专利名称：锥形无壁效应反应器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种应用于循环流化床锅炉、催化裂化反应器及烟气脱硫塔等领域的无壁效应反应器。
背景技术：
应用于循环流化床锅炉、催化裂化反应器及烟气脱硫塔等领域的两相反应器在能源、环保及化工领域发挥着重大的作用。目前，上述气固两相反应器的主体部分大都采用直筒型设计，即轴向横截面面积是相等的。在高速气体流动作用下反应器内固体颗粒呈现中心稀、边壁浓的非均匀分布结构，并且产生附壁效应，颗粒速度在反应器中心较高，沿径向逐渐降低，在接近反应器边壁处气速较小，或颗粒循环量较大时颗粒以较低的速度向下运动，被称之为“环—核”流动模式；同时呈现沿反应器高度方向底部为高浓度颗粒流动，顶部为低浓度颗粒流动。这样就会导致气体-颗粒混合性能低，气体短路、颗粒返混严重，降低反应器的反应效率。
发明内容
为解决现有直筒型反应器主体所存在的气体-颗粒混合性能低，气体短路、颗粒返混严重，反应器的反应效率低的问题，进而提供一种锥形无壁效应反应器。本发明包括反应器主体1、气体入口2、气、固混合物入口3和出口4，气体入口2和气固混合物入口3位于反应器主体1的底部，出口4位于反应器主体1的顶部，反应器主体1为圆锥台形。
本发明所述锥形无壁效应反应器的工作过程如下气体从底部中心的气体入口2送入，气体和固体颗粒混合物从底部两侧的气、固混合物入口3送入；在锥形反应器主体1内由于壁面由下至上渐缩的作用，径向速度分量随倾角的增大而增大，径向间的气固扰动作用加强，可加速气固相间反应，从而提高反应效率；反应后的气固混合物从顶部出口4输出。气、固混合物入口3可从反应器底部的两侧均匀引入，或者局部若干点引入。出口4可从反应器顶部均匀引出，也可局部若干点引出。
本发明的反应器主体1采用渐缩流通截面、逐渐增加气体流速的圆锥台形，它与现有技术相比具有以下优点①可以减小或者消除反应器内的“环—核”流动，减少由于“环—核”流动所引起的气体短路、颗粒(如催化剂、石灰石等)返混等现象的发生，同时，气体在流动过程中不会产生短路的现象；②增加气体和颗粒径向速度分量，使得径向间的气固扰动作用加强，可消除附壁效应，消除等截面柱形反应器内“环—核”流动，同时，加速气固相间反应，提高反应速率；③反应器倾斜的内壁可增加颗粒在反应器内的停留时间，有利于颗粒在反应器内充分的进行反应或燃烧；④可加强气固接触、混合、湍动作用实现气固两相间的充分反应，有助于气体与颗粒的混合，大大提高反应效率。对比柱形反应器，无壁效应锥形反应器可容易使颗粒在反应器内更好的反应，提高反应速率，减少了颗粒的聚集所带来的反应效率低等后果。
图1是本发明的结构示意图，图2是柱形反应器内瞬时(t＝35.0s、t＝40.0s、t＝45.0s)颗粒浓度示意图，图3是锥形(α＝0.3°)无壁效应反应器内瞬时(t＝35.0s、t＝40.0s、t＝45.0s)颗粒浓度示意图，图4是在气体入口速度Ug＝3.0m/s、质量流量Gs＝82.5Kg/m2s的条件下，y/h＝1/3处截面的颗粒浓度沿反应器径向的分布图(α分别为0°、0.3°、0.5°时)，图5是在气体入口速度Ug＝3.0m/s、质量流量Gs＝82.5Kg/m2s的条件下，y/h＝2/3处截面的颗粒浓度沿反应器径向的分布图(α分别为0°、0.3°、0.5°时)，图6是在气体入口速度Ug＝3.0m/s、质量流量Gs＝82.5Kg/m2s的条件下，y/h＝1/3处截面的颗粒径向速度沿反应器径向的分布图(α分别为0°、0.3°、0.5°时)，图7是在气体入口速度Ug＝3.0m/s、质量流量Gs＝82.5Kg/m2s的条件下，y/h＝2/3处截面的颗粒径向速度沿反应器径向的分布图(α分别为0°、0.3°、0.5°时)，其中y/h为试验所选截面位置的高度与反应器整体高度的比值。图8是具体实施方式
五的结构示意图，图9是具体实施方式
六的结构示意图，图10是具体实施方式
七的结构示意图，图11是具体实施方式
八的结构示意图，图12是具体实施方式
九的结构示意图，图13是具体实施方式
十的结构示意图，图14是具体实施方式
十一的结构示意图。
图4-图7中—— 代表α＝0°时的数值线，…… 代表α＝0.3°时的数值线，
---代表α＝0.5°时的数值线。
具体实施例方式
具体实施方式
一(参见图1)本实施方式包括反应器主体1、气体入口2、气、固混合物入口3和出口4，气体入口2和气、固混合物入口3位于反应器主体1的底部，出口4位于反应器主体1的顶部，反应器主体1为圆锥台形，反应器主体1的锥角α为0.3～10度。
具体实施方式
二(参见图1、图2、图3)本实施方式与具体实施方式
一的不同点在于所述反应器主体1的锥角α为0.3度。其它组成和连接关系与具体实施方式
一相同。如图2和图3所示，比较柱形反应器与锥形(α＝0.3°)无壁效应反应器内瞬时(t＝35.0s、t＝40.0s、t＝45.0s)颗粒浓度我们可以发现，锥形无壁效应反应器内的颗粒的“环—核”流动明显的减弱，这样就会减少颗粒对壁面的冲刷所造成的对壁面的磨损，同时，从图中还可以看出，气体在流动过程中不会产生短路的现象。
具体实施方式
三(参见图1、图4、图5、图6、图7)本实施方式与具体实施方式
