专利名称：流化床磁力球分布板的制作方法
技术领域：
本发明属于流化床反应器技术领域，具体的说是流化床磁力球分布板的设计，气体或液体通过该装置后能够分布均匀且稳定，在气固反应，液固反应，催化反应等技术领域中有很广泛的应用。
背景技术：
气固为主的流态化气体通过床层时会分两部分流经床层，一部分气体以近似临界流态化的速度经分布板，流过浓相区；另一部分气体经分布板后，气体的速度超过了临界流态化速度，此时这气体则以气泡状态越过浓相区。气泡上升速度可超越临界流态化速度一个数量级，因此用这种高速度气体流体通过床层时，气体停留时间较短，造成必须在一定的停留时间内完成的反应，由于气体的反应时间不够，造成反应产物的合格率降低。由于气体不均匀的床层流动，造成气体通过流化床时，在流化床颗粒中的停留时间不均匀。所以为了改变流化床内的均匀流动，可借助于分布板的设计来改善。流化床流体分布器又称分布板，其主要作用是使进入流化床中心的流体沿床断面均匀分布，使得床层正常操作时床层不出现死床区。同时在停止操作时，支承床中物料。分布板按其结构分为多孔板，多管式，栅条式，锥形等。当采用这些分布板时，发现有时候气泡分布在通过分布板后，出现了不均匀的情况，为了改善这种情况，在分布板的上面加入一些填料而防止。一般采用的方法有在分布板上加入不同的颗粒，在底部先铺满大颗粒的填料，之后再在大颗粒的上面用比大颗粒较小的颗粒铺垫一层，根据需要依次铺满缩小尺寸的颗粒，最后铺垫完毕。当使用此种分布器用气固或者液固流态化床时，气体或者液体的分布情况大为改观。但是这样的铺垫存在一个重大的缺陷，就是不能够达到单层铺垫规整。这样导致了很多弊端。
发明内容
本发明的目的，就是要克服气体经过分布板后不能均匀分布的问题，提供一种由圆球形磁力球规整排列形成的新型分布板。使用规整的磁力球作为分布板，能使气体通过分布板后完全能均匀分布，能有效控制气体通过流化床的反应时间，从而提高反应效率，提高产品的合格率。目前在该方面应用的技术存在以下的缺陷①颗粒不均匀。②铺垫填料颗粒的时候，不能单层铺垫。 ③颗粒之间的距离不可能规整排列，从而不能达到保持间隙准确。为了解决以上问题，本发明提出了一种新的流化床磁力球分布板的设计。该设计中采用的填料颗粒为，尺寸均一规整的磁力球。本发明提出了流化床磁力球分布板，其特征在于，在反应器床底部支撑架上由磁力球规整排列形成的分布板，磁力球排列整齐紧密且布满反应器床底部支撑架，排布成单层或者进行多层。进一步，其特征在于，两个磁力球之间的磁性相互吸引力不小于10牛顿。进一步，其特征在于，磁力球直径与反应器横截面直径之比小于I比10。使用磁力球作为分布板的填料有以下优点①填料颗粒为具有能够相互吸引力的含铁磁力球，分布紧密。②磁力球的磁性吸引力可以在生产过程中控制，磁力可大可小。 ③磁力球的颗粒均匀，且球形度好，排列规整。④磁力球可以单层铺垫，也可多层铺垫。⑤磁力球可根据需要制定称各种尺寸规格。⑥磁力球规整排列，使得每一层之间的通量面积相同。(通量面积=反应器面积-填料球横截面面积)⑦磁力球可控制磁性吸引力足够大时，还能用作固定床使用，其以上优势在固定床中依然体现。使用本发明的流化床磁力球分布板,利用大小可控,尺寸可控,磁力可控的,均一规整，紧密排列的磁力球分布板，操作简便，原理简单，制作容易，在该领域里很大程度上解决了流态化气液或者液体分布不均匀的问题。使气体或者液体通过分布器后，能够分布均勻，则反应时间控制准确，大大提闻了反应效率，更进一步的提闻了广品的质量合格率，以及原料的利用率。该发明可以广泛的应用于相关的领域。
附图I为本发明的其中一种采用不同尺寸磁力球填充的示例，例I结构示意图。采用统一尺寸磁力球填充的类型，实施方法可以概括在内。附图2为本发明的例I水平截面图，磁力球直径1cm，反应器为直径IOcm的圆。附图3为本发明的例I水平截面图，磁力球直径O. 5cm,反应器为直径IOcm的圆。附图4为本发明的例I水平截面图，磁力球直径O. 25cm，反应器为直径IOcm的圆。
