[其他]流化床反應器新型復合內構件

在審

• 申請號: 101985000000040
• 申請日: 1985-04-01
• 公開（公告）號: CN85100040B
• 公開（公告）日: 1986-12-17
• 發明（設計）人: 金涌;張禮;汪展文;俞芷青
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 代理公司: 清華大學專利事務所
• 代理人: 穆湘容

流化床反應器新型復合內構件屬流化床反應器　（特別是流化床催化反應器）中用以改善流化質量的內構件。發明為檔板與垂直構件有機溶合在一起的復合型構件，它與水進水出（汽化率１０％左右）的換熱系統相配合，并通過構件在床內的合理分布以及構件上設置狹縫、吹氣孔及隔板的方法，避免了流化床內“氣墊”“氣節”的出現，改善了流化質量，并保留了垂直構件便于放大設計的特點。

本發明涉及在流化床反應器（特別是流化床催化反應器）中用以改善流化質量的內構件。

流化質量是流化床反應器性能優劣的主要標志，直接影響到生產強度和產品質量，流化床中設置內構件，可以達到抑制氣泡聚并長大或破碎更新氣泡的目的。

國外一般采用兼作換熱管用的垂直管束為內構件，并推薦以當量直徑為放大控制指標。（國井大藏，列文斯比爾著《流態化工程》，國內刊物上先后發表文章（《化學工程》）1973、1，1974、1及中日流態化1982年會議論文集），介紹了百葉窗形水平擋板構件，它與換熱管配合使用，可理解為將水平擋板與垂直管束簡單加和組成的復合構件，正在國內廣為應用。以上兩種構件的共同缺點是只能在較低空床表觀氣速下操作，當氣速提高到一定數值時，在水平擋板下面出現含有少量顆粒的“氣墊”，而在垂直管束間相應出現“氣節”。“氣墊”及“氣節”的存在，造成流化質量及相間傳熱傳質的嚴重惡化，從而限制了流化床反應器的生產強度，此外，水平擋板還具有嚴重的放大效應，阻礙了在新工藝中的開發應用。

1984年本發明人開發了一種水平形構件與垂直形構件有機地溶合在一起的復合構件-塔形構件（化工學報，NO2，P.117，1980），它不僅具有水平擋板破碎更新氣泡的能力，同時具有垂直管束利用當量直徑放大的性能，在結構設計上將水平與垂直構件有機地溶合在一起，在垂直形構件上設置了一系列的狹縫、吹氣孔及隔板，更好地避免了“氣墊”“氣節”的出現。達到改善流化質量的目的。塔形構件流化床在苯酐生產中已取得明顯經濟效益，與國外先進水平對比見附表。

但塔形構件只適用于換熱系統為水進汽出（汽化率為90%以上）的流化床，對于換熱系統為水進水出（汽化率10%左右）的U形管換熱裝置的流化床，由于U形管束密集，不宜采用塔形構件，為此需開發一種與之相適應的復合內構件。

本發明是一種屋脊形內構件，它是以換熱用的垂直管束作為構件的垂直部分，以縱斷面呈倒置漏斗形的擋板-屋脊形擋板為水平部件，水平部件與垂直部件組成構件的整體。屋脊形擋板上設置有狹縫、吹氣孔及隔板，達到更好地破碎氣泡的效果。

圖1是屋脊形構件的立體示意圖。該構件以換熱用垂直管束〔5〕作為構件的垂直部件，它不僅起著使氣泡的空間分布均勻，減少氣泡向床中心集中的作用，同時也作為構件其余部分的支撐。氣泡在上升過程中，被縱斷面呈倒置漏斗形的擋板-屋脊形板〔2〕所收集，在吸入過程中被屋脊形板的齒形邊緣及留有的狹縫〔7〕所破碎。氣泡尾渦〔8〕中夾帶的固體顆粒則由狹縫〔7〕及板上的吹氣孔〔1〕向構件兩側噴出，返回乳相。由于狹縫設有導向檐板〔9〕其方向交錯排布所以顆粒向兩側噴射是交錯進行的。隔板〔6〕的作用在于將屋脊形板下的空間隔成小室，防止因屋脊形板水平度偏差較大時，形成氣泡向一側集中現象。圖中箭頭〔3〕表示固體顆粒噴射方向，箭頭〔4〕則表示氣泡上升運動方向。由圖1可見，屋脊形構件采用每一對屋脊形板構成一組，各組之間相互交錯配置，上下兩組構成一個單元，在床內按均勻方案布置，避免了在床層中出現空隙，保證氣泡的均布。屋脊形構件可采取在反應器中組裝，然后一次吊裝的安裝方案。本發明介紹的屋脊形構件還具有結構簡單、易于加工和安裝、不易變形等優點。

以上各種部件的相互配置作用，完全符合預期的設想。對冷模試驗的大量數據進行了整理歸納，表明本構件用于氣-固流化床反應器后，可使流化床由鼓泡流化提前轉向湍動流化，這一結論為工業應用可獲得顯著效果提供了理論上的解釋和依據。

工程放大中，尺寸放大及相互配合關系遵循下面給定的放大控制指標，即可消除或減小放大效應。

1.當量直徑D_e

De=4×單元床高的體積/每個重復單元床高內構件總浸潤面積

＝100～200mm

2.開孔率