專利名稱：錐形無壁效應反應器的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種應用于循環(huán)流化床鍋爐、催化裂化反應器及煙氣脫硫塔等領域的無壁效應反應器。
背景技術(shù)：
應用于循環(huán)流化床鍋爐、催化裂化反應器及煙氣脫硫塔等領域的兩相反應器在能源、環(huán)保及化工領域發(fā)揮著重大的作用。目前，上述氣固兩相反應器的主體部分大都采用直筒型設計，即軸向橫截面面積是相等的。在高速氣體流動作用下反應器內(nèi)固體顆粒呈現(xiàn)中心稀、邊壁濃的非均勻分布結(jié)構(gòu)，并且產(chǎn)生附壁效應，顆粒速度在反應器中心較高，沿徑向逐漸降低，在接近反應器邊壁處氣速較小，或顆粒循環(huán)量較大時顆粒以較低的速度向下運動，被稱之為“環(huán)—核”流動模式；同時呈現(xiàn)沿反應器高度方向底部為高濃度顆粒流動，頂部為低濃度顆粒流動。這樣就會導致氣體-顆?；旌闲阅艿?，氣體短路、顆粒返混嚴重，降低反應器的反應效率。

發(fā)明內(nèi)容
為解決現(xiàn)有直筒型反應器主體所存在的氣體-顆?；旌闲阅艿?，氣體短路、顆粒返混嚴重，反應器的反應效率低的問題，進而提供一種錐形無壁效應反應器。本發(fā)明包括反應器主體1、氣體入口2、氣、固混合物入口3和出口4，氣體入口2和氣固混合物入口3位于反應器主體1的底部，出口4位于反應器主體1的頂部，反應器主體1為圓錐臺形。
本發(fā)明所述錐形無壁效應反應器的工作過程如下氣體從底部中心的氣體入口2送入，氣體和固體顆粒混合物從底部兩側(cè)的氣、固混合物入口3送入；在錐形反應器主體1內(nèi)由于壁面由下至上漸縮的作用，徑向速度分量隨傾角的增大而增大，徑向間的氣固擾動作用加強，可加速氣固相間反應，從而提高反應效率；反應后的氣固混合物從頂部出口4輸出。氣、固混合物入口3可從反應器底部的兩側(cè)均勻引入，或者局部若干點引入。出口4可從反應器頂部均勻引出，也可局部若干點引出。
本發(fā)明的反應器主體1采用漸縮流通截面、逐漸增加氣體流速的圓錐臺形，它與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點①可以減小或者消除反應器內(nèi)的“環(huán)—核”流動，減少由于“環(huán)—核”流動所引起的氣體短路、顆粒(如催化劑、石灰石等)返混等現(xiàn)象的發(fā)生，同時，氣體在流動過程中不會產(chǎn)生短路的現(xiàn)象；②增加氣體和顆粒徑向速度分量，使得徑向間的氣固擾動作用加強，可消除附壁效應，消除等截面柱形反應器內(nèi)“環(huán)—核”流動，同時，加速氣固相間反應，提高反應速率；③反應器傾斜的內(nèi)壁可增加顆粒在反應器內(nèi)的停留時間，有利于顆粒在反應器內(nèi)充分的進行反應或燃燒；④可加強氣固接觸、混合、湍動作用實現(xiàn)氣固兩相間的充分反應，有助于氣體與顆粒的混合，大大提高反應效率。對比柱形反應器，無壁效應錐形反應器可容易使顆粒在反應器內(nèi)更好的反應，提高反應速率，減少了顆粒的聚集所帶來的反應效率低等后果。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是柱形反應器內(nèi)瞬時(t＝35.0s、t＝40.0s、t＝45.0s)顆粒濃度示意圖，圖3是錐形(α＝0.3°)無壁效應反應器內(nèi)瞬時(t＝35.0s、t＝40.0s、t＝45.0s)顆粒濃度示意圖，圖4是在氣體入口速度Ug＝3.0m/s、質(zhì)量流量Gs＝82.5Kg/m2s的條件下，y/h＝1/3處截面的顆粒濃度沿反應器徑向的分布圖(α分別為0°、0.3°、0.5°時)，圖5是在氣體入口速度Ug＝3.0m/s、質(zhì)量流量Gs＝82.5Kg/m2s的條件下，y/h＝2/3處截面的顆粒濃度沿反應器徑向的分布圖(α分別為0°、0.3°、0.5°時)，圖6是在氣體入口速度Ug＝3.0m/s、質(zhì)量流量Gs＝82.5Kg/m2s的條件下，y/h＝1/3處截面的顆粒徑向速度沿反應器徑向的分布圖(α分別為0°、0.3°、0.5°時)，圖7是在氣體入口速度Ug＝3.0m/s、質(zhì)量流量Gs＝82.5Kg/m2s的條件下，y/h＝2/3處截面的顆粒徑向速度沿反應器徑向的分布圖(α分別為0°、0.3°、0.5°時)，其中y/h為試驗所選截面位置的高度與反應器整體高度的比值。圖8是具體實施方式
