一种新型高效流化床反应器制造技术

一种新型高效流化床反应器，该反应器包含风帽式喷嘴及具有该类型喷嘴的气体分布板。所述风帽式喷嘴由中心基体进气管和风帽组合而成，中心基体进气管由实心段和空心段组成，实心段的顶部侧壁上开有均匀布置的导流孔，实心段与空心段的直径差形成了平台，风帽通过中心开孔穿过中心基体进气管的实心段并被放置于平台上，从而形成环形的向下流动的流道空间。风帽和中心基体进气管及密封垫片组装后，风帽上方、中心管顶部实心段通过外螺纹拧有紧固用螺栓。本实用新型专利技术明风帽式喷嘴气体分布板的结构能够改善气固流化床反应器中的气体分布效果和气固接触状态，从而提升反应器内的传质传热速率，将反应器的转化效率提升至30%以上。将反应器的转化效率提升至30%以上。将反应器的转化效率提升至30%以上。

【技术实现步骤摘要】
一种新型高效流化床反应器


[0001]本技术涉及工业气固流化床反应器领域，更具体的，涉及一种带有风帽式喷嘴气体分布板的新型高效流化床反应器。

技术介绍

[0002]气固流化床反应器中，影响反应转化率的关键因素之一就是气固接触状态，而进料气体的分布情况高度影响着反应器的流化状态，且流化状态和气固接触状态又高度相关。因此，在反应器内所发生的化学反应的热力学平衡极限范围内，从反应动力学的角度去提升反应转化率，改善气体分布、改善流化状态从而改善气固接触状态是一个极为可行的方向和突破口。
[0003]流化床反应器进料气体的分布状态主要由分布板而定，而分布板上气体的流动形式，依据分布板上所采用的喷嘴形式的不同，主要有3种：直通向上式、侧喷喷嘴式及下喷风帽式。其中下喷风帽式以其较好的气体分布均匀性，能够及时将分布板上的固体颗粒吹扫带走等明显优势而被业内关注与广泛使用。尤其是将分布板上的固体颗粒吹扫带走这一点，明显区别于直通向上式流道分布板，后者分布板上必定存在无法被直接流化的固体颗粒而造成流化死区，是极为明显的缺点。向下流动的流道设计，在一定的工况下，甚至能在分布板表面上形成一层气体薄膜，从而更为彻底的将所有颗粒流化起来，杜绝分布板上流化死区的存在。
[0004]风帽式喷嘴因其显著的优点而被广泛的使用，然而，根据大型工业装置的实际运行反馈来看，风帽式喷嘴相较于直通向上式的流道，在反应转化率方面确实有提升，尤其是在装置刚开车的一段时间内；但是，在开车一段时间后，现有结构型式的风帽式喷嘴大多出现了运行问题，尤其是在应用鼓泡流化技术的行业内，如多晶硅冷氢化流化床反应器中。问题主要包括：喷嘴堵塞、倒塌、吹脱、分布板破损、破裂，乃至反应器筒壁磨损等较为严重的运行问题，最后甚至出现反应器筒壁的直接磨穿等高度威胁人身安全的运行问题。
[0005]从所出现过的问题汇总分析及结合各方面的经验的系统总结来看，出现上述问题的根本原因是分布板上所采用的风帽式喷嘴的设计的不合理所导致，如流道形式、阻力区尺寸、流道尺寸、材料壁厚、紧固方式等各方面设计因素。
[0006]受现有技术限制，市场上的流化床反应器普遍的转化率均在29%以下，必须加以改进。

