具有内部再循环流化床的平推流反应器制造技术

反应器包括围闭中空室的外侧壁和底壁，所述中空室包括下部流化床区和上部干区。设置多个入口，用于将至少一种流化介质注射到流化床区中，并且产生回旋流。至少一个进料入口与流化床区连通；并且提供至少一个产物出口，用于从室移除产物，出口与流化床区或者干区连通。反应器具有位于中空室内部的至少一个内部阻隔件，并且至少部分地位于流化床区中。内部阻隔件在流化床区内具有至少一个开口，诸如底流开口，以允许材料从产物区到进料区的内部再循环，从而简化反应器结构。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请要求于2014年6月9日提交的美国临时专利申请No.62/009,486的优先权和权益，其内容通过引用方式并入本文。
本公开涉及平推流流化床反应器，并且具体地，涉及如下的反应器，其中产物区和进料区通过一个或多个底流堰分开，以允许材料从产物区到进料区的内部再循环。本公开还涉及使用这种反应器处理各种颗粒材料的方法。
技术介绍
流化床反应器通常包括部分填充有颗粒物质、诸如砂的处理室。该室的底部被穿孔以允许流化介质、诸如热气体被注射到室中，以流化和加热和/颗粒或与颗粒反应。待处理的颗粒物质通过入口被同时供应到流化床，并且与加热的和/或反应性颗粒和待加热的流化介质混合，并且任选地发生反应。平推流反应器用于需要具有最小回混的反应条件的应用场合中。目前使用的流化床反应器可以是复杂的，并且可包括多个反应器中的多个流化床、用于将处理过的物质从产物区再循环到进料区的外部回路。仍然需要提供比已知的反应器更低的设备成本和/或更低的操作成本的更简单的平推流流化床反应器。
技术实现思路
在一个实施例中，提供了一种反应器，其包括：围闭中空室的外侧壁和底壁，所述中空室包括下部流化床区和上部干区(freeboardzone)；多个流化介质入口，其用于将至少一种流化介质注射到流化床区中，其中流化介质入口适于在流化床区中产生回旋的材料流；至少一个进料入口，其与流化床区连通；至少一个产物出口，其用于从室移除产物，其中至少一个产物出口与流化床区或干区连通；以及至少一个内部阻隔件，其位于中空室内部，并且至少部分地位于流化床区中，其中每个所述内部阻隔件被定位成面向所述回旋流的方向，并且每个所述阻隔件在所述流化床区内具有至少一个开口。在一个实施例中，每个所述阻隔件具有在所述底壁上方间隔开的底部边缘，并且其中所述至少一个开口在所述底壁和所述阻隔件的底部边缘之间包括在所述流化床区内的底流开口。在一个实施例中，外侧壁具有基本上圆筒形的形状，并且具有中心轴线。反应器可还包括基本上圆筒形的内侧壁，并且/或者所述阻隔件中的每个可包括从外侧壁朝向中心轴线径向延伸的平面的板。在一个实施例中，反应器包括所述阻隔件中的一个，并且所述阻隔件位于所述进料入口和所述产物出口之间，以便防止进料入口与产物出口之间的流动短路。例如，进料入口和产物出口都设置在外侧壁中，并且与流化床区连通。在一个实施例中，流化介质入口位于反应器的底壁中，或者流化介质入口位于反应器的外侧壁中，其与下部流化床区连通。例如，流化介质入口包括指向回旋的流体流的方向的气体和/或液体注射器。在一个实施例中，每个所述阻隔件具有位于流化床区上方的顶部边缘。在一个实施例中，反应器包括至少两个所述阻隔件，并且阻隔件延伸贯穿反应器的整个高度，以便将中空室分成至少两个区段，其中，除了通过阻隔件中每一个的至少一个开口提供相邻区段之间的连通之外，还通过阻隔件分离各区段。例如，所述分段的每一个中设置有所述多个流化入口的子组，并且各子组被配置成将不同的流化介质注射到中空室中，并且/或者区段中的每一个包括所述产物出口中的至少一个。