力會(huì)導(dǎo)致裝置不能正常操作，因此必須控制適當(dāng)?shù)念w粒返混抑制能力。
本發(fā)明實(shí)施例一、二、三的三種構(gòu)件組單元即可單獨(dú)使用，又可組合使用，并不互 相排斥，可使用于需要高效傳質(zhì)效率的氣固、氣液固流化床中，尤其適用于氣固流化床催化 反應(yīng)中，如催化裂化、烯烴生產(chǎn)、甲醇合成等非均相氣固催化反應(yīng)器中。
權(quán)利要求
一種用于氣固流化床的復(fù)合內(nèi)構(gòu)件，該內(nèi)構(gòu)件由多個(gè)豎直平行排布的構(gòu)件組單元構(gòu)成，每個(gè)構(gòu)件組單元均包括一個(gè)豎直構(gòu)件，該豎直構(gòu)件的兩側(cè)分別設(shè)置有多片與豎直構(gòu)件呈傾斜角度的導(dǎo)流葉片，沿豎直構(gòu)件高度方向，同側(cè)上下相鄰的兩個(gè)導(dǎo)流葉片的傾斜方向相反，使氣固兩相介質(zhì)在通過(guò)該豎直構(gòu)件同一側(cè)的多片導(dǎo)流葉片時(shí)形成“之”字形流動(dòng)；并且，同一高度上豎直構(gòu)件兩側(cè)設(shè)置兩片基本對(duì)稱(chēng)的導(dǎo)流葉片，其傾斜方向也相反，使氣固兩相介質(zhì)在通過(guò)這兩個(gè)葉片時(shí)形成交錯(cuò)流動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)構(gòu)件，其中，所述導(dǎo)流葉片與水平方向銳角夾角為30 75°，導(dǎo)流葉片的垂直高度為20 250mm，導(dǎo)流葉片自身的水平跨度20 200mm，導(dǎo)流葉片 的厚度為3 20mm ；豎直構(gòu)件同一側(cè)的上下相鄰的導(dǎo)流葉片間距為0. 5 10倍的導(dǎo)流葉 片垂直高度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的內(nèi)構(gòu)件，其中，所述豎直構(gòu)件寬度等于或小于導(dǎo)流葉片水平跨度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)構(gòu)件，其中，所述豎直構(gòu)件同一高度上兩側(cè)的兩個(gè)導(dǎo)流葉 片的尺寸相同。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)構(gòu)件，其中，每一構(gòu)件組單元的導(dǎo)流葉片與相鄰構(gòu)件組單 元的最近的同向傾斜導(dǎo)流葉片之間的間距為20 250mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)構(gòu)件，其中，所述多個(gè)構(gòu)件組單元的同一高度位置上的導(dǎo) 流葉片經(jīng)過(guò)沿水平方向排布，在流化床內(nèi)形成多層導(dǎo)流葉片層，每一導(dǎo)流葉片層包含多個(gè) 平行的流動(dòng)區(qū)域，每個(gè)流動(dòng)區(qū)域中導(dǎo)流葉片的傾斜方向相同，而與相鄰流動(dòng)區(qū)域中導(dǎo)流葉 片的傾斜方向則恰好相反，流動(dòng)區(qū)域?qū)挾葹?0 300mm，同一流動(dòng)區(qū)域內(nèi)相鄰葉片的垂直 間距為20 250mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)構(gòu)件，其中，所述豎直構(gòu)件為豎直支撐板、豎直支撐桿或豎 直支撐管，所述多個(gè)導(dǎo)流葉片通過(guò)焊接或一體成型的方式與豎直構(gòu)件固定在一起；或者，所 述豎直構(gòu)件為流化床內(nèi)的豎直換熱管，所述多個(gè)導(dǎo)流葉片是與該換熱管直接焊接在一起。
8.權(quán)利要求1 7任一項(xiàng)所述的內(nèi)構(gòu)件在氣固流化床反應(yīng)中提高氣固接觸效率、抑制 顆粒返混中的應(yīng)用。
9.一種氣固流化床，該流化床內(nèi)設(shè)置有多個(gè)權(quán)利要求1 7任一項(xiàng)所述的內(nèi)構(gòu)件。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的流化床，其中，在所述內(nèi)構(gòu)件豎直構(gòu)件的頂部、底部或中部 高度上設(shè)置有橫跨整個(gè)流化床橫截面的橫梁層，通過(guò)螺栓連接件將內(nèi)構(gòu)件緊固在橫梁上。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于氣固流化床的復(fù)合內(nèi)構(gòu)件，其包括多個(gè)豎直平行排布的構(gòu)件組單元，每個(gè)構(gòu)件組單元均包括一豎直構(gòu)件，兩側(cè)分別設(shè)置有多片傾斜的導(dǎo)流葉片，同側(cè)上下相鄰的兩個(gè)導(dǎo)流葉片的傾斜方向相反，使氣固兩相介質(zhì)在通過(guò)豎直構(gòu)件時(shí)形成“之”字形流動(dòng)；同一高度上豎直構(gòu)件兩側(cè)設(shè)置兩片基本對(duì)稱(chēng)的導(dǎo)流葉片，其傾斜方向也相反，使氣固兩相介質(zhì)在通過(guò)這兩個(gè)葉片時(shí)形成交錯(cuò)流動(dòng)。本發(fā)明的內(nèi)構(gòu)件可有效提高流化床中氣固間的接觸效果和抑制氣固相的返混，且可適用于更寬的操作域，在實(shí)際工業(yè)流化床中布置更靈活，方便安裝、檢修和改造。本發(fā)明還提供了設(shè)置了所述內(nèi)構(gòu)件的氣固流化床。
文檔編號(hào)B01J19/32GK101912753SQ201010252650
公開(kāi)日2010年12月15日 申請(qǐng)日期2010年8月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月13日
發(fā)明者盧春喜, 張永民 申請(qǐng)人:中國(guó)石油大學(xué)(北京)