专利名称：流态化焙烧和/或合成用的反应器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及气、固两相或气、固、液三相化工单元操作反应器，特别涉及流态化焙烧和/或合成用的反应器。
背景技术：
流态化技术在工业中有广泛的应用，如催化反应、干燥、还原焙烧、特殊保护气氛热处理、催化剂活化、化学气相合成等，其对颗粒尺寸、流化速度、气氛和反应介质控制、温度等操作条件都有严格的要求(参见《流化态原理及其应用》.黎强等著.中国矿业大学出版社，1994.)。流化态反应器的诸因素，如流体力学、反应器结构和几何参数、物理现象对化学反应的影响和相际间接触的非稳态特性等极为复杂，揭示诸因素及其相互关系相当困难，目前，大量积累的数据，主要取自小规模装置的实验结果(参见《流化床反应器》.卢天雄编著.化学工业出版社，1986.)。在模拟工业条件的实验中，则要求在实验室内按照工业反应要求进行各参数的摸索，在小型流态化反应器内，采取间歇方式，对分布板形状和尺寸、颗粒流化性能、反应温度、流化气速、流化形式、气氛介质等因素进行广泛的摸索，从而得到最佳的操作条件。
但在实际工作中，部分反应对气体介质的温度控制有一定要求，尤其是氢气、氧气、氨气等气氛，通常需经过一个预热装置将气体介质加热到一定温度后再输入流化反应器中，这不仅增加了操作难度，而且过多的环节也加大了危险性。在不同的实验中，参与反应的固相颗粒的粒径、比重等性质有较大的差异，在流化反应中须针对其特点采用不同的分布板装置，需经常更换，此外，物料的加入和取出以及反应器的维护和清理等操作过程复杂，给实验工作带来了较多不便之处。
在实际工业应用中，流态化反应器的类型多种多样，体现出许多优越性，但仍存在一定的局限性。如在靠近流化床的底部，通常存在较明显的温度梯度，易导致床内不理想的转化率分布和产物分布。如文献王其祥等.“无机材料学报”，2001，(5)851-856中介绍了一种小型的流化床反应器，该流化床反应器用于制备超细金属磁记录粉材料，其结构简图如附图1所示。该反应器主要由外套管16和内炉管11所组成，内炉管内部固定有分布板13，反应在内炉管中进行，反应气体由进气口6进入，经外套管和内炉管的间隙后由下方进入到内炉管中，最后由内炉管上方扩大段的出气口8处卸出。其特点是反应器内温度分布均匀，气固接触充分，气体切换方便，气体浓度容易调节和控制。但存在一些不便之处外套管和内炉管均为固定结构，二者相互间焊接在一起，无法拆卸和清理反应器内部以及对反应器进行维护，装卸反应物料较繁琐，在进行新的反应时，反应器内部前期残存的物料容易对新的物料造成污染。此外，其分布板固定在内炉管中，拆卸更换困难，由于分布板的固定单一，在模拟不同因素对化学反应的影响时不利于变换参数，大大地限制了反应器的应用。
发明内容
本实用新型的目的在于克服上述现有设备的缺点，为了达到方便地拆卸和清理反应器(特别是反应器内部)；为了扩大反应器多方面的用途，该反应器既可以进行流态化焙烧及合成，又可用于模拟工业条件，对多种因素进行考察，积累数据，从而提供一种操作方便的流态化焙烧和/或合成用的反应器。
为了实现上述目的，本实用新型采用了外套管和内炉管相组合的结构，较好地控制气体介质的温度，气路密封严紧，结构紧凑，内炉管和外套管之间和内炉管本身均设计为可拆卸且密封的组合结构，可根据实际需要调节内部分布板组件，操作简便实用，便于维护和清理。
