专利名称：用于相继的圆柱形腔室中的旋转流化床的装置和方法
用于相继的圆柱形腔室中的旋转流化床的装置和方法本发明涉及一种具有处于相继的圆柱形腔室中的旋转流化床的装置， 该装置用于通过流体或流体混合物对悬浮于所述旋转流化床中的固态颗粒 物进行催化聚合、干燥、浸渗或其它处理，或者用于对通过这些旋转流化 床的由从一个圆柱形腔室流向另一个圆柱形腔室的固体催化剂颗粒构成的 流体或流体混合物进行裂化、脱氢或其它催化转化。固体颗粒物悬浮于流体中由此形成^皮该流体穿过的流化床的方法已广 为人知。将这种流体切向喷射到圆柱形反应器的侧壁上时，其部分动能可 传递给固体颗粒物以使固体颗粒物旋转运动，如果所传递的能量足够大， 这种旋转运动将产生沿反应器壁保持固体颗粒物的离心力，由此形成旋转 流化床，如果反应器呈立式，流化床的表面大致为倒置截头圆锥形。这种方法是本发明人于2004年4月14日提交的比利时专利申请No.2004鹿6 的主题。但是，将流体射流以高速喷入大的反应器中时，根据喷射所处的条件， 由于流体射流扩张其迅速减速。因此在流体的密度比颗粒物密度低得多时， 需要非常高的流速以将动量传递给固体颗粒物而产生足够的离心力，并且 用于排出通过流化床之后的流体的部件将很庞大且限制了反应器的高度或 长度。在本发明中，圆柱形反应器通过一连串紧贴其侧壁固定的中空圆盘或 扁圓柱体被分成相继的圆柱形腔室。这些中空圆盘包括位于它们的中央处、 以吸入通过每个腔室的流体并使之快速旋转的开口和位于它们的侧壁中、 以将流体排出反应器的开口 。这些中空圆盘形成有适当轮廓形状的通道以 便能使悬浮在流体中的固体颗粒物快速旋转，从一个圓柱形腔室流向另一 圆柱形腔室。在本发明中，使流体或流体混合物沿反应器的圆柱形壁通常作为薄层 (thin films )地切向喷射，并且在旋转的同时从反应器的侧壁朝其中央径向 横穿该反应器，流体从那里经由中空圆盘中的中央开口被排出。尽管这些 圓柱形腔室之间存在有 一 些细微的压力差，流体的喷射速度及其流速足以
使旋转于旋转流化床中的悬浮固体颗粒物的速度产生能使它们与中空圓盘 的中央开口分离由此排出流体的离心力，并使得它们能够从一个圓柱形腔 室通过中空圓盘中的通道转移到另一圓柱形腔室。在本发明中，流体由一或多个处于反应器外侧的分配器提供，以便将 它们适当地分配给位于各圆柱形腔室中的喷射器。然后通过一或多台风扇 或压缩机借助中空圆盘将该流体排出，这些风扇或压缩机抽吸流体使之流 过位于反应器外侧并相互连接的一或多个收集器，以便调节各圆柱形腔室 中的压力。然后对流体进行如冷却或加热之类的适当处理之后，使流体通 过所述分配器或其它分配器再循环而进入同一圓柱形腔室或下一个圆柱形 腔室。可使流体多次循环流动到同 一 圆柱形腔室或流向随后的圓柱形腔室。由于固体颗粒物的旋转速度和穿过这些中空圆盘的通道的轮廓形状， 通常将固体颗粒物从反应器的一端引入，然后从一个圆柱形腔室传送到另 一圆柱形腔室。通常使它们从反应器的相反端排出。可在反应器外侧设置 固体颗粒物再循环部件。为了改善流体和固体颗粒物之间的能量传递效率，本发明可包括具有 适当轮廓形状并靠近流体喷射器安置的偏转器，使流体能与限定量的固体 颗粒物混合并导引流体，以便在流体将其大部分动能传递给这些固体颗粒 物之前防止或减少流体在反应器中扩张。该装置适用于使用比固体颗粒物 轻得多的流体并适用于以高速将流体喷射到大反应器中，而不会由于其在 反应器中扩张而丧失其大部分动能。在本发明人于与本申请同一日提交的 比利时专利申请中描述了这种装置。本发明可以包括多组螺旋回转部分或横向翅片，它们倾斜或螺旋盘绕 并沿所述圆柱形腔室的圆柱形壁固定，从而利用固体颗粒物的部分旋转动 能使其沿该壁上升，以便降低流化床的顶部和底部之间的厚度差。本装置 能增大圓柱形腔室的高度，而不增加流化床基底处的厚度。在本发明人于2004年8月14日提交的比利时专利申请No.2004/0186中描述了这种装置。 反应器可以呈卧式。在这种情况中，喷入反射器中的流体的速度及其 流量应足以使流化床的旋转速度能产生足够的离心力而使流化床在反应器 上部中的厚度接近反应器下部中的厚度，而且一般设在中空圓盘的中央的 开口可以略向下偏置，最好使它们相对于流化床的大致呈圓柱形的表面处于中心位置。
本方法可用来增大固体颗粒物和流体之间的速度差，由于离心力所以 不会降低流化床的密度，因此可改善它们之间的接触和传热。本发明还用来明显增加通过流化床的流体量(volume of fluid)，借此可明显降低流体 在流化床中的驻留时间。可将反应器划分成一些相继的仅由小通道相互连接并用来传送由少量 流体携带的固体颗粒物的圓柱形腔室，使固体颗粒物能由环路中再循环的 不同流体传送。这使本方法在若需使用的流体组分从一个圆柱形腔室到另 一圓柱形腔室明显不同时特别有利。本方法可根据圆柱形腔室之间的通道尺寸使颗粒物在反应器中的驻留 时间缩短或延长，且对流化床转动的阻力可以较小，因为流体以薄层形式 沿反应器侧壁喷射降低了固体颗粒物相对于该壁的摩擦。本方法在流体的流动量(volume of fluid flowing)非常大时尤为有利， 因为利用中空圓盘从中央排出流体的部件能够以最小的阻力实现非常高的 流体流量，并且由于流体分配器和收集器位于反应器外侧，所以它们的直 径可以较大，而不至于减小反应器内侧可用于流化床的空间。本方法在反应器中的压力低于大气压时也尤为有利，因为中空圆盘能 够支撑反应器的圆柱形壁，由此使之能够具有被纵向切割以形成能够从中 喷射流体的狭缝的薄壁或者便于拆卸的壁。另外，分配器、收集器和反应 器可以形成可方便输送的紧凑组件。因此，本方法可使重量轻、紧凑、可运输且为高效的单元结构例如用 于干燥谷粒。该方法还适用于在低压下对流体进行催化改性，例如，为高 吸热反应、需要进行中间加热和催化剂再生的轻烯烃裂化或乙苯的脱氢。 本发明还能适用于对悬浮在具有不同组分的 一 系列活性流体中的颗粒物进 行催化、双峰(bimodal )或多峰共聚作用(multimodal copolymerization )。
图1的示意图示出了立式圆柱形反应器的横截面，图中可以看出在其 圓柱形对称轴线(2)的每一侧上的圆柱形侧壁(1)的横截面。可以看出 具有中空截面(3)的一连串中空圆盘将反应器分成从Z1到Z3的相继的圓 柱形腔室或区域。流体(4)由分配器(5)输送给围绕反应器分布并与一 些喷射器组(7)连接的一些管组(6)，这些喷射器组分布于反应器内侧 并被设计成通常以薄层的形式、水平地且相对于反应器壁切向即与图面垂 直地将流体喷射到反应器壁上。流体在转动的同时通过含有以黑点表示的
