专利名称：锥形底塔式容器及其应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及带有锥形底部的塔式容器，尤其是用于固体物料干燥或反应的锥形底塔式容器，更尤其涉及颗粒状固体物料干燥或反应所用的锥形底塔式容器。
背景技术：
在粮食干燥和贮存、颗粒状工业产品或半成品干燥或反应等过程中，常常使用底部呈锥体形状的塔式容器。如聚酯(PET)、工程塑料(PBT)、聚丙稀(PP)等聚合物进行固相聚合时，通常用纯度较高的惰性气体作为反应介质，惰性气体兼具加热任务，固体物料靠自重从上而下以平推流方式整体流动，边流动边反应，到达底部时平稳出料，这些特点和要求使锥形底塔式容器成为首选加工设备。
上述固相聚合过程中，反应温度在200℃左右，要求工艺气体均匀加热颗粒状固体物料，并且在避免物料粘结的情况下使反应产物顺利排出设备，进入后道加工工序。现有技术中，气体通过分配环从设备底部沿内壁进入塔式反应器；反应器内部，设置了各种类型的内构件或支撑筋，以降低塔内装料压力，改善流动状况。实际使用表明，该类型设备技术上还存在以下三方面的薄弱环节(1)气体从塔底部内壁进入，反应器中心未通入气体，造成径向温度分布不均匀，影响了最终产品质量；
(2)在塔体与锥底交接部位，由于几何尺寸的骤然变化，物料的流动性能大受影响。即使塔体部分的内构件层设置得较好，可以满足物料保持平推流式整体流动，但锥底部位的内构件尚无理想的设计，使物料不能平稳地从塔底出料，严重时出现粘结，既影响产品质量，又存在安全隐患；(3)单线设备增容困难。随着单线装置产能的不断增大，要求固相聚合反应器的容积进一步增大。在大容积反应器内实现颗粒料整体流动对保证粒料均匀反应、提高产品品质尤为重要。增大容积，一是增加塔体高度，二是增加反应器直径。前者，随着塔体绝对高度的增加，塔内底层物料的装料压力也将增大，上述问题(2)更显突出；后者可以降低相对高度，但带来的问题是反应器内颗粒料流动很不均匀，有明显壁流效应，严重时会导致物料在出料口上方架桥成拱。
该类型设备在用于粮食干燥等过程时，也存在上述类似的技术难题。
发明内容
本发明的目的就是为了解决现有技术的以上难题，提供一种可用于固体物料干燥或反应的锥形底塔式容器，该设备可实现固体物料整体式流动并从底部平稳出料，塔中心位置的物料几乎与四周的物料获得同样的加热，最大程度减少径向温度差异。同时，提供塔体高度H、塔体直径D和锥底的锥角α三者之间的合理匹配，可随时实现单线设备扩容。
本发明的目的通过以下技术方案来实现一种锥形底塔式容器，包括有塔体、锥底、固体物料入口、固体物料出口、气体出口、气体主入口、内构件层和承重支座，在容器内部塔体与锥底交接部位设置一只双锥体内构件，该双锥体内构件是用上、下两个底部圆周相等的圆锥面和反向叠合而成，并通过上支撑筋将上锥面与塔体固定联接、下支撑筋将下锥面与锥底固定联接而定位。
上述锥形底塔式容器在固体物料干燥或反应过程中的应用。
本发明的目的还可以通过以下优选的技术方案来进一步实现前述的锥形底塔式容器，其中所述的塔体的直径D为2.4～2.6米、2.8～3.0米、3.2～3.4米、3.6～3.8米时，塔体的高度H、锥底的锥角α和双锥体的直径d分别对应为，H选取24～30米、22～33米、25～32米、22～37米，α选取35～38度、37～40度、40～42度、42～45度，d选取0.8～1.0米、1.0～1.2米、1.2～1.4米、1.4～1.6米。
前述的锥形底塔式容器，其中所述的下锥面的锥角与锥底的锥角α相同，而上锥面的锥角比α大2～4度。