本实用新型提供的流态化焙烧和/或合成用的反应器，包括一由内炉管和外套管套装组成的反应器主体，内炉管上有固体物料进料口及出气口；其特征在于所述的外套管的上口焊有上、下两块法兰，其中下法兰的一侧设有进气接口，内炉管从两法兰的中心孔穿到外套管中，两法兰之间采用常规的高压端面密封方法固定，再用螺栓紧固一体；内炉管上部为扩大段，中部为反应室，下部是一锥形管，该锥形管上口与反应室下端口螺纹联结；扩大段为可拆卸的上下两部分，其外壁上焊有上、下两块法兰，两部分之间通过各自的法兰以高压端面密封方式连接，用螺栓紧固；锥形管上端口内壁上设有分布板定位槽，分布板固定其定位槽上；在内炉管上端扩大段顶部设有供测温元件安装的开口和液体物料进料管。
固体物料进料口和液体物料进料管用于在反应前和反应过程中填装和补充固液原料。工作时，将整个装置垂直插放入带有精确控温系统管式加热炉中。
本实用新型提供的一种流态化焙烧及合成反应器，主要由外套和内炉管组成，反应过程中气体介质在外套和内管之间的空隙经过预热后导入内炉管作为流化气体或进行反应，使气体预热设备和流化反应设备一体化。外套与内炉管之间采用高压端面密封连接，以防止气体泄露。内炉管上方的扩大段设计为可以拆卸且密封的两部分，以便于装卸物料和对反应器内部进行清理维护，内炉管底部设有分布板定位槽，可以更换不同的分布板。必要时，可在分布板上方装载小球，用以防止气体流化所形成的沟流。
本实用新型优点在于(1)该反应器由内炉管和外套管组成的、可拆卸且密封的双层结构，简化了气体预热装置，缩小了设备体积，反应器内温度分布均匀，气固接触充分，气体切换方便，气体浓度容易调节和控制，同时，便于对反应器内部进行清理以及更换内部组件。
(2)该反应器设有固液两个进料口，便于物料的装填以及在进行特殊合成反应时不同物料的加入。
(3)内炉管上部扩大段由于设计为可拆卸的两部分，便于实验物料的装卸和反应室内部的维护清理，同时也避免了在进行不同反应时，前期残存物的污染。
(4)反应器的内炉管末段也是可拆卸的结构，可方便地进行分布板的更换；便于模拟不同因素对反应的影响。而且，还可以在需要变换流化气流的状态时，在分布板上可铺放各种陶瓷或金属材质的小球，有效防止流化气流经过分布板后所形成的沟流，保证反应物料的均匀流化状态。
(5)反应器结构紧凑，内炉管和外套管之间以及内炉管上方扩大段的两部分之间均采用法兰间端面密封的方式连接，避免反应器内部气体的泄露。
图1是一种已有的用于制备金属磁记录粉的流化态反应器图2是本实施例内炉管与锥形管状接口连接示意图图3是本实用新型的流态化焙烧和/或合成反应器结构剖面图图面说明如下1、测温元件 2、固体物料进料口 3、扩大段上法兰4、扩大段下法兰 5、法兰 6、进气接口7、液体物料进料管 8、出气口 9、内炉管扩大段10、法兰11、内炉管12、小球13、分布板 14、分布板定位槽 15、锥形管状16、外套管
具体实施方式
实施例1下面通过实施例对本发明作进一步详细说明，本实施例按附图3和2制作。
本实施例的流态化焙烧和/或合成反应器主体由一根长520mmxΦ32mm的内炉管11和一根长520mmxΦ48mm外套管16套装组成，内炉管为流化反应室，外套管16为保护套。工作时，将整个装置垂直插入带有精确控温系统SRJK-2-9型管式加热炉中。
内炉管11上部为一根长100mmxΦ80mm的扩大段9，在扩大段9上端顶部的开口1中插入一WRKK-101-Φ6型铠装热电偶，和开有一直径Φ10mm的固体物料进料口2、直径Φ6mm的液体物料进料管7和直径Φ6mm的出气口8，固体物料进料口2和液体物料进料管7用于在反应前和反应过程中填装和补充固液原料。热电偶和液体物料进料管分别下探到内炉管11中距底部200mm和240mm的位置。扩大段部分设计为可拆卸的上下两部分，扩大段上端部分由法兰3和扩大段下端部分法兰4以常规的高压端面密封方式连接，用螺栓紧固，以防止气体泄露。内炉管下端口Φ34mm，锥形管15的锥角为60°。锥形管15的上端设有螺纹，通过内炉管下端的螺纹与内炉管11连接，如附图3，锥形管内口设有定位槽14，用于固定分布板13，分布板为厚度2mm的200目钛丝烧结板。
