[其他]產生熱流態化氣體的方法和設備

無效

• 申請號: 87107838
• 申請日: 1987-10-15
• 公開（公告）號: CN87107838A
• 公開（公告）日: 1988-08-17
• 發明（設計）人: 喬納森·瓊·金;維沃納塞恩·文卡特斯韋登;倫道夫·庫杰韋
• 申請（專利權）人: 肯納科特公司
• 主分類號: B01J8/24
• 分類號: B01J8/24;C01F7/00
• 代理公司: 中國專利代理有限公司
• 代理人: 楊松堅

本發明是一種改進的、用于生產材料處理所需的熱流態化氣體的方法和設備。該方法和設備特別適用于將氧化鋁和碳集料轉化成高純、超細氮化鋁粉末的熱氮氣的連續反應。

目前已知的使一種氣體和細粒固體反應的方法是流化床反應器。在該反應器中，氣體由反應器的底部通入並向上移動使從反應器頂部進入的細粒物料或集料流態化。但當要求熱的流態化氣體時，例如當使氧化鋁和碳與氮反應生成氮化鋁時，現有技術的流化床反應器和方法具有某些缺點。為得到被加熱的流態化氣體以便進行處理，該氣體在反應室時必須有適當的溫度。在反應室中獲得合適的氣體溫度的方法有兩種。一種方法是外部加熱氣體而在反應器中不發生加熱。第二種方法是內部加熱氣體。兩種方法都具有某些缺點。

由于輸送熱氣體方面的問題，將氣體在其進入流化床反應器之前預加熱到高溫（1000℃以上）是很困難的。實際上，將流態化氣體預熱至1500℃或更高，工業上尚未實踐。另一方面，如果該氣體不經預熱，而代之以在反應器內部加熱，則未充分加熱的氣體可使反應停止，這是在工藝涉及吸熱反應時的一個嚴重問題。在反應室內部將氣體加熱尚不能完全使人滿意，這主要是由于在連續反應中保持穩定的高溫比較困難。

現有技術的難題可用一種設備得到解決，該設備將流態化氣體在到達反應區之前在設備內部預熱。產生熱流態化氣體的方法和設備描述于下。該設備包括一個流態化床反應器，其中要處理的細粒物料在反應室頂部加入。流態化氣體通過管道也從反應室頂部送入並在管道內向下運動。流態化氣體在和固體反應物接觸前于此處被預熱，並在進入反應室之前被加熱至所需的反應溫度。這有助于在氣體和集料之間保持穩定的溫度以便更好地控制產品質量。既然排出氣體通過逆流傳熱也起到了將進入的流態化氣體預熱的功能，故本發明可有效地利用能量。該流態化氣體被加熱到並保持在高達2000℃的恒定溫度。

因此，本發明的目的之一是提供在反應室內部于可控的溫度下使流態化氣體預熱的方法和設備。

本發明的另一個目的是提供一種于高達2000℃的可控溫度下將熱流態化氣體預熱以處理耐熱材料的方法和設備，這在以前是不可能的。

本發明的再一個目的是提供連續預熱流態化氣體以處理耐熱材料的方法和設備，其可使氣體在該設備內預熱並在反應室中將氣體維持在一可控制的溫度下。

本發明的另一個目的是提供一種用于制備高純、超細氮化鋁粉末的熱流態化氣體的連續預熱方法和設備。

本發明還有一個目的是保持流化床反應器的結構完整，既使是在制備耐熱材料所需的高溫下。

本發明的上述和其他目的將根據以下的詳細說明及附圖進行進一步的描述，在附圖中，相同的符號表示不同圖形中的相同單元。

圖1是本發明的流化床反應器的縱剖面圖（重量剖面圖）;

圖2是本發明的流化床反應器泡罩的平面圖;以及

圖3是本發明的流化床反應器的泡罩的縱剖面圖。

如圖1所示，本發明的流化床反應器1包括一個反應爐50，該爐依次由三個彼此相耦合的室組成。下部爐室8，即反應室，是一具有封閉的底部和經機加工的頂部的圓筒形石墨管。中間爐室12是一圓筒形石墨管，該管的底部和頂部經機加工以與下部爐室8和上部爐室30牢固地套筒配合。上部爐室30是一個兩端經機加工以獲得套筒配合的圓筒形石墨管。整個爐子是由四根鋼柱46支承。全部金屬部件均與下面將要提到的感應線圈15保持一安全距離。

熱輸入是由圍在下部爐室8周圍的37匝感應線圈15所提供，它使感受器11被加熱。該感受器是一個具有開口底部和開口頂部的長石墨圓筒，位于感應線圈15和下部爐室8之間的夾壁空間內。絕熱體5最好選用契馬黑碳粉，並將其設置在感應線圈15和感受器11之間的空間內。碳墊圈17用作感應線圈15頂部周圍的絕熱體。木板9設置在感應線圈15的側面遠離感受器11以支承感應線圈15並保持其就位。為進行有效的加熱，炭黑7在反應器1中提供了一個附加絕熱體源。操作時，感受器11從感應線圈15感生或吸收能量並通過幅射使下部室8加熱。而且一但第一道爐壁破壞，感受器11便充當第二道爐壁。由于具有研磨性的集料會侵蝕反應室的壁，所以在實施這一類型的工藝時爐壁破壞是常見的。爐壁的破壞可引起熱量遺失，這可使在場的工作人員受傷，甚至可能引起爆炸，損壞反應器，周圍的設備及嚴重損傷人身。

流化床43置于下部爐室8中。當流化床反應器1在正常狀態下工作時，流化床就橫跨在感應圈15的中部。