前述的锥形底塔式容器，在其中所述的上锥面上开有若干微孔，并且至少有一根下支撑筋为空心管，其里端与所述的双锥体内部空间相通，外端穿出锥底并设置气体辅助入口。
前述的锥形底塔式容器，其中所述的上支撑筋也为空心管，其里端与所述的双锥体内部空间相通，管壁上开有若干微孔。
前述的锥形底塔式容器，其中所述的微孔最大直径小于固体物料的最小直径。
前述的锥形底塔式容器，其中所述的上支撑筋和下支撑筋的数量为4～10根，并且沿圆周均匀排布；双锥体内构件的安装位置是，保持双锥体的垂直对称轴与塔式容器的对称轴重合，并且上锥面和下锥面的交接圆与塔体和锥底的交接圆在同一平面内。
前述的锥形底塔式容器在固体物料干燥或反应过程中的应用，其中所述的固体物料是颗粒状聚酯PET、工程塑料PBT或聚丙烯PP；所述的反应是固相聚合反应；所述的微孔的最大直径为颗粒状聚合物平均直径的1/3～1/2。
前述的锥形底塔式容器在固体物料干燥或反应过程中的应用，其中所述的固体物料是颗粒状农产品谷物，所述的锥形底塔式容器用作对该类型谷物进行干燥处理。
本发明对锥形底塔式反应器或干燥器的内部结构进行优化，结合颗粒状固体物料流动性能分析和研究结果，提出了较好的技术解决方案。采用本发明技术方案，可获得以下几方面有益的技术效果(1)双锥体式新型出料内构件，能有效解决设备内装料压力过大的问题，改善了物料的流动性能，避免固体物料粘结，达到平稳出料的目的。
(2)按照所提供的塔体高度H、塔体直径D和锥底的锥角α等主要设计参数的优选对应值，可随时进行单线设备扩容。
(3)从下支撑筋将气体引入双锥体内构件，实现气体在塔内径向上的合理分配，克服了原来只从塔体内壁进气的不足，使塔内固体物料所处环境更为平衡、一致，解决了径向温差等问题。
图1是本发明锥形底塔式容器的剖视图。
图2是图1中锥底部分局部示意图。
图3是图2中沿A-A方向剖视图。
图4是图2中沿B-B方向剖视图。
以上各图中附图标记的含义如下表
具体实施方式
下面结合附图对本发明技术方案进一步阐明。这些设计和用途仅作为非限制性例子给出，不成为对本发明所主张的权利保护范围的限制。
实施例一如图1～图4所示，一种带有锥形底部的塔式反应器，塔体1的直径D为2.8米、高度H为32米，锥底2的锥角α为37o，用承重支座16垂直安装就位。反应器内部按同一申请人提供的申请号为03131908.4记载的技术方案在上面设置10层内构件15，底部设置一只由上、下两个底部圆周相等的圆锥面6和7反向叠合而成的双锥体式出料内构件，该双锥体直径d为1米，其上锥面6的锥角为39o、下锥面7的锥角为37o，上下两个锥面分别用均匀排布的四根上支撑筋8和六根下支撑筋9分别与塔体1内壁和锥底2固定联接。双锥体的安装位置是，其垂直对称轴与反应器轴心线重合，并使上、下锥面的交接圆与塔体1和锥底2的交接圆在同一平面内。四根上支撑筋8和其中一根下支撑筋9为空心管，这根下支撑筋9的里端与双锥体内部空间相通，其外端穿出锥底2并在外面设置气体辅助入口12。上锥面6和上支撑筋8的管壁上均匀设有若干个直径为1.4毫米的微孔13和14。
该反应器用于平均直径为3毫米的PET聚酯切片进行固相缩聚反应。反应时，用氮气作为惰性介质和加热气体。氮气经过净化、干燥并加热到60℃以后，一方面从主入口10进入气体分配环11，进而从塔体1的内壁四周进入；另一方面从辅助入口12进入双锥体内部，经微孔13和14而进入反应器中心位置。两处氮气在反应器内部重新会合后向上流动，与从入口3进入的自上而下的PET聚酯切片逆向流动，均匀作用于切片粒料，带走切片固相缩聚反应产生的小分子气体和热量，再从出口5排出反应器经处理后循环使用，从而使固相缩聚反应连续而顺利地进行。另一方面，聚酯切片边向下流动边进行反应，到达塔体1的底部以后，在双锥体的承压和分流作用下平稳进入锥底2，继而从出口4排出反应器，得到高粘度产品。该产品可送往冷却、打包工序，或直接注塑。