为方便操作，内炉管11和外套管16设计为可拆卸的结构。内炉管11上在距离扩大段70mm处焊有法兰5，外套管16上端口处焊有法兰10，法兰5与法兰10之间采用常规的高压端面密封方法连接，用螺栓紧固。在外套法兰10的一侧设有直径Φ6mm的进气接口6。
工作过程中，此装置在立式管式炉中，外套管被加热，当气体从进气接口6进入到外套管16与内炉管11之间的空隙中后，在外套管壁上获得热量，完成预热过程，之后，由底部的锥形管状接口15处通过分布板13进入到内炉管中成为流化气体或反应介质，最后，由出气口8处导出。这样降低了整个装置中的温度梯度，同时，简化了气体预热装置，缩小了设备体积。
在必要时，可以松开内炉管上部扩大段法兰3和4上螺栓，方便地打开内炉管，卸出物料或对炉管内部进行清理维护。当需要更换分布板13时，可拆开5和10两法兰，将内炉管11从外套管16中取出，拧下内炉管底部的锥形管15，进行分布板更换。
实施例2在实施例1的基础上改进流化气流经过分布板后形成沟流，保证物料的正常流化状态，可在分布板13上铺放3-4层直径3.5mm的不锈钢微球，又将实施例1反应器中的分布板更换为厚度2.4mm，面密度400g/m2的泡沫镍烧结板。
权利要求1.一种流态化焙烧和/或合成用的反应器，包括一由内炉管和外套管套装组成的反应器主体，内炉管上有固体物料进料口及出气口；其特征在于所述的外套管的上口焊有上、下两块法兰，其中下法兰的一侧设有进气接口，内炉管从两法兰的中心孔穿到外套管中，两法兰之间采用常规的高压端面密封方法固定，再用螺栓紧固一体；内炉管上部为扩大段，中部为反应室，下部是一锥形管，该锥形管上口与反应室下端口螺纹联结；扩大段为可拆卸的上下两部分，其外壁上焊有上、下两块法兰，两部分之间通过各自的法兰以高压端面密封方式连接，用螺栓紧固；锥形管上端口内壁上设有分布板定位槽，分布板固定其定位槽上；在内炉管上端扩大段顶部设有供测温元件安装的开口和液体物料进料管。
2.按权利要求1所述的流态化焙烧和/或合成用的反应器，其特征在于所述分布板包括多孔板式分布板、喷嘴式分布板、泡罩式分布板、风帽式分布板或管栅式分布板。
3.按权利要求1所述的流态化焙烧和/或合成用的反应器，其特征在于还包括在所述分布板上铺放陶瓷或金属材质的小球。
4.按权利要求1所述的流态化焙烧和/或合成用的反应器，其特征在于所述的测温元件是热电耦。
专利摘要本实用新型涉及流态化焙烧和/或合成用的反应器。它包括:一由内炉管和外套管套装组成的反应器主体,内炉管上有固体物料进料口及出气口;外套管的上口焊有上、下两块法兰,其中下法兰的一侧设有进气接口,内炉管从两法兰的中心孔穿到外套管中,两法兰之间采用常规的高压端面密封方法固定,再用螺栓紧固一体;内炉管上部为扩大段,中部为反应室,下部是一锥形管,该锥形管上口与反应室下端口螺纹联结;扩大段为可拆卸的上下两部分,其外壁上焊有上、下两块法兰,以高压端面密封方式连接,用螺栓紧固;锥形管上端口内壁上设有分布板定位槽,分布板固定其槽上;在内炉管上端扩大段顶部设有供测温元件安装的开口和液体物料进料管。
文档编号B01J8/24GK2503980SQ0126410
公开日2002年8月7日 申请日期2001年9月27日 优先权日2001年9月27日
发明者张冠东, 官月平, 安震涛, 刘会洲 申请人:中国科学院过程工程研究所