一的不同点在于所述反应器主体1的锥角α为0.5度。其它组成和连接关系与具体实施方式
一相同。
如图4和图5所示，在气体入口速度Ug＝3.0m/s、质量流量Gs＝82.5Kg/m2s的条件下，对y/h＝1/3和y/h＝2/3两处截面的颗粒浓度沿反应器径向的分布试验数据表明，随着锥角α增大而趋于均匀，可加强气固接触、混合、湍动作用实现气固两相间的充分反应，有助于气体与颗粒的混合。如图6和图7所示，在气体入口速度Ug＝3.0m/s、质量流量Gs＝82.5Kg/m2s的条件下，对y/h＝1/3和y/h＝2/3两处截面的颗粒径向速度沿反应器径向的分布试验数据表明，随着锥角α增大，当流体从底部进入时，由于颗粒受到壁面的横向影响，径向气体和颗粒速度分量的逐渐变大，径向间的气固扰动作用加强，可消除附壁效应，消除等截面柱形反应器内“环—核”流动，加速气固相间反应。
具体实施方式
四(参见图1)本实施方式与具体实施方式
一的不同点在于所述反应器主体1的锥角α为1.7度，所述气、固混合物入口3位于反应器低部的左右两侧引入，出口4位于反应器顶部的两侧引出。其它组成和连接关系与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
五(参见图8)本实施方式与具体实施方式
一的不同点在于所述反应器主体1的锥角α为3.5度，所述气、固混合物入口3位于反应器低部均匀引入，出口4位于反应器顶部均匀引出。其它组成和连接关系与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
六(参见图9)本实施方式与具体实施方式
一的不同点在于所述反应器主体1的锥角α为3.6度，所述气、固混合物入口3位于反应器低部的左右两侧引入，出口4位于反应器顶部均匀引出。其它组成和连接关系与具体具体实施方式
七(参见图10)本实施方式与具体实施方式
一的不同点在于所述反应器主体1的锥角α为5度，所述气、固混合物入口3位于反应器低部的单侧引入，出口4位于反应器顶部均匀引出。其它组成和连接关系与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
八(参见图11)本实施方式与具体实施方式
一的不同点在于所述反应器主体1的锥角α为6.2度，所述气、固混合物入口3位于反应器低部均匀引入，出口4位于反应器顶部的单侧局部引出。其它组成和连接关系与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
九(参见图12)本实施方式与具体实施方式
一的不同点在于所述反应器主体1的锥角α为6.3度，所述气、固混合物入口3位于反应器低部的左右两侧引入，出口4位于反应器顶部的单侧局部引出。其它组成和连接关系与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
十(参见图13)本实施方式与具体实施方式
一的不同点在于所述反应器主体1的锥角α为8度，所述气、固混合物入口3位于反应器低部的单侧引入，出口4位于反应器顶部的单侧局部引出。其它组成和连接关系与具体实施方式
十一(参见图14)本实施方式与具体实施方式
一的不同点在于所述反应器主体1的锥角α为10度，所述气、固混合物入口3位于反应器低部均匀引入，出口4位于反应器顶部的两侧引出。其它组成和连接关系与具体
权利要求
1.锥形无壁效应反应器，它包括反应器主体(1)、气体入口(2)、气、固混合物入口(3)和出口(4)，气体入口(2)和气固混合物入口(3)位于反应器主体(1)的底部，出口(4)位于反应器主体(1)的顶部，其特征在于反应器主体(1)为圆锥台形。
2.根据权利要求1所述的锥形无壁效应反应器，其特征在于的所述反应器主体(1)的锥角α为0.3～10度。
3.根据权利要求1所述的锥形无壁效应反应器，其特征在于的所述反应器主体(1)的锥角α为0.3～3.5度。
4.根据权利要求1所述的锥形无壁效应反应器，其特征在于的所述反应器主体(1)的锥角α为3.6～6.2度。
5.根据权利要求1所述的锥形无壁效应反应器，其特征在于的所述反应器主体(1)的锥角α为6.3～10度。
全文摘要
锥形无壁效应反应器，它涉及一种应用于循环流化床锅炉、催化裂化反应器及烟气脱硫塔等领域的无壁效应反应器。为解决现有直筒型反应器主体所存在的气体－颗粒混合性能低，气体短路、颗粒返混严重，反应器的反应效率低的问题，本发明包括反应器主体(1)、气体入口(2)、气、固混合物入口(3)和出口(4)，气体入口(2)和气固混合物入口(3)位于反应器主体(1)的底部，出口(4)位于反应器主体(1)的顶部，反应器主体(1)为圆锥台形。通过给定合理的锥角，可增强气体和颗粒的径向混合，增加颗粒在反应器内的停留时间，有利于颗粒在反应器内充分地反应、燃烧，克服圆柱型反应器内存在的“环—核”流动所带来的气体短路和颗粒返混不良后果。
文档编号B01J8/24GK1820835SQ20061000964
公开日2006年8月23日 申请日期2006年1月20日 优先权日2006年1月20日
发明者刘文铁, 沈志恒, 陆慧林, 孙巧群, 李响 申请人:哈尔滨工业大学