实施例二如图1～图4所示，一种带有锥形底部的塔式反应器，塔体1的直径D为3.2米、高度H为30米，锥底2的锥角α为41o，用承重支座16垂直安装就位。反应器内部上面设9层内构件15，底部设置一只由上、下两个底部圆周相等的圆锥面6和7反向叠合而成的双锥体式出料内构件，该双锥体直径d为1.2米，其上锥面6的锥角为44o、下锥面7的锥角为41o，上下两个锥面分别用均匀排布的六根上支撑筋8和六根下支撑筋9分别与塔体1内壁和锥底2固定联接。双锥体的安装位置是，其垂直对称轴与反应器轴心线重合，并使上、下锥面的交接圆与塔体1和锥底2的交接圆在同一平面内。六根上支撑筋8和其中对称的两根下支撑筋9为空心管，这两根下支撑筋9的里端与双锥体内部空间相通，其外端穿出锥底2并在外面联通，设置气体辅助入口12。上锥面6和上支撑筋8的管壁上均匀设有若干个直径为1.8毫米的微孔13和14。
该反应器用于平均直径为3～4毫米的PBT工程塑料进行固相缩聚反应。反应时，用氮气作为惰性介质和加热气体。氮气经过净化、干燥并加热到70℃以后，一方面从主入口10进入气体分配环11，进而从塔体1的内壁四周进入；另一方面从辅助入口12进入双锥体内部，经微孔13和14而进入反应器中心位置。两处氮气在反应器内部重新会合后向上流动，与从入口3进入的自上而下的PBT工程塑料逆向流动，均匀作用于PBT粒料，带走粒料固相缩聚反应产生的小分子气体和热量，并从出口5排出反应器经处理后循环使用，使固相缩聚反应连续而顺利地进行。另一方面，PBT粒料边向下流动边进行反应，到达塔体1的底部以后，在双锥体的承压和分流作用下平稳进入锥底2，继而从出口4排出反应器，得到高粘度产品。该产品可送往冷却、打包工序。
实施例三如图1～图4所示，一种带有锥形底部的塔式干燥器，塔体1的直径D为3.8米、高度H为28米，锥底2的锥角α为44o，用承重支座16垂直安装就位。干燥器内部上面设8层内构件15，底部设置一只由上、下两个底部圆周相等的圆锥面6和7反向叠合而成的双锥体式出料内构件，该双锥体直径d为1.6米，其上锥面6的锥角为46o、下锥面7的锥角为44o，上下两个锥面分别用均匀排布的六根上支撑筋8和八根下支撑筋9分别与塔体1内壁和锥底2固定联接。双锥体的安装位置是，其垂直对称轴与反应器轴心线重合，并使上、下锥面的交接圆与塔体1和锥底2的交接圆在同一平面内。六根上支撑筋8和相间隔的四根下支撑筋9为空心管，这四根下支撑筋9的里端与双锥体内部空间相通，其外端穿出锥底2并在外面联通，设置气体辅助入口12。上锥面6和上支撑筋8的管壁上均匀设有若干个直径为1毫米的微孔13和14。
该反应器用于对平均直径大约为2.5毫米的稻谷进行干燥处理。干燥时，用除湿并预热过的空气作为介质气体。空气一方面从主入口10进入气体分配环11，进而从塔体1的内壁四周进入；另一方面从辅助入口12进入双锥体内部，经微孔13和14进入干燥器中心位置。两处空气在干燥器内部重新会合后向上流动，与从入口3进入的自上而下的稻谷逆向流动，均匀作用于稻谷，带走其中的水分子，并从出口5排出干燥器经处理后循环使用。稻谷到达塔体1的底部以后，在双锥体的承压和分流作用下平稳进入锥底2，继而从出口4排出干燥器，另外贮存。