五的結(jié)構(gòu)示意圖，圖9是具體實施方式
六的結(jié)構(gòu)示意圖，圖10是具體實施方式
七的結(jié)構(gòu)示意圖，圖11是具體實施方式
八的結(jié)構(gòu)示意圖，圖12是具體實施方式
九的結(jié)構(gòu)示意圖，圖13是具體實施方式
十的結(jié)構(gòu)示意圖，圖14是具體實施方式
十一的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4-圖7中—— 代表α＝0°時的數(shù)值線，…… 代表α＝0.3°時的數(shù)值線，
---代表α＝0.5°時的數(shù)值線。
具體實施例方式
具體實施方式
一(參見圖1)本實施方式包括反應器主體1、氣體入口2、氣、固混合物入口3和出口4，氣體入口2和氣、固混合物入口3位于反應器主體1的底部，出口4位于反應器主體1的頂部，反應器主體1為圓錐臺形，反應器主體1的錐角α為0.3～10度。
具體實施方式
二(參見圖1、圖2、圖3)本實施方式與具體實施方式
一的不同點在于所述反應器主體1的錐角α為0.3度。其它組成和連接關系與具體實施方式
一相同。如圖2和圖3所示，比較柱形反應器與錐形(α＝0.3°)無壁效應反應器內(nèi)瞬時(t＝35.0s、t＝40.0s、t＝45.0s)顆粒濃度我們可以發(fā)現(xiàn)，錐形無壁效應反應器內(nèi)的顆粒的“環(huán)—核”流動明顯的減弱，這樣就會減少顆粒對壁面的沖刷所造成的對壁面的磨損，同時，從圖中還可以看出，氣體在流動過程中不會產(chǎn)生短路的現(xiàn)象。
具體實施方式
三(參見圖1、圖4、圖5、圖6、圖7)本實施方式與具體實施方式
一的不同點在于所述反應器主體1的錐角α為0.5度。其它組成和連接關系與具體實施方式
一相同。
如圖4和圖5所示，在氣體入口速度Ug＝3.0m/s、質(zhì)量流量Gs＝82.5Kg/m2s的條件下，對y/h＝1/3和y/h＝2/3兩處截面的顆粒濃度沿反應器徑向的分布試驗數(shù)據(jù)表明，隨著錐角α增大而趨于均勻，可加強氣固接觸、混合、湍動作用實現(xiàn)氣固兩相間的充分反應，有助于氣體與顆粒的混合。如圖6和圖7所示，在氣體入口速度Ug＝3.0m/s、質(zhì)量流量Gs＝82.5Kg/m2s的條件下，對y/h＝1/3和y/h＝2/3兩處截面的顆粒徑向速度沿反應器徑向的分布試驗數(shù)據(jù)表明，隨著錐角α增大，當流體從底部進入時，由于顆粒受到壁面的橫向影響，徑向氣體和顆粒速度分量的逐漸變大，徑向間的氣固擾動作用加強，可消除附壁效應，消除等截面柱形反應器內(nèi)“環(huán)—核”流動，加速氣固相間反應。
具體實施方式
四(參見圖1)本實施方式與具體實施方式
一的不同點在于所述反應器主體1的錐角α為1.7度，所述氣、固混合物入口3位于反應器低部的左右兩側(cè)引入，出口4位于反應器頂部的兩側(cè)引出。其它組成和連接關系與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
五(參見圖8)本實施方式與具體實施方式
一的不同點在于所述反應器主體1的錐角α為3.5度，所述氣、固混合物入口3位于反應器低部均勻引入，出口4位于反應器頂部均勻引出。其它組成和連接關系與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
六(參見圖9)本實施方式與具體實施方式