在一个实施例中，反应器包括颗粒干燥器，其中外侧壁具有基本上圆筒形的形状，并且具有中心轴线；多个流化介质入口位于底壁中；反应器包括一个所述进料入口，其包括用于待干燥的颗粒固体的入口；反应器包括所述产物出口中的第一产物出口和所述产物出口中的第二产物出口，其中第一产物出口包括用于与流化床区连通的干燥的颗粒固体的出口；并且第二产物出口包括与干区连通的气体出口；反应器包括位于进料入口和产物出口之间的一个所述阻隔件，并且其中阻隔件具有被定位成接近流化床区的顶部的顶部边缘。在一个实施例中，提供了一种用于在颗粒干燥器中干燥湿颗粒固体的方法。该方法包括：将待干燥的所述湿颗粒固体供应到反应器的流化床区中的干燥颗粒的流化床，其中流化床处于升高的温度；将所述流化介质注射到流化床区中，其中流化介质包含热气体；当流化床从进料入口流朝向产物出口流动时，用所述热气体干燥湿颗粒固体；通过产物出口回收干燥的颗粒固体的第一部分；通过允许干燥的颗粒固体的第二部分流动通过所述至少一个开口以与通过所述进料入口进入室的待干燥的所述湿颗粒固体结合，使干燥的颗粒固体的第二部分再循环；以及从所述产物出口排放所述流化介质。在一个实施例中，反应器包括生物质热解装置，其中：外侧壁具有基本上圆筒形的形状，并且具有中心轴线；所述反应器包括两个所述阻隔件，这两个所述阻隔件都延伸贯穿反应器的整个高度，以便将中空室分成用于生物质的热解的第一区段和用于任选地再加热流化床的第二区段，并且其中通过阻隔件的至少一个开口提供第一区段和第二区段之间的连通；多个流化介质入口位于底壁中，其中多个流化入口的第一子组设置在第一区段中，并且多个流化入口的第二子组设置在第二区段中；反应器包括一个所述进料入口，其包括用于生物质和任选惰性颗粒物质的入口，其中进料入口位于第一区段中；反应器包括第一所述产物出口，其包括用于生物碳的出口，其中用于生物碳的出口位于第二区段中，并且与流化床区连通；反应器包括第二所述产物出口，其包括与第一区段中的干区连通的用于第一废气的出口；并且反应器包括第三产物出口，其包括与第二区段中的干区连通的用于第二废气的出口。在一个实施例中，提供了一种用于在生物质热解装置中的热解生物质的方法。该方法包括：通过生物质入口将所述生物质和任选的惰性颗粒物质供应到反应器的流化床区中的颗粒的流化床，其中流化床处于升高的温度；将第一所述流化介质注射到反应器的第一区段中的流化床区中，其中第一流化介质包含空气；从第一区段排放第一废气；使流化床从第一区段流动到第二区段；将第二所述流化介质注射到反应器的第二区段中的流化床区中，其中第二流化介质包含空气；通过产物出口回收生物炭颗粒的第一部分；通过允许热生物碳颗粒的第二部分流动通过至少一个开口以与通过所述进料入口进入室的所述生物质结合，使热生物碳颗粒的第二部分再循环，其任选地具有所述惰性颗粒物质；以及从所述第二区段排放所述第二废气。在一个实施例中，反应器包括金矿焙烧装置，其中：外侧壁具有基本上圆筒形的形状，并且具有中心轴线；反应器包括两个所述阻隔件，两者都延伸贯穿反应器的整个高度，以便将中空室分成用于移除砷物质的第一区段和用于移除碳和硫的第二区段，并且其中通过阻隔件的至少一个开口提供第一区段和第二区段之间的连通；多个流化介质入口位于底壁中，其中所述多个流化入口的第一子组设置在第一区段中，并且所述多个流化入口的第二子组设置在第二区段中；反应器包括一个所述进料入口，其包括用于金的矿石和/或精矿石的入口，其中进料入口位于所述第一区段中；反应器包括第一所述产物出口，其包括用于煅烧产物的出口，其中用于煅烧产物的出口位于第二区段中，并且与流化床区连通；反应器包括第二所述产物出口，其包括与第一区段中的干区连通的用于第一废气的出口；并且反应器包括第三所述产物出口，其包括与第二区段中的干区连通的用于第二废气的出口。