权利要求
1.一种锥形底塔式容器，包括有塔体[1]、锥底[2]、固体物料入口[3]、固体物料出口[4]、气体出口[5]、气体主入口[10]、内构件层[15]和承重支座[16]，其特征在于在容器内部塔体[1]与锥底[2]交接部位设置一只双锥体内构件，该双锥体内构件是用上、下两个底部圆周相等的圆锥面[6]和[7]反向叠合而成，并通过上支撑筋[8]将上锥面[6]与塔体[1]固定联接、下支撑筋[9]将下锥面[7]与锥底[2]固定联接而定位。
2.按权利要求1所述的锥形底塔式容器，其特征在于所述塔体[1]的直径D为2.4～2.6米、2.8～3.0米、3.2～3.4米、3.6～3.8米时，塔体[1]的高度H、锥底[2]的锥角α和双锥体的直径d分别对应为，H选取24～30米、22～33米、25～32米、22～37米，α选取35～38度、37～40度、40～42度、42～45度，d选取0.8～1.0米、1.0～1.2米、1.2～1.4米、1.4～1.6米。
3.按权利要求1或2所述的锥形底塔式容器，其特征在于所述的下锥面[7]的锥角与锥底[2]的锥角α相同，而上锥面[6]的锥角比α大2～4度。
4.按权利要求1所述的锥形底塔式容器，其特征在于在所述的上锥面[6]上开有若干微孔[13]，并且至少有一根下支撑筋[9]为空心管，其里端与所述的双锥体内部空间相通，外端穿出锥底[2]并设置气体辅助入口[12]。
5.按权利要求4所述的锥形底塔式容器，其特征在于所述的上支撑筋[8]也为空心管，其里端与所述的双锥体内部空间相通，管壁上开有若干微孔[14]。
6.按权利要求4或5所述的锥形底塔式容器，其特征在于所述的微孔[13]或[14]的最大直径小于固体物料的最小直径。
7.按权利要求1、2或4所述的锥形底塔式容器，其特征在于所述的上支撑筋[8]和下支撑筋[9]的数量为4～10根，并且沿圆周均匀排布；双锥体内构件的安装位置是，保持双锥体的垂直对称轴与塔式容器的对称轴重合，并且上锥面[6]和下锥面[7]的交接圆与塔体[1]和锥底[2]的交接圆在同一平面内。
8.以上任意一项权利要求所述的锥形底塔式容器在固体物料干燥或反应过程中的应用。
9.权利要求8所述的应用，其特征在于所述的固体物料是颗粒状聚酯PET、工程塑料PBT或聚丙烯PP；所述的反应是固相聚合反应；所述的微孔[13]或[14]的最大直径为颗粒状聚合物平均直径的1/3～1/2。
10.权利要求8所述的应用，其特征在于所述的固体物料是颗粒状农产品谷物，所述的锥形底塔式容器用作对该类型谷物进行干燥处理。
全文摘要
本发明涉及用于颗粒状固体物料干燥或反应的锥形底塔式容器，通过在容器内塔体与锥底交接位置设置一只内空的双锥体构件，有效地解决塔内装料压力大、物料易粘结等问题，改善了固体物出料时的流动性能，实现物料整体流动和平稳出料。同时，从下支撑筋将气体引入双锥体内部，使气体进入塔内中心位置，解决了径向温差，使塔内固体物料所处环境更为平衡、一致。另外，本发明给出了塔体高度、塔体直径和锥底的锥角等主要设计参数的优选值，可随时进行单线设备扩容。本发明可广泛应用于聚酯、工程塑料或聚丙烯等聚合物的固相缩合，亦可运用于对稻谷等颗粒状农作物产品的干燥处理。
文档编号F26B21/00GK1486911SQ03131800
公开日2004年4月7日 申请日期2003年7月30日 优先权日2003年7月30日
发明者唐周军, 钱继兵, 孙德广, 米建国 申请人:中国石化仪征化纤股份有限公司