一的不同點在于所述反應器主體1的錐角α為3.6度，所述氣、固混合物入口3位于反應器低部的左右兩側(cè)引入，出口4位于反應器頂部均勻引出。其它組成和連接關系與具體具體實施方式
七(參見圖10)本實施方式與具體實施方式
一的不同點在于所述反應器主體1的錐角α為5度，所述氣、固混合物入口3位于反應器低部的單側(cè)引入，出口4位于反應器頂部均勻引出。其它組成和連接關系與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
八(參見圖11)本實施方式與具體實施方式
一的不同點在于所述反應器主體1的錐角α為6.2度，所述氣、固混合物入口3位于反應器低部均勻引入，出口4位于反應器頂部的單側(cè)局部引出。其它組成和連接關系與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
九(參見圖12)本實施方式與具體實施方式
一的不同點在于所述反應器主體1的錐角α為6.3度，所述氣、固混合物入口3位于反應器低部的左右兩側(cè)引入，出口4位于反應器頂部的單側(cè)局部引出。其它組成和連接關系與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
十(參見圖13)本實施方式與具體實施方式
一的不同點在于所述反應器主體1的錐角α為8度，所述氣、固混合物入口3位于反應器低部的單側(cè)引入，出口4位于反應器頂部的單側(cè)局部引出。其它組成和連接關系與具體實施方式
十一(參見圖14)本實施方式與具體實施方式
一的不同點在于所述反應器主體1的錐角α為10度，所述氣、固混合物入口3位于反應器低部均勻引入，出口4位于反應器頂部的兩側(cè)引出。其它組成和連接關系與具體
權(quán)利要求
1.錐形無壁效應反應器，它包括反應器主體(1)、氣體入口(2)、氣、固混合物入口(3)和出口(4)，氣體入口(2)和氣固混合物入口(3)位于反應器主體(1)的底部，出口(4)位于反應器主體(1)的頂部，其特征在于反應器主體(1)為圓錐臺形。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的錐形無壁效應反應器，其特征在于的所述反應器主體(1)的錐角α為0.3～10度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的錐形無壁效應反應器，其特征在于的所述反應器主體(1)的錐角α為0.3～3.5度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的錐形無壁效應反應器，其特征在于的所述反應器主體(1)的錐角α為3.6～6.2度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的錐形無壁效應反應器，其特征在于的所述反應器主體(1)的錐角α為6.3～10度。
全文摘要
錐形無壁效應反應器，它涉及一種應用于循環(huán)流化床鍋爐、催化裂化反應器及煙氣脫硫塔等領域的無壁效應反應器。為解決現(xiàn)有直筒型反應器主體所存在的氣體－顆?；旌闲阅艿停瑲怏w短路、顆粒返混嚴重，反應器的反應效率低的問題，本發(fā)明包括反應器主體(1)、氣體入口(2)、氣、固混合物入口(3)和出口(4)，氣體入口(2)和氣固混合物入口(3)位于反應器主體(1)的底部，出口(4)位于反應器主體(1)的頂部，反應器主體(1)為圓錐臺形。通過給定合理的錐角，可增強氣體和顆粒的徑向混合，增加顆粒在反應器內(nèi)的停留時間，有利于顆粒在反應器內(nèi)充分地反應、燃燒，克服圓柱型反應器內(nèi)存在的“環(huán)—核”流動所帶來的氣體短路和顆粒返混不良后果。
文檔編號B01J8/24GK1820835SQ20061000964
公開日2006年8月23日 申請日期2006年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月20日
發(fā)明者劉文鐵, 沈志恒, 陸慧林, 孫巧群, 李響 申請人:哈爾濱工業(yè)大學