悬浮固体颗粒物的流化床。由箭头(8)表示的流体以径向速度接近反应器 的中央，该径向速度的量级低于流体的旋转速度。流体通过流化床的被示出的横截面(9)的大致呈锥形的表面之后，流体(10)进入中空圆盘(3)的中央开口，这些开口的顶上盖着管(11)以防止停止#:作期间固体颗粒物进入开口中，并且围绕其中央开口可被扩大(12)以便于流体进入。然 后，流体(13)通过中空圓盘侧缘的开口 ( 14)经由围绕反应器分布的管 组(16)朝与风扇或压缩机(18)连接的收集器(17)流出，这些开口可 以在这些开口 (14)周围扩大(15)以便于流体流出，风扇或压缩机将流 体吸出使之在(19)中进行适当处理之后通过围绕反应器分布并给反应器 的下部供料的一组管(6)和喷射器(7)流过分配器的下部(5.1)而再循 环。流体在(20)处排出之前可以通过风扇或压缩机(18.1 )多次再循环流 过收集器的下部(17.1 )。流体再循环的平均次数约等于风扇(18 )和(18.1 ) 的容积比。应注意的是，流体喷射速度受由每个区域中的流化床重量所产生的流 体静压的影响。为了避免在每个区域的基底和顶部之间流体喷射速度和流 量的差异过大，可使用于从中喷射流体的狭缝(7)具有适当的轮廓形状， 如用梯形形状表示的那样，并可使它们配备有适当分布的阻挡部分，以降 低在其上部中的喷射速度。也可以使用控制阀(22)来调节喷射在圆柱形 腔室的不同水平高度(level)处的流体(23)的速度和比例。控制阀(24) 还可调节流体(20)的出口流量。可借助于适当的手段例如重力、螺杆或流体喷射通过管(26)将固体 颗粒物(25)引入反应器的底部。由于反应器由中空圆盘分成从Zl至Z3 的几个圆柱形腔室，所以固体颗粒物可通过^^皮布置成通过中空圓盘的通道 (27)从一个腔室上升至下一腔室。利用适当的构件可使固体颗粒物在反 应器的顶部处即在(29)处经管(30)从最后的圆柱形腔室Z3排出。例如 在每个腔室的底部可以设有其它出口 (30.1)以将反应器迅速排空。被传送的颗粒物量与这些颗粒物的旋转速度有关，该旋转速度必须足 够大以克服位于通道上方的流化床的流体静压。因此，借助于使用控制阀 (22 )增大圓柱形腔室顶部处喷射出的流体的比例和速度可增加喷射到该 腔室顶部中的能量，借此也可增加固体颗粒物的旋转速度，因此增加其传 给上部区域的量。可通过利用每个腔室的流化床的表面水平高度(surfacelevel)的检测器伺服控制这些阀门，从而可以使这些表面稳定于通道和中 空圆盘的中央入口之间。借此可使这些通道位于紧靠颗粒物浓度最高的反 应器侧壁之处，由此可降低夹杂这些固体颗粒物的流体量。从一个区域传送给另一区域的固体颗粒物量也可根据这些通道是否更 多或更少地浸没在下部圆柱形腔室的流化床中而变化，这可使沿这些通道 在每个圆柱形腔室的顶部处的流化床表面稳定。由此，在平衡状态下，流 化床可以根据这些通道离反应器的侧缘的距离增厚或减薄。反应器可以通过位于每个区域底部处的侧面出口排干，并且通过充注 下部圓柱形腔室期间切断经过上部未充注的圆柱形腔室的管(6)供给的流 体能开始从底部充注，以防止大部分流体通过这些排空的腔室。如果固体 颗粒物的尺寸和性质允许的话，也可通过再循环的流体供给管来完成，或 者如果每个中空圓盘的至少一条通道的取向允许的话，可通过顶部来完成。离开喷射器的薄流体层趋向于非常迅速地变宽，因此在将足够的旋转 动能传递给固体颗粒物之前速度减慢。为了避免这种情况出现，可以在喷 射器出口附近与反应器的侧壁大致平行地固定具有适当轮廓形状的侧面偏 转器，以使限定量的固体颗粒物与喷射到位于这些侧面偏转器和反应器壁 之间的空间或通道中的流体混合。这些侧面偏转器可防止流体在将其大部 分动能传递给固体颗粒物之前在这些空间或通路中出现流体扩张并因此减 速，这些空间或通路必须具有与这些目的相适应的轮廓形状和长度。图2示出了反应器的横截面，以显示出流体的喷射模式。该图示出了 具有半径(33)的与图面垂直并沿反应器的侧壁(1)的横截面延伸的侧面 偏转器(32)的横截面，以便用该侧壁限定通常为先汇聚后发散的空间或 通路，通过管或喷嘴(6)喷射出的由箭头(4)所示的具有宽度(34)的 流体必须通过这些空间或通路。该图还显示出具有半径(35)的流化床(9) 的表面的圆形横截面。固体颗粒物由小箭头(37)表示，所示出的是它们 的4亍进方向。在该图中，未示出的通向中空圓盘的那些进出管通过与图面垂直的中 央偏转器连接，这些偏转器具有横截面(38)、弯曲部分(39)、限定出 的狭缝，流体(10)通过这些狭缝吸进中空圆盘的中央开口 ，以便使流体 与颗粒物更理想地分离。由箭头(41)表示的固体颗粒物的集中流通过位于喷射器(6)的壁和
侧面偏转器(32)之间的具有宽度(42)的进出通道或通路以大约为反应 器中的固体颗粒物的平均旋转速度的速度进入通常为先汇聚后发散的这些 空间或通路。这些固体颗粒物的集中流在与喷射流混合时在位于反应器壁 (1)和侧面偏转器(32)之间的这些空间或通路中被稀释，将其大部分动 能传递给固体颗粒物，由此增大了固体颗粒物的动量。然后，所述固体颗 粒物与流化床的其它固体颗粒物混合，而向其它固体颗粒物提供所需要的 动量。在图2中，这些空间或通路首先汇聚以达到最小宽度(43),然后发 散以到达出口宽度(44)。当然，它们也可具有恒定宽度。在这种情况中， 当固体颗粒物和带有固体颗粒物的所述流体加速时所述流体减速。 一般来 说，这些空间或通路的尺寸应根据操作条件和动能传递对象来限定。作为反应器的圆柱形腔室中的高度的函数还需要考虑沿反应器的圆柱 形表面的流化床的流体静压的减小。由于沿该壁的流体静压差，所以离开 喷射器的流体在与固体颗粒物混合之前沿反应器壁上升。为了避免出现这 种情况，与反应器的圆柱形壁垂直的例如象一些环一样的横向偏转器可划 分由翅片和反应器的侧壁所界定的空间，以便沿通常为水平或倾斜向上的 期望方向引导流体和颗粒物，直到流体与颗粒物混合为止，如图3所示。图3为反应器的一块侧壁(1 )的轴测投影图，用于更好地观察流体喷 射器(7)的实例，这些流体喷射器的侧面偏转器(32)和环(46)用作防 止流体沿反应器壁上升的横向偏转器。该图中还用虚线示出了位于喷射器 的侧壁后面的流体供给管(6)的入口，用交叉阴影线示出图前部处的喷射 器出口 (7)的横截面。箭头(4)和(41 )分别表示进入或离开反应器的 侧面偏转器(32)和侧壁(1)之间的汇聚和发散空间的流体和固体颗粒物 ;危的方向。由宽环(46)显示出的横向偏转器可以呈中空状，从而形成多种圆形 喷嘴，并可通过一或多根供给管与反应器的外部连接，以将流体分配给沿 它们设置的一连串喷射器，从而减少为了给喷射器供料所需的穿过反应器 壁的管数量，这对于反应器中压力较高的情况是理想的。这些横向偏转器也可以是一连串在每个圆柱形腔室内侧形成的连续或 不连续的向上盘绕的螺旋回转部分，或者它们可以是在所述腔室的相同水 平高度的同一处或几处成群的螺旋回转部分或横向翅片的一连串的小部
分，回转部分或翅片的一个小部分的上缘悬垂在下一小部分的下缘上，以 使固体颗粒物沿反应器壁上升，借此减小反应器的各圓柱形腔室的顶部和 底部之间的流化床厚度差以及沿该壁的压力差。