技术实现思路

[0007]本技术的主要目的是现有的风帽式喷嘴存在喷嘴易堵塞、倒塌、吹脱、分布板破损、破裂，乃至反应器筒壁磨损等较为严重的运行问题，设计一种新型高效流化床反应器，重新设计风帽式喷嘴的流道形式、关键尺寸，并设计风帽喷嘴与分布板的固定方式，从而有针对性的解决风帽式喷嘴在气固流化床反应器运行过程中暴露出来的问题，提升反应器的转化率至30%以上。
[0008]本技术的技术方案是：
[0009]一种新型高效流化床反应器，其特征在于，反应器的气体分布板上设置有风帽式喷嘴，该风帽式喷嘴由中心基体进气管和风帽组合而成，所述中心基体进气管包括实心段和空心段；中心基体进气管的实心段直径较空心段小，且外表面存在连接用第一螺纹，实心段与空心段的直径差形成了平台；中心基体进气管的空心段用作进气通道，气道直径10
‑
30mm，其顶部侧壁上开有均匀布置的导流孔。实心段长度70mm以上；空心段长度依据具体的应用场合来综合确定；
[0010]所述空心段外直径根据应用工况调整，宜设置在30
‑
50mm之间；所述实心段的直径比空心段小6
‑
12mm；实心段与空心段的直径差形成了平台，平台宽度6
‑
12mm；
[0011]所述空心段用作风帽式喷嘴的进气通道，气道直径在10
‑
30mm之间，气道的长度至少是气道直径的5倍以上，优选8倍以上；
[0012]所述的空心段进气通道的顶部侧壁上开有均匀布置的导流孔，导流孔数量为4、6、8、10、12等偶数个数，孔径宜在2mm
‑
10mm之间，且开孔方向以一定角度向下倾斜，以减轻对风帽侧壁的冲击，倾斜角度设置范围为5
‑
25
°
；
[0013]所述的风帽式喷嘴的风帽，其中心开孔，孔径比中心基体进气管上部的实心段直径仅大0.1mm；风帽壁厚4
‑
12mm，依据具体的应用场合和气速来综合确定；
[0014]风帽通过上述开孔穿过中心基体进气管的实心段并被放置于前述进气管实心段与空心段交界处的平台之上；从而在风帽和中心基体进气管之间形成环形的向下流动的流道空间；气体从中心基体进气管自下而上进入喷嘴，然后从上部开的导流孔流出，再经此环形通道向下流动至反应器腔体；
[0015]所述的环形通道的宽度按出口设计速度确定，宜设置在5
‑
25mm之间；
[0016]前述进气管实心段与空心段交界处的平台之上有密封垫片，风帽与中心基体进气管之间通过此密封垫片实现密封，防止环形通道中的气体通过风帽与中心进气管之间的缝隙泄露至反应器腔体；
[0017]所述的中心基体进气管、密封垫片和风帽三者组装后，风帽上方、中心管顶部实心段通过第一螺纹拧有紧固螺栓，用以紧固风帽和基体进气管，防止风帽被吹脱；该螺栓与风帽间垫有垫片；
[0018]中心基体进气管的空心段下部，外表面存在两段独立的螺纹：上部的第二螺纹和下部的第三螺纹，所述的两段独立螺纹之间留有退刀槽；第二螺纹长度为40mm；第三螺纹长度至少100mm，且不得低于分布板上底座的高度值；
[0019]上部的第二螺纹用于连接螺栓或带有内螺纹的垫片，用于减轻从环形通道中出来的气体携带固体冲击分布板而带来的磨损情况；如果用垫片，则垫片厚度不得低于3mm；如果用螺栓，则螺栓在起到防冲击的作用的同时，还兼顾有进一步紧固喷嘴的作用，此时螺栓与喷嘴的中心基体进气管或者分布板上的底座之间进行点焊；
[0020]下部的第三螺纹用于连接分布板；
[0021]本技术所述的包含风帽喷嘴的分布板，可以是平板式或圆弧式，板上开孔可以是正方形、同心圆、等边三角形等规律排布方式；所述分布板上开孔处带有底座，底座中心打孔并车有内螺纹，内螺纹长度与底座高度一致；底座高度至少100mm；底座宽度在80
‑
120mm之间，所述的空心段下部的第三螺纹与底座的内螺纹相连接，从而实现喷嘴的安装定
位。
[0022]本技术具有以下有益效果：
[0023]1、本技术对风帽出口的设计，能够保证出口气速最大限度的延长气固接触时间的水平，保证气固接触效果，杜绝分布板上的流化死区，从而总体提升反应器的整体转化率达到30%以上，而普通的流化床反应器在29%以下。
[0024]2、流道尺寸的设计，尤其是对顶部对称开孔尺寸，能够保证流化床反应器中气体通过分布板前后的压降处在合理范围内；过大的尺寸导致压降过小，有可能导致流化失稳，过小的尺寸导致压降过大，消耗动力过多，不利于节能。
[0025]3、流道形式的设计，能够保证反应器中固相不会进入风帽上端，更不会进入中心基体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新型高效流化床反应器，其特征在于，反应器的气体分布板上设置有风帽式喷嘴，该风帽式喷嘴由中心基体进气管和风帽组合而成，所述中心基体进气管包括实心段和空心段；中心基体进气管的实心段直径较空心段小，且外表面存在连接用第一螺纹，实心段与空心段的直径差形成了平台；中心基体进气管的空心段用作进气通道，气道直径10
‑
30mm，其顶部侧壁上开有均匀布置的导流孔。2.根据权利要求1所述的流化床反应器，其特征在于，所述的导流孔数量为4、6、8、10或12个的偶数个数，孔径在2mm
‑
10mm之间；开孔方向向下倾斜，倾斜角度设置范围为5
‑
25
°
，以减轻对风帽侧壁的冲击。3.根据权利要求1所述的流化床反应器，其特征在于，所述的风帽中心设有开孔，孔径比中心基体进气管上部的实心段直径大0.1mm。4.根据权利要求3所述的流化床反应器，其特征在于，风帽通过中心开设的孔穿过中心基体进气管的实心段并被放置于实心段与空心段直径差形成的平台之上，从而在风帽和中心基体进气管之间形成环形的向下流动的环形通道，从导流孔流出的气体经此环形通道向下流动至反应器腔体。5.根据权利要求4所述的流化床反应器，其特征在于，环形通道的宽度按出口设计速度确定，设置在5
‑
25mm之间。6.根据权利要求4所述的流化床反应器，其特征在于，实心段与空心段直径差形成的平台上有密封垫片，风帽与中心...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭宏新，江郡，朱兵成，赵阳，汪芳，吕子婷，
申请(专利权)人：江苏中圣压力容器装备制造有限公司，
类型：新型
国别省市：