[其他]流化床反應器及其操作方法

無效

• 申請號: 86104626
• 申請日: 1986-06-13
• 公開（公告）號: CN86104626A
• 公開（公告）日: 1987-05-27
• 發明（設計）人: 伊杰勒·L·霍爾姆;詹斯·克里斯琴·克勞森
• 申請（專利權）人: 阿爾堡·維爾夫特公司
• 主分類號: B01J8/28
• 分類號: B01J8/28;F23C11/02
• 代理公司: 中國專利代理有限公司
• 代理人: 李曉舒

本發明涉及一種流化床反應器以及該反應器的操作方法。

流化床系統通常用于許多期望在固體顆粒物料與氣體之間有良好接觸的工藝過程中，典型的例子如熱交換過程、多相催化反應和氣固直接反應過程等。近年來，人們對流化床系統在燃燒固體燃料的設備上的應用產生了特殊的興趣。其原因是傳統的燃燒器所帶來的環境問題，因為在這些燃燒器中，要避免所不希望的空氣污染（尤其是由二氧化硫SO₂和氮氧化物NO_x所引起）花費較大，且又復雜。

本發明的方法和反應器，特別適合于燃燒固體燃料的設備，但它們在下述情況，即在需要加熱或冷卻床層物料，包括呈顆粒狀或能夠形成顆粒狀的固體物料與氣體發生放熱或吸熱反應的情況下使用時，也有許多優點。

流化床系統按其流化的程度可分成三種類型，即“沸騰床”型、“湍動床”型和“快速床”型。在前兩種床型中，流化氣體的氣速很低（通常為1-3米/秒），使得反應器內固體顆粒基本上留在床中，因而它們被稱為“慢速床”。在“快速床”中，流化氣體的速度高于（一般大于6米/秒）反應器內固體顆粒的臨界速度，這意味著床層顆粒隨氣流被帶走并被帶到床外。因而在快速床中，床層物料須被再循環，故對這些系統也采用“循環床”這一術語。這些系統的另一特點是物料沿反應器內流動方向呈降密度分布，直至流動狀態可認為是僅有顆粒遷移時為止。

當在燃燒過程中采用有快速流化床或循環床的系統時，至多僅有約5%的顆粒物料為燃料，其余的是惰性物料，特別是沙、灰和硫吸收劑。在這樣一個系統中，有必要冷卻床層顆粒，否則，燃燒的高溫會使這些顆粒燒結。這種冷卻可以通過冷卻反應器壁或在反應器中插入一鍋爐管來實現，如參照美國專利第4084545號。另一可能的辦法是循環顆粒物料在返回反應器前，用一外部顆粒冷卻器冷卻，如參照國際專利合作條約公開說明書PCT/us80/01737號。把這兩種冷卻系統結合在一起也是可行的。但是這些辦法中無一令人滿意，原因是它們很難達到最優操作。當只采用冷卻表面或在反應器中插入鍋爐管時，在反應器截面的徑向上溫度分布不均勻（尤其在采用冷卻反應器壁的情況下），因而將不可能使工藝過程最優化。此外，內冷卻表面的冷卻效應總是恒定的，與系統的其它操作參數無關，因而進行調節的可能性不大，進而使系統最優化的可能性不大。若采用反應器循環物料的外部冷卻，則因為總是有大量所收集的顆粒待冷卻而限制了流化速度。此外，外部冷卻還限制了反應器所能采用的壓力。由于在一定的流化速度下反應器的生產能力隨著壓力的增大而迅速提高，故特別希望有一較高的反應器壓力。

還應進一步認識到，由于循環床有大量的部分惰性部分防火的襯套，故其起動周期相當長。

本發明提供了一種快速流化床反應器的操作方法和一種緊湊的流化床反應器。與前述現有技術的流化床相比，它增大了使工藝過程最優化，包括在加壓下操作的可能性。當本發明用于燃燒過程時，該方法并不僅從傳熱著眼，在脫硫方面尤有特色，而且由于增大了工藝過程最優化的可能性，在燃燒氣體中控制氮氧化物的含量也得以實現。此外，本發明的反應器在起動上也有優點。其它的優點可從下面的描述中看出。

在方法方面，本發明涉及的是一種循環床反應器的操作方法，其中含固體反應物的固體顆粒狀物料被引入反應器的下部，借助于也被引入到反應器下部的含氣體反應物的流化氣體，形成一快速床，未反應的顆粒從反應器的上部移出，再循環到床內。該方法的特征在于反應器內固體顆粒物料的預定一部分，從至少一段低于反應器頂部的床中移出，經過熱處理，然后再循環到至少一段更低的床內。

依照本方法，可以設立任意數目的回路，籍此有可能移出預定量的固體顆粒狀物料，進行冷卻或加熱，再送回到一段或多段更低的床內。這里和下面引用的術語“一部分”應理解為，在任意時間內，比在所討論的床層部分中所含物料的總量少的一個物料量。雖然本發明最重要的應用領域是燃燒過程，但應理解到，在任何其它的放熱反應中，只要冷卻一部分固體物料和在吸熱反應中，提供一外加熱量，本發明也有可能很好地適用。

作為本發明的方法所述的固體反應物，可采用任何被分散成細小形狀的物料以便于流化。在燃燃過程中，固體反應物將由燃料提供，它一般為煤，包括褐煤或無煙煤，但也可采用其它含碳的物料，如生物物料，垃圾、木料、泥煤和石油焦。燃料的細度不是關鍵性的，一般可從0-40毫米左右，尤其是0-10毫米左右。燃料可以與任何惰性顆粒物料，如沙混合后引入，也可是水懸浮液，如以糊狀或漿狀形式加入。一般，反應器中固體物料的2-5%是燃料，其余是惰性顆粒物料，包括硫吸收劑。