图4为圆柱形腔室的半个横截面的投影图，其中相继的四分之一螺旋 回转部分(46)或者形成构成于腔室内侧的三个回转部分的一个连续螺旋， 或者形成三组位于腔室的相同水平高度处并使彼此达到90度间隔的四个螺 旋回转部分，回转部分的一个四分之一部分的上缘悬垂在下一个的下缘上 方。该图示出了中空圓盘(3)的横截面，流体(4)的供给管(6)的横 截面，在(12)处加宽并通过中央偏转器(38)连接的中空圓盘的入口管 (11)的横截面，其中可以看到横截面(49);分别表示从喷射器(7)流 出的流体流(8)、通过由中央偏转器(38)界定的狭缝流入中央管(11) 的流体流(10)、以及朝反应器的出口管(16)径向通过中空圓盘(3)的 径向流(13)的箭头(8) 、 (10)和(13);用于将颗粒物从一个区域传 送给另一区域的通道(27)、侧面偏转器(32)、流体喷射器(7)及其在 图前部乂人底部向上形成由四分之一螺旋回转部分(46)分开的连续组的冲黄 截面。
图5示出了通道(27)的横截面。它显示出形成中空圓盘的两块平行 板的横截面(3)及其内部空间(50),流体径向地即与图面垂直地通过该 内部空间以离开反应器。固体颗粒物由沿箭头(51)的方向移动的黑点显 示出。固体颗粒物通过沿通道的倾斜壁(52)延伸的中空圓盘。借助于在 中空圆盘的每一侧上的偏转器(53)使固体颗粒物拖长，以便于颗粒物从 底部向上沿其旋转速度方向传送。这些偏转器(53)可以通过显示出其横 截面(46)的螺旋部分延长，以便于固体颗粒物的向上运动。
图6为与图4所示类似的固体颗粒物沿圆柱形腔室的半纵向区段横向 流动的图，但没有侧面和中央偏转器。可以分辨出反应器壁的横截面(1), 反应器的圆柱形对称轴线(2)、在横截面(7)的喷射器中的流体(4)的 供给管(6)、沿圓柱形腔室的侧壁的四分之一螺旋回转部分的起始部分的 区段(46),在该图的图前部中这些区段位于圓柱形腔室的四分之一部分 中的四分之一螺旋回转部分的端部的区,殳(46.1)下方。
与图面垂直地喷入圆柱形腔室的流体(4)通过区l爻(9)的流化床表 面，并进入(10)中空圓盘(3)的入口管(11 ),从该处通过出口管(16)
吸出流体。与图面垂直的旋转速度的数量级大于横穿速度的固体颗粒物经下部通道(27e)以流量Fe进入圓柱形腔室，并经上部通道(27s )以流量 Fs离开圆柱形腔室。如果流量Fs大于入口流量Fe，则腔室逐渐排空其固体 颗粒物，且流化床的表面接近其侧壁，由此自动减小出口流量Fs。调节流 化床的水平高度的另 一种方式为伺服控制腔室上部中的流体朝向颗粒物检 测器的喷射流量，可沿中空圆盘的下壁设置颗粒物检测器并根据流化床表 面的位置增大或减小此流量，由此增大或减小固体颗粒物的旋转速度，进 而增大或减小经该通道(27s)传送的固体颗粒物量。在圓柱形腔室内侧的流化床中旋转的固体颗粒物以由向上箭头表示的 流量Fp由多组四分之一螺旋回转部分向上推。如果该流量大于出口流量Fs, 则它们必须以流量F，p=Fp-Fs回落到螺旋回转部分和管(11 )之间的空间中， 而离心力将它们保持在流化床中，流化床的表面围绕螺旋回转部分起伏。 这些回转部分由于支撑位于它们上方的流化床的重量在其下表面和其上表面之间承受压力差，这可用来减小在圆柱形腔室的顶部和底部之间的压力 差。借此，它们可用于减小圆柱形腔室的底部和顶部之间的流化床厚度差， 从而增加其高度。在圓柱形腔室的底部和顶部之间的压力差根据流体的喷射高度将可1起 流体喷射速度差。这些差异导致固体颗粒物的旋转速度差。此外，在中空 圆盘的两侧之间、更具体地说在通过这些中空圆盘的通道的入口和出口之 间的压力差以及摩擦力使从 一 个腔室传送给另 一 个腔室的固体颗粒物减 速，由此降低了下 一个圓柱形腔室底部中的固体颗粒物的旋转速度。固体颗粒物的旋转速度减慢由此在圆柱形腔室的底部中的离心力降低 将造成沿侧壁的压力稍微减小和流化床厚度稍微增大，由此减小其表面的 斜度，这取决于离心力与重力的比值。压力和斜度方面的这些差异产生内 部流，该内部流趋向于减小这些差异，并如向下箭头Fi所示那样沿侧壁向 下引导，然后如向上箭头Fi所示那样向上靠近流化床的表面导引。同样，固体颗粒物在摩擦作用下减速，并在沿螺旋回转部分的上部表 面上升的同时其势能增大，由此在螺旋回转部分的所述组之间产生相同形 式的内部流。固体颗粒物的旋转速度及其内部流的如此相继降低增大了流 体必须传送给颗粒物的能量，因此要求适于该方法的有效地传递的动量以 及非常高的流体流量。 通过将流化床分成呈现设想的平均旋转速度的多个环和通过确定这些 环之间的压力和厚度差来确定该流体流的范围，然后通过逐次近似法应用 动量守恒原理来确定这些环的平均平衡旋转速度，从而大致估计出所述内部流。这些速度尤其取决于由流体传递给固体颗粒物的动量。在开放的空间 中，该动量取决于流体的旋转速度，与其喷射速度相比这与圆柱形腔室和 流体流量的比例更紧密相关。反之，在汇聚空间中的压力变化用来将动量 传递给固体颗粒物，这与其动能由此也与其喷射速度相关，因此，对由于 颗粒物和流体密度之间的比值较高而流体喷射速度与固体颗粒物所期望的 旋转速度的比值也必须非常高的供给类型是有利的。根据不同的方法本装置适用于不同模式。固体颗粒物的催化聚合方法图7示出了与图1类似的简化图，该图略有改型以便在悬浮于流体中 或活性流体混合物中、包含单体或共聚用单体(一或多种)的固体颗粒物 的双峰或多峰聚合作用、例如乙烯与己烯的催化双峰共聚作用中用作催化 剂。该图示出了反应器(1)、该反应器的圆柱形对称轴线(2)、将反应 器分成两组两个相继的圓柱形腔室即从Z1至Z2和Z3至Z4的中空圓盘(3 ) 的中空区段、具有控制所述腔室的控制阀(22)的供给管(6)、喷射器(7) 的区段、流化床表面的区段(9)、中空圆盘的入口管(11 )以及出口管(16)。设有两组独立的分配器(5)和(5.1)、两组通过管(45)连接在一起 以平衡在两组圓柱形腔室中的压力的收集器(17)和(17.1 )、具有用热交 换器(19)和(19.1 )表示的流体处理单元的两台压缩机(18)和(18.1 ) 以及旋风分离器(21)和(21.1),将腔室Z2与腔室Z3分开的中空圆盘由 分离分隔件(60)分开，防止从这两个腔室流出的流体混合，以便使在圆 柱形腔室组Zl至Z2以及Z3至Z4的每一组中流动的流体单独循环流动。 圆柱形腔室组的数量和每组具有的圆柱形腔室的数量可以改变。这取决于 反应器的尺寸和聚合作用对象。经管(30)离开反应器的顶部的由黑点表示的聚合物颗粒被导入由在 (4.1)处喷射的流体通过的可以是净化塔(61)的再循环管中，从而使形 成具有表面(62)的流化床的聚合物颗粒物流化，所述流体在(66)处离