具体实施例方式本发明的其中一种具体示例模型例1，如附图I所示，所有的组件和反应器根据编号，依次是直径Icm的磁力球I、直径O. 5cm的磁力球2、直径O. 25cm的磁力球3、流化床反应器4、支承板5、支承板孔道6。利用规整的不同尺寸的磁力球规整排列，可根据需要选取不同尺寸的磁力球，该例I模型中选取了最底层排布I层直径Icm的磁力球1，上面平铺两层直径为O. 5cm的磁力球2，上面再铺满3层直径为O. 25cm的磁力球3，当流态化反应进行时，气体或者液体通过板孔道6，依次经过I层直径Icm的磁力球1，2层直径O. 5cm的磁力球2，3层直径O. 25cm的磁力球3，之后分布十分均匀，路径相似，各处的气体通过分布板的时间也相同，达到了准确的均匀分布，从而有利于流态化反应的均一性，提高了反应的产率和产品的合格率，也提高了原料的利用率。
本发明的最大突出点，就是在分布板的每一层，虽然填充以不同尺寸的规整磁力球，但是每一层的通量面积保证相同(通量面积=反应器面积-填料球横截面面积)，通量面积的不变，保证了气体或者液体通过分布板的每一层磁力球时候的速度不变，从而又因为孔道均匀规整，从而分布均匀。
本发明的示例附图中，例I模型为横截面是圆形的反应器。虽然示例例I中的圆形反应器的截面图中，边缘部分填充不完全，但是实际应用中填料尺寸和反应器尺寸相差很大，考虑到流体通过时候的边缘效应，当磁力球直径与反应器横截面直径之比，小于I比10时或者更小时，边缘缝隙误差小于5%或者更小，基本可以忽略。为了本说明书的讲解更为透彻明了，在不影响其他方面的条件下，本说明书中采用反应器例I附图来进行讲解(即附图只起到说明作用，通量面积的计算结果只依据文字说明和计算公式为准)。采用微分法，把反应器的横截面微分成许多个小正方形，假设把例I中反应器的每一层的横截面全部划分成IcmX Icm的微元正方形，即每层都有同样多个微元正方形，在每一层的一个正方形中附图2中，通量面积=微元正方形面积-正方形内磁力球I横截面面积，其中微元正方形面积=IcmX Icm = Icm2,磁力球I横街面积为1X3. 14X0. 52 = O. 785cm2,通量面积=1-0. 785 = O. 215cm2 ο附图3中，通量面积=微元正方形面积-正方形内磁力球2横截面面积，其中微元正方形面积=IcmXlcm= Icm2,磁力球2横街面积为4 X 3. 14 X 0 . 252 = O. 785cm2,通量面积=1-0. 785 = O. 215cm2 ο附图4中，通量面积=微元正方形面积-正方形内磁力球3横截面面积，其中微元正方形面积=IcmX Icm = Icm2,磁力球3横街面积为16X3. 14X0. 1252 = O. 785cm2,通量面积=1-0. 785 = O. 215cm2 οS卩，由上推算过程可知，无论每层采用相同或者不同尺寸的磁力球进行铺垫，或者无论每次铺多少尺寸的磁力球，铺满之后，都能保证，每一层的通量面积都不变。
权利要求
1.流化床磁力球分布板，其特征在于，在反应器床底部支撑架上由磁力球规整排列形成的分布板，磁力球排列整齐紧密且布满反应器床底部支撑架，排布成单层或者进行多层。
2.根据权利要求I中所述的流化床磁力球分布板，其特征在于，两个磁力球之间的磁性相互吸引力不小于10牛顿。
3.根据权利要求I中所述的流化床磁力球分布板，其特征在于，磁力球直径与反应器横截面直径之比小于I比10。
全文摘要
流化床磁力球分布板属于流化床反应器技术领域。该装置在反应器床底部支撑架上由磁力球规整排列形成的分布板，磁力球排列整齐紧密且布满反应器床底部支撑架，排布成单层或者进行多层。两个磁力球之间的磁性相互吸引力不小于10牛顿。气体或液体通过该装置后能够分布均匀且稳定，在气固反应，液固反应，催化反应等技术领域中有很广泛的应用，克服了气体经过分布板后不能均匀分布的问题。使用规整的磁力球作为分布板，能使气体通过分布板后完全能均匀分布，能有效控制气体通过流化床的反应时间，从而提高反应效率，提高产品的合格率。
文档编号B01J8/44GK102631872SQ20121012449
公开日2012年8月15日 申请日期2012年4月25日 优先权日2012年4月25日
发明者姚传好, 安震涛, 张然, 徐梦迪, 李钒, 杨帆, 梁向峰, 王义智 申请人:北京工业大学