在一个实施例中，提供了一种用于在金矿焙烧装置中焙烧金的矿石和/或精矿石的方法。该方法包括：通过进料入口将所述金的矿石和/或精矿石供应到反应器的流化床区中的颗粒流化床，其中流化床处于升高的温度；将第一所述流化介质注射到本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种反应器，其包括：围闭中空室的外侧壁和底壁，所述中空室包括下部流化床区和上部干区；多个流化介质入口，用于将至少一种流化介质注射到流化床区中，其中所述流化介质入口适于在所述流化床区中产生回旋的材料流；至少一个进料入口，所述至少一个进料入口与所述流化床区连通；至少一个产物出口，所述至少一个产物出口用于从所述室移除产物，其中所述至少一个产物出口与所述流化床区或所述干区连通；以及至少一个内部阻隔件，所述至少一个内部阻隔件位于所述中空室内部，并且至少部分地位于所述流化床区中，其中每个所述内部阻隔件被定位成面向所述回旋流的方向，并且每个所述阻隔件在所述流化床区内具有至少一个开口。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.06.09 US 62/009,4861.一种反应器，其包括：围闭中空室的外侧壁和底壁，所述中空室包括下部流化床区和上部干区；多个流化介质入口，用于将至少一种流化介质注射到流化床区中，其中所述流化介质入口适于在所述流化床区中产生回旋的材料流；至少一个进料入口，所述至少一个进料入口与所述流化床区连通；至少一个产物出口，所述至少一个产物出口用于从所述室移除产物，其中所述至少一个产物出口与所述流化床区或所述干区连通；以及至少一个内部阻隔件，所述至少一个内部阻隔件位于所述中空室内部，并且至少部分地位于所述流化床区中，其中每个所述内部阻隔件被定位成面向所述回旋流的方向，并且每个所述阻隔件在所述流化床区内具有至少一个开口。2.根据权利要求1所述的反应器，其中每个所述阻隔件具有在所述底壁上方间隔开的底部边缘，并且其中所述至少一个开口在所述底壁和所述阻隔件的底部边缘之间包括在所述流化床区内的底流开口。3.根据权利要求1或权利要求2所述的反应器，其中所述外侧壁具有基本上圆筒形的形状，并且具有中心轴线。4.根据权利要求1至权利要求3中任一项所述的反应器，其中所述反应器还包括基本上圆筒形的内侧壁。5.根据权利要求3所述的反应器，其中每个所述阻隔件包括从所述外侧壁朝向所述中心轴线径向延伸的平面的板。6.根据权利要求1至权利要求5中任一项所述的反应器，其中所述反应器包括一个所述阻隔件，并且所述阻隔件位于所述进料入口和所述产物出口之间，以便防止所述进料入口与所述产物出口之间的流动短路。7.根据权利要求6所述的反应器，其中所述进料入口和所述产物出口都设置在所述外侧壁中，并且与所述流化床区连通。8.根据权利要求1所述的反应器，其中所述流化介质入口位于所述反应器的所述底壁和/或所述外侧壁中，与所述下部流化床区连通。9.根据权利要求8所述的反应器，其中所述流化介质入口包括指向所述回旋的流体流的方向的气体和/或液体注射器。10.根据权利要求1至权利要求9中任一项所述的反应器，其中每个所述阻隔件具有位于所述流化床区上方的顶部边缘。11.根据权利要求1至权利要求10中任一项所述的反应器，其中所述反应器包括至少两个所述阻隔件，并且其中所述阻隔件延伸贯穿所述反应器的整个高度，以便将所述中空室分成至少两个区段，其中，除了通过所述阻隔件中每一个的至少一个开口提供相邻区段之间的连通之外，所述区段被所述阻隔件分离开。12.根据权利要求11的反应器，其中在所述区段中的每个中设置有所述多个流化入口的子组，并且其中所述子组被配置成将不同的流化介质注射到所述中空室中。13.