开并通过颗粒分离器(67)以便由压缩机(18)再循环。然后，聚合物颗 粒物由处于在反应器底部处的管(26)再循环。在已完成一定次数的循环 之后，它们(29)通过可沿各圆柱形腔室的侧壁设置的管(30.1)离开。可以引入如乙烯之类的新单体物料部分在(4.1)处引入、在净化塔 的底部处引入，以便在清除它们所含有的如己烯之类的多余共聚用单体的 聚合物颗粒之后再循环流动到反应器的上部；虽然由聚合物颗粒物表面平 衡水平高度(62)确定的塔(61)的流化床的流体静压可能足够，在(4.2) 处仍引入一部分，以便于聚合物颗粒物的再循环；部分引入压力平衡管(45) 中，以防止在圓柱形腔室的上部组和下部组之间平^f的压力造成在这些腔 室组之间出现不期望的流体传送。可以通过穿过中空圆盘的喷射器(64)将如己烯之类的共聚用单体(63) 以细小微滴的形式喷射在一或多个上部圓柱形腔室的流化床表面上，并且 可以通过适当的部件(65)将催化剂引入所述圆柱形腔室之一中。可将如 氢之类的其它活性组分和其它单体引入所述再循环回路之一中，并且可以余部分。需要时，可以与共聚用单体相同的方式将如丙烷或异丁烷之类的 其它非活性冷却流体以细小微滴的形式喷射在流化床上。这种配置可用于限制不期望有的流体从一个腔室组传送到另 一腔室 组、传送给没有被净化塔(41 )排出的流体、和传送给附随于连接圓柱形 腔室Z2和Z3的通道(一或多条)(27)中的聚合物颗粒物的流体，所述 通道的尺寸可根据聚合作用对象限制。这里没有对可能包括的冷却中空圓盘、净化塔和在这些腔室中布置的 其它表面在内的控制、净化辅助设施等进行说明。流化床聚合工艺领域的 技术人员可以根据聚合作用的对象来限定这些设施。流体的催化转化方法图8示出了与图7类似但略有改型的简化图，其用于在含有固体催化 剂颗粒的旋转流化床中流体或流体混合物的催化转化，例如对轻烯烃的催 化裂化。在这种配置中，如果需要，经预热之后将所要转化的流体(4)注入向 下部圓柱形腔室组Z1和Z2供料的分配器(一或多个)(5)中。通过收集 器(一或多个)(17)从这些腔室中取出所述流体，使该流体在加热器(19)
中加热，并通过分配器(一或多个)(5.1 )再循环到上部圆柱形腔室组Z3 和Z4,从中所述流体由单台压缩机(18)经收集器(一或多个)(17.1) 吸出，以在(20)处传送给适当的处理单元。新的或再循环的催化剂粉末在反应器的底部处由管(26)送入圆柱形 腔室Z1，并从一个腔室緩慢上升至另一腔室，直到反应器的顶部，催化剂 粉末从顶部经管(30)排出至再生塔(61)。如空气和蒸汽的混合物之类 的再生流体(4.1 )使在再生器中的催化剂粉末流化，同时使其再生。通过 颗粒物分离器(67)在(66)处将其排出。塔(61)的流化床表面(62) 的平衡水平高度是赋予足够的流体静压以便使再生的催化剂粉末以所期望 的流量再循环的一种水平高度。通过注入如蒸汽之类的驱动流体(4.2)可 以便于这种再循环。在串连的两组圆柱形腔室中的供料在腔室Z2和腔室Z3之间产生出明 显的压力差，由此使连接所述腔室的通道(27)中的催化剂颗粒物和伴随 它们的流体加速。这需要减小可以位于距离侧壁的与流化床的所期望厚度 对应的距离处的通道尺寸，或者通过由圆柱形腔室22的流化床的水平高度 检测器伺服控制的流动控制阀来控制该通道的尺寸。如果流化床的密度与流体密度的比值非常高，则不仅需要非常高的流 体流量，而且还需要高喷射速度，因此在由于流体在圆柱形腔室的开放空 间中扩张而损失了其大部分速度之前应该使用适当的部件使流体将能量和 动量传递给催化剂颗粒物。腔室和腔室组的数量可以改变。没有对控制、净化辅助设施等进行说施。在本配置中，从上部圆柱形腔室组流出的输出流体处于较低的压力， 这通常有利于流体的转化，但是它与必须再生的催化剂接触，这是不利的， 并且需要缩短两次再生之间的循环时间。此缺陷可通过在加热器(19)之 前添加第二压缩才几以平^f軒两组圆柱形腔室中的压力来克月1,由此可使流体反向流动，即将要转化的流体供入上部组中，并从下部组中排出已转化的流体。固体颗粒物的干燥或其他处理方法
用本方法可以实现如图9至12中所描绘的重量轻、紧凑并^f更于输送的单元。截面。该图示出了反应器壁的横截面(1)、反应器的圆柱形对称轴线(2) 和将反应器分成五个相继的圓柱形腔室Zl至Z5的中空圆盘的中空区段(3)。分配器(5)由细线(69)表示的纵向狭缝穿透并通过代替管(6) 的用长方形(70)表示的板连接，其具有沿反应器的整个长度的由长方形(7)表示的长纵向狹缝，这些狭缝将反应器的圆柱形壁分成两个半圆柱体 并被设计成使流体(4)与图面垂直地即在反应器中切向地喷射出。流体万走转时以径向速度(8)通过流4t床，流化床的表面(9)大致为 圓柱形。但是，因为由黑点表示的颗粒物的旋转速度由于重力的原因在反 应器下部中较高，所以该处的流化床厚度较薄，因此流化床表面的对称轴 线(2.1)稍低于反应器的对称轴线(2)。在这两根轴线之间的距离5约等 于流化床的顶部和底部之间的厚度差的一半，即如果R-E/2 v2/g,大约为 5三E' (2R-E) g/2v2，其中E、 R、 g和v分别为流化床的平均厚度、圆 柱形腔室的半径、重力加速度和固体颗粒物的平均旋转速度。然后，流体(10)通过在所述开口四周加宽(12)的中空圆盘(3)的 中央开口进入。流体(13)经过以细线表示的开口 (l4)离开反应器，这 些开口为从中空圓盘的侧壁切出的长横向狭缝，这些狭缝的四周被加宽(15),所述流体经喷嘴(16)进入具有横截面(17)的收集器中，并且 通过风扇(18)吸出。穿过反应器的端部或盖的管(71)也能在中央排出 流体。然后借助于穿过的控制阀(24)在(20)处排出部分流体。其流量 大约等于在(4)处供给的流体的流量。在(19)处对其余流体进行处理例 如利用冷凝器进行干燥和/或加热，然后经过分配器(5)的相对端再循环(23)。应该观察到，在上述配置中，如果再循环流体流量(23)比供给 流量(4)大几倍因此也是排出的流量(20)的几倍，则通常在排出流体前 可使其进行几次再循环，但由于流体在风扇(18)中混合，所以其在第一 次通过反应器时将排出少部分流体。如在图1中所示那样，可通过使用第 二风扇(18.1)来避免这种情况发生。固体颗粒物(25)通过适当的构件经由管(26)被引入反应器中，并 且经通道(27)从一个腔室传送给下一个腔室。这些颗粒物首先,皮注入第 一圓柱形腔室Z1，直到流化床表面(9)的水平高度达到第一通道(27)的
水平高度为止。然后，这些颗粒物开始注入第二圆柱形腔室等等，直到最后的圆柱形腔室Z5的水平高度经由管(30)达到颗粒物(29)的出口开口 水平高度，使它们能离开反应器。但是，由于流体优先通过含有少量或不含有固体颗粒物的那些区域， 必须设置辅助通道(27.1 )，这些辅助通道紧靠反应器侧壁，以促使流体能 逐渐地大致均匀地注入所有圓柱形腔室，避免在喷射狭缝中出现过大的流 体流量差，从而可防止将能量传递给被充注的区域中所需旋转的固体颗粒 物。传送速度取决于固体颗粒物的旋转速读度、通道的尺寸和其轮廓外形、 以及从一个腔室到下一个腔室的流化床表面水平高度差。所述水平高度差 可通过使反应器倾斜来增强或减小。通过使动量从流体传递给颗粒物来使颗粒物旋转，乂人而补偿由于反应 器中的涡流、摩擦和其在反应器中的传送、以及从一个腔室到另一个腔室 而导致的能量损失。通过面对喷射器设置具有适当轮廓形状的侧面偏转器 (在该图中未示出)可以增大这种动量。可以通过对圓柱形腔室的内部空 气动力特性进行适当设计来使能量损失最小。在出现故障的情况下，反应器可经布置在每个区域的底部中的开口排 干，并且可以将颗粒物过滤器或分离器安装在风扇(18)或出口 (20)的 上游，以避免将固体颗粒物送到该设备的下游。中空圆盘的中央开口可以通过中央偏转器例如在图2所示的那些偏转 器(38)连接，并且其入口可以位于反应器的上部中，以使尤其在意外停 止操作期间出现颗粒物抽吸的危险最小。图10示出了沿图9中的平面八八*通过中空圆盘的横截面，用于具有两个 分配器和两个收集器的反应器，并将它们形成为设计成容易拆卸的紧凑便 于输送的组件。该图示出了反应器侧壁的区段(1)以及区段(5)，该区段 包括两个分配器的区段、与图面垂直的分配器的纵向狭缝(69)的区段、 和用于经通过贯穿反应器壁的狭缝(7 )纵向地(与图面垂直)喷射流体(4 ) 将反应器壁分成两个半圆柱形的板(70)的区段。优选将这些板安置在反 应器每一侧上大致相同的高度处，致使通过它们的流体流量不受流化床中 的流体静压差的影响。这些板由焊接在一起或延长反应器的侧壁(1)的板 (73)形成框架，板(73)通过紧固件(74)可拆卸地连接在分配器(5)
的板(70)上。通过沿这些纵向狭缝均匀设置并具有适当轮廓形状的嵌入 件(75)保持其间隔，从而可使喷入反应器中的流体的流动阻力最小。该 装置能够通过提升其上部来开启反应器。中空圆盘在其中央开口四周的扩大部分(12)由以细线表示的两个圓 圈(76)界定，在其侧面开口四周在圆盘周边处的两个扩大部分(15)由 以细线表示的曲线(77)界定。由于中空圓盘的内部是可见的，所以人们 可以看到这些梁的连接其两个平行壁的区段(78),用以保持其间隔，增大 整体刚度，并且将进入中空圓盘时迅速旋转的流体(80)导向设置在其侧 壁(79)中的开口。然后流体(13)离开中空圆盘并通过穿过一侧(16)被示出的喷嘴进 入区段(17)的两个收集器中，而以细线表示的其一个端部(81)被焊接 在收集器(17)上，穿入反应器横向狭缝中的其另一端部被焊接在反应器 的侧壁上并通过在其侧壁(79)中的狭缝穿入中空圓盘中。喷嘴(16)的 圆形端部(82)压靠在中空圆盘的下壁上，并且其区段(83) 一皮示出的那 些喷嘴侧面在其端部(84)处弯曲以便于在组装反应器时将其插入中空圓 盘的侧壁开口中。三角梁(85)连接喷嘴的相对壁以增大喷嘴的刚度，并 且喷嘴的具有适当轮廓形状的端部(86)穿入中空圆盘中，以对反应器的 两部分进行组装时在圆盘内侧引导这些喷嘴。喷嘴(16)的端部(82)和 (84 )的尺寸适于很容易且足够紧地将它们装配到中空圆盘的所述开口中。可将用于使颗粒物通过中空圆盘从反应器的 一个区域传送到另 一 区域 的通道例如沿中空圆盘(27.1 )的边缘布置并更靠近中空圆盘的中央(27.2 )。 它们由与图面垂直的壁(87)和用来将沿方向(89)行进的固体颗粒物乂人 圓盘一侧的区域引导至另一侧的区域的倾斜壁(52)界定。如果固体颗粒 物沿两个方向传输对于获得例如最重颗粒物的逆流而言是理想的，则例如 靠近反应器壁的中央通道可沿相反方向倾斜。图11为图9和10所示的流体喷射部件的放大图。图中用交叉阴影线显示 出反应器侧壁区段(1)的一部分、分配器(5)的一部分、将在反应器壁 中的与图面垂直的纵向狭缝(7)连接在流体(4)的分配器(5)的纵向狭 缝(69)上的板(70)和(73)的一部分、用细线表示出的用来将图左边 的反应器下部与右边的反应器上部组装在一起的紧固件(74)、以及用于将 板(73)间隔开的嵌入件(75)的区段，这些板中右边的一块为反应器上部的壁(l)的延长部分，而左边的另一块被焊接在反应器的下部。在该图中还可以看到，中空圆盘的侧壁(79)和由从中空圓盘下方的区域将颗粒 物流(89)引导至中空圆盘上方区域的倾斜壁(88)和侧壁(87)界定的 沿中空圓盘侧缘的通道(27.1)。图中没有示出与图2中所述类似的侧面偏转器(32)的区段。这些区段 可以与通道侧壁的区段(87)重合或偏离，需要时可延长超出所述通道。图12显示出将中空圆盘连接在收集器上的喷嘴的沿与图10垂直的平面 BB"々横截面。它示出了收集器(17)的外表面、中空圓盘的侧面(79)的 内表面、及其两个平行壁的区段(3)、被布置在位于其壁(3)之间的中空 圓盘侧壁(79)中的弯曲并被成型为用于插入开口 (14)中的喷嘴三角形 侧缘的两个圓形端部(82)和端部(84)、具有适当轮廓形状的端部(86) 以便于将喷嘴装配到中空圆盘的开口中的三角梁(85 )、以及沿焊接线(81 ) 与收集器(17)相交的喷嘴的上和下壁(16)。为了给出数量级，通过量化的实例可以阐述这些不同的方法。但是， 由于颗粒物的旋转速度取决于 一 系列因素例如与固体颗粒物的类型有关的 流化床的涡流和粘性和圆柱形腔室中的空气动力特性，下面给出的那些实 例仅供参考。第一实例乙烯和己烯的催化双峰共聚作用作为参考，图7所示的工业规模的单元例如可以具有直径为3m、高度为 1.8m的圓柱形腔室3。若乙烯压力约为25巴，且若流化床中的颗粒物浓度约 为35%,则流化床密度与流体密度的比值大约为11 。直径为0.8m的中空圓盘的中央开口适用于方便地排出的再循环乙烯流 量为每圓柱形腔室5mVsec或每小时约500吨。如果聚合物颗粒物以每秒125 升或每小时约150吨的流量从一个腔室传送给另一个腔室，此外如果将通道 的轮廓形状设计成增大其中的颗粒物浓度以减少流体从一个腔室不合需要 地传送到另 一个腔室，则约为20m/sec的平均流体喷射速度以及动量从流体 有效传递给聚合物颗粒能适用于使它们以大于6m/s的平均速度旋转，这就足 以获得竖直旋转流化床。如果流化床在圆柱形腔室的顶部处的厚度约为30cm,在其基底处的厚 度约为0.9m，可提供每个圆柱形腔室接近71113或约2.3吨聚乙烯的流化床体 积。可利用螺旋回转部分或其它适当构件来增大腔室顶部处的厚度，同时 减小其基底处的厚度，由此可能提供7.5n^或2.5吨聚乙烯的流化床体积，同 时可减小其基底和其顶部之间的流化床中流体的压力、速度和驻留时间的 差异。在每个圆柱形腔室中聚合物的平均驻留时间大约为1分钟，而流体在流 化床中的平均驻留时间为1.5秒。如果反应器包括可以分成两组或多组具有 单独再循环回路的十个圓柱形腔室以获得双峰或多峰聚合物颗粒组分，则 再循环流体的总量为50mVsec或每小时约5400吨，因此在不使用制冷剂的情 况下，每小时可冷却至少50吨聚合物且平均颗粒物驻留时间为30分钟，通 常能使这些聚合物进行三次完整的循环，由此可确保聚合物颗粒的合理均 匀性，同时可限制流体在反应器的各个部分之间发生不期望的流体传送。 如果优先考虑聚合物颗粒的均匀性，则可以通过增大通道的尺寸来增加从 一个腔室传送给另一个腔室的聚合物颗粒量，由此也可能增加从一组腔室 传送给另 一组腔室的不期望的流体量，由此可能降低它们的差异。