根据权利要求12述的反应器，其中所述区段中的每个包括至少一个所述产物出口。14.根据权利要求1至权利要求10中任一项所述的反应器，其中所述反应器包括颗粒干燥器，并且其中：所述外侧壁具有基本上圆筒形的形状，并且具有中心轴线；所述多个流化介质入口位于所述底壁中；所述反应器包括一个所述进料入口，所述进料入口包括用于待干燥的颗粒固体的入口；所述反应器包括所述产物出口中的第一产物出口和所述产物出口中的第二产物出口，其中所述第一产物出口包括与所述流化床区连通的用于干燥的颗粒固体的出口；并且所述第二产物出口包括与所述干区连通的气体出口；所述反应器包括位于进料入口和所述产物出口之间的一个所述阻隔件，并且其中所述阻隔件具有邻近所述流化床区的顶部定位的顶部边缘。15.一种用于在根据权利要求14所述的干燥器中干燥湿颗粒固体的方法，其包括：将待干燥的所述湿颗粒固体供应到所述反应器的所述流化床区中的干燥颗粒的流化床，其中所述流化床处于升高的温度；将所述流化介质注射到所述流化床区中，其中所述流化介质包含热气体；当所述流化床从所述进料入口流朝向所述产物出口流动时，用所述热气体干燥所述湿颗粒固体；通过所述产物出口回收所述干燥的颗粒固体的第一部分；通过允许所述干燥的颗粒固体的第二部分流动通过所述至少一个开口以与通过所述进料入口进入所述室的待干燥的所述湿颗粒固体结合，使所述干燥的颗粒固体的第二部分再循环；以及从所述产物出口排放所述流化介质。16.根据权利要求1至权利要求13中任一项所述的反应器，其中所述反应器包括生物质热解装置，并且其中：所述外侧壁具有基本上圆筒形的形状，并且具有中心轴线；所述反应器包括两个所述阻隔件，这两个所述阻隔件都延伸贯穿所述反应器的整个高度，以便将所述中空室分成用于所述生物质的热解的第一区段和用于任选地再加热所述流化床的第二区段，并且其中通过所述阻隔件的所述至少一个开口提供所述第一区段和所述第二区段之间的连通；所述多个流化介质入口位于所述底壁中，其中所述多个流化入口的第一子组设置在所述第一区段中，并且所述多个流化入口的第二子组设置在所述第二区段中；所述反应器包括一个所述进料入口，所述进料入口包括用于生物质和任选惰性颗粒物质的入口，其中所述进料入口位于所述第一区段中；所述反应器包括第一所述产物出口，其包括用于生物碳的出口，其中用于生物碳的所述出口位于所述第二区段中，并且与所述流化床区连通；所述反应器包括第二所述产物出口，其包括与所述第一区段中的所述干区连通的用于第一废气的出口；并且所述反应器包括第三所述产物出口，其包括与所述第二区段中的所述干区连通的用于第二废气的出口。17.一种用于在根据权利要求16所述的装置中热解生物质的方法，其包括：通过所述生物质入口将所述生物质和任选的惰性颗粒物质供应到所述反应器的流化床区中的颗粒的流化床，其中所述流化床处于升高的温度；将第一所述流化介质注射到所述反应器的所述第一区段中的所述流化床区中，其中所述第一流化介质包含空气；从所述第一区段排放所述第一废气；使所述流化床从所述第一区段流动到所述第二区段；将第二所述流化介质注射到所述反应器的所述第二区段中的所述流化床区中，其中所述第二流化介质包含空气；通过所述产物出口回收所述生物炭颗粒的第一部分；通过允许所述热生物碳颗粒的第二部分流动通过所述至少一个开口以与通过所述进料入口进入所述室的所述生物质结合，使所述热生物碳颗粒的所述第二部分再循环，所述热生物碳颗粒的所述第二部分任选地具有所述惰性颗粒物质；以及从所述第二区段排放所述第二废气。18.根据权利要求1至权利要求13中任一项...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·阿德哈姆，C·T·哈里斯，A·柯克林，
申请(专利权)人：哈奇有限公司，
类型：发明
国别省市：加拿大;CA