在供给反应器的乙烯量约为0.5mVsec或者从一个腔室到另一个腔室的 颗粒物传送量、由此在净化塔(61)中的流体传送量也约为六倍的情况下， 如果只在上部组的下圆柱形腔室中喷射己烯，因为在上圆柱形腔室中可能 具有较低的己烯浓度，所以通过使用在该塔中的部分乙烯很容易净化含有 己烯的流体的颗粒物。如果圓柱形腔室的下部组含氢的浓度较高以降低其中所产生的高密度 聚乙烯的分子量，可将少量氢与聚合物颗粒同时传送到反应器的上部组(一 或多个)。为了防止其中的浓度过高，可以使用插入在上部组(一或多个) 的流体再循环回路(一或多个)中的氢吸收器来进行控制。总体上对于厚度约为0.6m且具有离心力的 一般流化床而言，每个腔室 的流化床的表面面积约为121112或120m2,这可在流化床中提供这样的高流体 流量和这样短的流体驻留时间。由于平行地向圓柱形腔室送料，反应器的 入口和出口之间的压力差较小，以便限制使流体再循环所需的能量消耗。 离心力和与流化床表面基本相切的流体4亍进方向可4吏流体和颗粒物之间的 速度差较大，从而可获得理想的热传递，并且不会过分降低流化床的密度。第二实例轻烯烃的催化裂化在高温和接近大气压的低压力下对由催化裂化器生产出的汽油烯烃物 进行催化裂化。该过程是高度吸热的过程，要采用中间加热来调整两个连 续工序中的操作，因此需要相当大的流体体积流量。在随着要裂化流体越 重而增大的速度条件下由碳逐渐覆盖催化剂，从而伴随连续再生调整催化 剂循环。两次再生之间的平均循环时间取决于操作条件。该时间可以在短 于一^卜时至几小时之间。例如，为了提供参考和给出数量级，工业反应器可具有直径为1.6m、 高度为1.5m的圆柱形腔室。如果流化床密度与流体密度的比例为150,以 50m/sec的平均速度喷射的2.4mVsec的再循环流体流量可以使催化剂颗粒物 以高于4m/sec的旋转速度旋转，这足以获得竖直旋转流化床。由于腔室的顶当大，所以最好为它们配备向上螺旋回转部分或其它部件以减小这些差异。 这可以有助于获得厚度为20和40cm之间的流化床，每腔室的体积大约为 1.7m3 、表面面积为5m2,而且在流化床中的平均流体驻留时间为0.7秒。如果反应器包括两组，每组串连四个圓柱形腔室，考虑到用于排出流 体所需的中空圆盘的厚度每个腔室的高度可大于12m,如果被加热的流体密 度为6g/liter，则每小时可裂化约200吨。为了抵消流化床的流体静压并以期望的速度喷射流体在每组圓柱形腔 室的入口和出口之间的压力差可以小于四分之一大气压。如果在加热炉中 的压降足够低，如果顺序向反应器的所述两部分供料，与在再循环塔(61) 中的流化床的流体静压相比，在这两部分之间的压力差可以小于大气压的 50%,这可与用于高度为llm的大气压接近，这足以使再生后的催化剂颗粒 重新循环。这种串联结构的优点之一是输出反应器中的流体压力较低，由此便于 其转化。由于所述炉和反应器之间的距离可以较短并且不需要附加的压缩 机，这种结构还能用于采用串联形式的反应器多于两个部分的情况，从而 可改善转化，而不会导致非常高的额外费用。第三实例水平谷物干燥器为了给出数量级，在图9至12中所示的用这些附件组装的便于输送的容 器形成的卧式反应器的直径为1.8m,并可以分成六个0.5m宽的圆柱形腔室。 潮湿谷物(25)通过管(26)被导入区域Z1中。利用由热交换器(19)加 热的再循环空气对潮湿谷物进行加热和干燥，必要时可任选地利用未示出 的冷凝器使之干燥。这些谷物从一个圆柱形腔室传送到另一个腔室直到最
后腔室Z6，在最后腔室谷物被冷空气(6)冷却，在经管(30)离开(29) 之前谷物被预热完成对它们的干燥操作。对空气进行加热、干燥并使其再 循环至其它区域，循环次数等于风扇的总流量与在(20)处排出的空气流 量的比值。由于流体在流化床中与流化床表面基本平行地行进并且离心力可使垂 直于该表面的径向速度较高，空气和谷物之间的速度差以及空气流量可以 较高，由此可缩短干燥所需的时间。此外，由于这些谷物在离开反应器之 前被冷空气冷却并且它们在反应器中的驻留时间较短，可将谷物加热至稍 高于传统干燥器的温度。另外，由于湿空气被离开反应器之前预热的谷物 轻微冷却，所以可高效利用热量。通过使用第二台更小的风扇可改善这种 有效性，该风扇直接排出离开第 一 圆柱形腔室的已用于预热谷物并可通过处于第一中空圆盘中的分隔件隔离的空气，因此这股空气不会与从其它圓 柱形腔室流出的空气混合。再者，沿反应器的侧壁的较小的辅助通道(27.1 )能确保最重的因此也最难干燥的谷物沿相反方向优先传送，于是增长了谷 物在反应器中的驻留时间。例如，若含有悬浮谷物的流化床具有每升300克的堆积密度，则该密度 与环境空气的比值约为230,从而需要非常大的空气流量和非常高的喷射速 度。例如，约以40m/sec注入的每个腔室为2m"sec或者每腔室大于每小时9 吨的空气流量且从空气到谷物的有效动量传递能够产生高于6m/sec的谷物 旋转速度，从而在平均厚度为30cm的流化床的顶部和底部之间形成小于 12cm的厚度差。可以通过在直径为0.65m的两个分配器中的风扇提供12mVsec的总空气 流量，并且通过两个直径为0.7m的收集器排出，中空圆盘的中央开口的直 径可小于0.6m。这用来容纳由反应器、其分配器和收集器形成的边长为2.5m 的方形组件，这与标准容器的尺寸对应。对于超过lln^的表面面积而言，流化床的体积约为每个腔室700升，或 者总体为4.2m3。如果谷物以每秒20升或每小时约20吨的速度从一个腔室传 送给另一个腔室，则其在干燥器中的平均驻留时间约为3.5分钟。尤其由于 因为谷物的切向方向和离心力可获得空气和谷物之间的大的速度差，谷物 的干燥程度与可被加热的空气的湿度和温度有关，尤其可借助于风扇电机 的冷却并可借助于冷凝器，通常这比普通干燥器中干燥得更快。
必须设置旋风分离器和/或过滤器来防止意外停机时部分谷物被风扇夹 带并排入大气中，并且在每个区域的底部设置开口以便在重新启动之前将 反应器排空。通过将反应器的长度加倍并且通过在谷物出口侧上使用附加风扇可以 使容量加倍而避免分配器和收集器的直径增大。
权利要求
1. 一种旋转流化床装置，它包括圓柱形反应器；用于将固体颗4^立物排出悬浮在所述旋转流化床中的所述固体颗粒物的部件；用于供给流体， 气体或液体的部件，该部件被设计成用于在与所述圆柱形壁大致相切的方 向和与所述反应器的对称轴线大致垂直的方向上沿所述反应器的圓片主形壁 以均匀分配的方式将所述流体或流体混合物喷入所述旋專争流化床中，用于 以产生推动所述固体颗粒物朝所述圓柱形壁行进的离心力的速度使所述旋 转流化床旋转；用于沿所述反应器的对称轴线在中央处排出所述流体或流 体混合物的部件；其特征在于，该装置包括与所述反应器的对称轴线垂直 并被固定成紧靠所述反应器的圆柱形壁上的中空圆盘，这些中空圓盘将所 述反应器分成相继的由通过所述中空圆盘布置的通道相互连接的圆;f主形腔 室，使悬浮在所述旋转流化床中的所述固体颗粒物从一 个所述圓柱形腔室 流入到另 一个腔室；所述用于排出所述流体或流体混合物的部件包括这些 所述中空圆盘，每一个所述中空圆盘都设有围绕所述对称轴线的至少一个 中央开口以及与在所述反应器外侧的至少一个收集器连^^的至少一个侧开 口 ，用于排出流过所述中空圓盘的所述流体和用于调节所述圓柱形腔室的 出口压力。
2. 如权利要求l所述的装置，其特征在于，所述用于供给所述流体或 流体混合物的所述部件配备有靠近所述流体喷射器设置的侧面偏转器，用 于使所述流体或流体混合物与在所述圓柱形腔室中旋转的部分所述固体颗 粒物混合和用于使它们在由所述侧面偏转器界定的空间加速，该侧面偏转 器形成有适当轮廓形状以使所述流体能在离开所述被界定的空间之前将其 大部分能量传递给所述固体颗粒物，并使所述固体颗粒物能在离开这些所 述界定空间之后将所获取的动量传递给在所述圆柱形腔室中旋转的其它所 述固体颗粒物。
3. 如权利要求1和2中任一项所述的装置，其特征在于，所述中空圆 盘的所述中央开口配备有一或多个中央偏转器，这些偏转器纵向通过所述 圆柱形腔室并具有限定一或多条中央进出狹缝的弯曲部分，所述流体或流 体混合物通过这些狭缝朝所述中央开口被吸出，所述弯曲部分和所述进出 狭缝被布置成用来减小所述固体颗粒物进入所述中空圓盘的所述开口的可 能性。
4. 如权利要求1至3中任一项所述的装置，其特征在于，至少一个所述中空圓盘包括一或多个分离分隔件，用于将进入这个所述中空圆盘的所 述流体或流体混合物与从被这个所述中空圓盘分开的所述圓柱形腔室流出 的所述流体或流体混合物分开。
5. 如权利要求1至4中任一项所述的装置，其特征在于，至少一个所 述中空圓盘使得喷射器的通道能够将辅助流体的细小微滴喷射在至少一个 所述圓柱形腔室的至少一个所述旋转流化床的所述表面上，至少一种所述 其它流体为气体。
6. 如权利要求1至5中任一项所述的装置，其特征在于，所述反应器 包括位于每个所述圓柱形腔室的所述侧壁中的出口 ，以便完全排出处于每 一所述圓柱形腔室中的所述固体颗粒物。
7. 如权利要求1至6中任一项所述的装置，其特征在于，该装置包括 用于通过所述流体供给部件使经适当处理后的所述流体或流体混合物再循 环到所述圆柱形腔室的部件，所述流体或流体混合物通过用于排出所述流 体或流体混合物的所述部件排出。
8. 如权利要求1至7中任一项所述的装置，其特征在于，所述用于供 给固体颗粒物的部件向位于所述反应器的一端的所述圆柱形腔室供料；所 述用于排出固体颗粒物的部件从位于所述反应器的另 一端的所述圆柱形腔 室排出所述固体颗粒物。
9. 如权利要求1至8中任一项所述的装置，其特征在于，所述用于将 所述固体颗粒物供给一个所述圆柱形腔室的部件由用于检测所述腔室的所 述旋转流化床的所述表面的部件伺服控制，所述伺服控制适用于将所述表 面与所述腔室的圆柱形壁保持希望的距离。
10. 如权利要求1至9中任一项所述的装置，其特征在于，所述用于从 一个所述圆柱形腔室排出所述固体颗粒物的部件由用于斗企测所述月空室的所 述旋转流化床的所述表面的部件伺服控制，所述伺服控制适用于将所述表 面与所述腔室的圆柱形壁保持所希望的距离。
11. 如权利要求1至10中任一项所述的装置，其特征在于，该装置包 括所述通道，这些通道的轮廓形状被形成为便于使所述固体颗粒物乂人一个 所述圆柱形腔室朝所述反应器的一端传送给另一个腔室并位于与所述中空圓盘的所述中央开口间隔希望的距离处，以稳定其中的所述旋转流4b床的所述表面，传送给所述端部的所述颗粒物的流量根据所述通道是否更多或 更少地浸没在所述旋转流化床中而增大或减小。
12. 如权利要求1至11中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置包括所述通道，这些通道沿所述反应器的所述圆柱形壁设置并且其4仑廓形 状被形成为便于使所述固体颗粒物沿适用于逐渐充注或排空所述反应器的 所有所述圓柱形腔室的所述固体颗粒物的方向从一个所述圓柱形腔室传送 给另一个腔室。
13. 如权利要求1至12中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置 包括所述辅助通道，它们沿所述反应器的所述圓柱形壁设置并且其4仑廓形 状被形成为便于所述固体颗粒物沿与其它所述通道的方向相反的方向/人一 个所述圆柱形腔室传送给另 一个，以优选提供所述最重固体颗粒物的逆流。
14. 如权利要求1至13中任一项所述的装置，其特征在于，所述用于 给至少 一个所述圓柱形腔室供给所述流体或流体混合物的部件由用于^全测 所述圆柱形腔室的所述旋转流化床的所述表面的部件伺服控制，所述伺服 控制适用于将所述表面与所述腔室的圓柱形壁保持希望的距离。
15. 如权利要求1至14中任一项所述的装置，其特征在于，所述用于 供给所述流体或流体混合物的部件包括与所述反应器的对称轴线平行地通 过其所述侧壁的长纵向狭缝，这些长纵向狭缝与在所述反应器外侧的至少 一个流体分配器连接并适用于调节通过所述长狭缝喷入所述反应器的所述 流体或流体混合物的入口速度。
16. 如权利要求15所述的装置，其特征在于，所述通过所述侧壁的长 纵向狭缝从所述反应器的一端到另一端，用于将所述反应器的所述圆柱形 壁分成至少两个圆柱形部分。
17. 如权利要求1至16中任一项所述的装置，其特征在于，所述用于 排出所述流体或流体混合物的部件包括垂直于所述反应器的对称轴线并沿 所述中空圆盘的所述侧开口通过所述圆柱形壁的横向狭缝，这些横向狭缝 与在所述反应器外侧的至少一个流体收集器连接并适用于调节通过所述横 向狭缝从所述反应器排出的所述流体或流体混合物的出口压力。
18. 如权利要求1至17中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置 包括两个所述分配器和两个所述收集器，它们为沿所述反应器的所述圓柱 形壁延伸的管，这四根管与所述反应器形成能被装入长方体中的紧凑组件。
19. 如权利要求15至18中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置 形成紧凑、可拆卸并可输送的组件。
20. 如权利要求1至19中任一项所述的装置，其特征在于，所述反应 器呈卧式。
21. 如权利要求20所述的装置，其特征在于，所述反应器可倾斜以在 所述流化床的体积不发生任何明显变化的情况下增大或减小所述固体颗粒 物通过所述通道朝所述排出部件的传送。
22. 如权利要求20和21中任一项以及如权利要求3所述的装置，其特 征在于，所述中央进出狭缝(一或多条)被布置在所述反应器的上半部中， 以减小所述固体颗粒物在停止操作期间进入所述中空圓盘的可能性。
23. 如权利要求1至19中任一项所述的装置，其特征在于，所述反应 器呈立式；所述中空圆盘的每一个只包括位于其下壁上的一个所述中央开 口 。
24. 如权利要求1至19中任一项所述的装置，其特征在于，所述反应 器呈立式；所述中空圆盘的上壁的所述中央开口由竖直管延长，以Y更减小 停止操作期间所述圓柱形腔室中旋转的所述固体颗粒物落入所述中央开口 的可能性。
25. 如权利要求22至24中任一项所述的装置，其特征在于，所述圓柱 形腔室的所述圓柱形壁被配备有横向翅片或螺旋回转部，使得所述固体颗 粒物能够利用其旋转动能的一部分沿所述横向翅片或螺旋回转部上升，以 减小所述圆柱形腔室的顶部和底部之间的所述旋转流化床的压力差和厚度差。
26. 如权利要求1至25中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置 包括在所述反应器外侧的传送塔或管，用于使从位于所述反应器一端的一 个所述圆柱形腔室排出的所述固体颗粒物再循环到位于所述反应器的另一 端的所述圆柱形腔室。
27. 如权利要求1至26中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置 包括至少两组相继的所述圆柱形腔室和至少 一条用于将所述固体颗斗立物从 一个所述组传送给另一所述组的通道；所述用于供给和排出所述流体或流 体混合物的部件适用于将从一个所述组排出的所述流体或流体混合物供给 另一所述组。
28. 如权利要求1至27中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置 包括至少两组相继的所述圆柱形腔室和至少 一条用于将所述固体颗^i物/人 一个所述组传送给另一所述组的通道；所述用于供给和排出所述流体或流 体混合物的部件适用于从所述组的每一个分开排出所述流体或流体混合物 并用于将它们再循环到同 一所述组。
29. —种对悬浮在旋转流化床中的固体颗粒物进行催化聚合、干燥或 其它处理或者对流过旋转流化床的流体进行催化转化的方法，其特征在于， 该方法包括以下步骤，以这样的速度和流量将流体或流体混合物喷射到如 权利要求20至22中任一项所述的水平圓柱形反应器中，使得所述固体颗 粒物的平均转速大于反应器直径与g即重力加速度的乘积的平方根。
30. —种对悬浮在旋转流化床中的固体颗粒物进行催化聚合、干燥或 其它处理或者对流过旋转流化床的流体进行催化转化的方法，其特征在于， 该方法包括以下步骤，以这样的速度和流量将流体或流体混合物喷射到如 权利要求23至26中任一项所述的竖直圓柱形反应器中，使在所述旋转流 化床中产生大于重力的离心力，所述固体颗粒物从一个所述圓柱形腔室朝 所述反应器的底部传送给另 一个腔室。
31. —种对悬浮在旋转流化床中的固体颗粒物进行催化聚合、干燥或 其它处理或者对流过旋转流化床的流体进行催化转化的方法，其特征在于， 该方法包括以下步骤，以这样的速度和流量将流体或流体混合物喷射到如 权利要求23至26中任一项所述的竖直圓柱形反应器中，使得所述固体颗 粒物的平均旋转速度高于这样的速度，该速度是所述固体颗粒物从所述圓 柱形腔室的顶部落到底部所能获得的、并使它们能从一个所述下部圓柱形 腔室通过布置在使它们分开的所述中空圆盘中且沿使所述固体颗粒物上升 的方向走向的至少 一条通道流向所述上部圓柱形腔室的速度。
32. —种对悬浮在旋转流化床中的固体颗粒物进行催化聚合、干燥或 其它处理或者对穿过旋转流化床的流体进行催化转化的方法，其特征在于， 该方法包括以下步骤，将流体喷射到如权利要求26所述的传送管或i荅中， 使处于再循环到所述反应器的所述固体颗粒物中的催化剂再生。
33. —种对悬浮在旋转流化床中的固体颗粒物进行催化聚合、干燥或其它处理或者对穿过旋转流化床的流体进行催化转化的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤，将流体喷射到如权利要求26和32中任一项所述的 传送管或塔中，以净化再循环到所述反应器的夹带在所述固体颗粒物中的 不期望有的流体的所述固体颗粒物。
34. —种对悬浮在旋转流化床中的固体颗粒物进行催化聚合的方法， 其特征在于，该方法包括以下步骤，将从至少两组如权利要求28所述的相 继的圆柱形腔室中分开排出的所述流体或流体混合物再循环到所述组中， 这些流体或流体混合物从一组到另 一组含有不同组分的活性流体，用于产 生双峰或多峰聚合物。
35. —种对悬浮在旋转流化床中的固体颗粒物进行催化聚合的方法， 其特征在于，该方法包括以下步骤，通过如权利要求5所述的喷射器将共 聚用单体的细小微滴喷射在至少一个所述圓柱形腔室的所述旋转流化床的所述表面上。
36. —种对悬浮在旋转流化床中的固体颗粒物进行催化聚合的方法， 其特征在于，该方法包括以下步骤，通过如权利要求5所述的喷射器将用 于冷却所述固体颗粒物的液体喷射在至少一个所述圓柱形腔室的所述旋转 流化床的所述表面上。
37. 如前面任一项权利要求所述的装置的用途，用于使悬浮在旋转流 化床中的固体颗粒物聚合的方法中。
38. 如前面任一项权利要求所述的装置的用途，如权利要求37所述， 其特征在于，至少一种所述流体含有cc-烯烃。
39. 如前面任一项权利要求所述的装置的用途，在用于对流过该装置 的旋转流化床的流体或流体混合物进行催化转化的方法中所述固体颗粒物 是催化剂。
40. 如前面任一项权利要求所述的装置的用途，如权利要求39所述， 其特征在于，所述流体或流体混合物含有轻烯烃；所述催化转化指的是所 述轻烯烃的分子量分布的变化。
41. 如前面任一项权利要求所述的装置的用途，如权利要求39所述， 其特征在于，所述流体或流体混合物含有乙苯；所述催化转化指的是使其 脱氢以将其转化成苯乙蹄。
42. 如前面任一项权利要求所述的装置的用途，如权利要求41所述， 其特征在于，所述固体颗粒物含有能够与通过所述脱氩作用产生出的氬反 应的组分，以便降低其在所述流体或流体混合物中的浓度，这些组分可以 在所述反应器外侧再生。
43. 如前面任一项权利要求所述的装置的用途，用于干燥或提取来自 所述固体颗粒物的挥发性组分的方法中。
44. 如前面任一项权利要求中所述的装置的用途，如;f又利要求5所述， 用于用所述辅助流体浸透所述固体颗粒物的方法中。
45. 如前面任一项权利要求所述的装置的用途，如权利要求43和44 中任一项所述，其特征在于，所述固体颗粒物为谷物、农业原料的其它碎 屑或粉末。
全文摘要
本发明涉及一种用于旋转流化床的装置和方法，用来对固体颗粒物进行催化聚合、干燥和其它处理，或者用于对流体进行催化转化，其中流体与圆柱形反应器(1)的圆柱形壁相切地被喷射(7)于其内部，该圆柱形反应器通过中空圆盘(3)被分成相继的一些圆柱形腔室(Z1，Z2，Z3)，这些中空圆盘被固定在反应器的圆柱形壁上，它们具有中央开口，通过这些开口流体被吸入(10)而在圆柱形腔室内旋转循环流动，所述中空圆盘具有通过反应器的圆柱形壁并用来抽空所述流体的横向开口，该中空圆盘还具有用于将旋转流化床中的悬浮固体颗粒物从一个腔室通过所述圆盘(3)传送到下一个腔室的通道(27)。
文档编号B01J8/36GK101124036SQ200580048378
公开日2008年2月13日 申请日期2005年12月9日 优先权日2004年12月15日
发明者阿克塞尔·德布罗克维尔 申请人:阿克塞尔·德布罗克维尔