專利名稱：旋轉(zhuǎn)式流化床裝置和使用該裝置的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于旋轉(zhuǎn)流化床的裝置并且涉及一種在固定的圓形反 應(yīng)室內(nèi)的將流體注入該旋轉(zhuǎn)流化床的裝置，還涉及使用此裝置進行催化聚 合、干燥、浸漬、涂覆或懸浮在旋轉(zhuǎn)流化床中的固體微粒的其它處理、或者 進行裂化、脫氬、或流體的其他催化轉(zhuǎn)化的方法。
背景技術(shù)：
固體微粒懸浮在流體中形成傳送流體的流化床為人們所熟知。當(dāng)流體切 線注入圓柱形反應(yīng)器的側(cè)壁，其部分動能傳遞給固體微粒以使它們旋轉(zhuǎn)，如 果能量傳遞充分，旋轉(zhuǎn)運動產(chǎn)生離心力可以將固體微粒沿反應(yīng)器的內(nèi)壁保 持，由此形成旋轉(zhuǎn)的固體微粒，其表面，如果反應(yīng)器是垂直的，大約為顛倒的截錐形。這種方法是2004年4月14日申請的申請?zhí)枮?004/0186的比利 時的同名專利的主題。如果單受重力的影響，為了實現(xiàn)傳統(tǒng)流化床中的固體微粒的高度聚集， 由于重力的作用，穿過流化床的流體施加在固體微粒上向上的壓力必定低于 向下的壓力，因此其向上的速度必定較低，這樣限制了流體可以穿過流化床 的流速和流體與懸浮在該流體中的固體微粒的速度差。在旋轉(zhuǎn)流化床中，其中的離心力可充分地高于重力，流體徑向穿過流化 床所施加的向心力相當(dāng)高，因此其流速和其與固體微粒的速度差別都可相當(dāng) 高，這樣改善了流體和固體微粒之間的接觸和充分增加了可以穿過流化床的 流體的量，因此提高了冷卻、加熱/或干燥固體微粒的能力。如果旋轉(zhuǎn)流化床被固定圓柱壁支撐且沿其滑動，固體微粒施加于固定圓 柱壁的壓力使固體微粒減慢到與濃度、密度和流化床旋轉(zhuǎn)速度相匹配的程 度。如果旋轉(zhuǎn)的角動量沒有使用旋轉(zhuǎn)機械裝置維持，伴隨著反應(yīng)器內(nèi)部的移 動裝置的問題，和/或由于流體沿流化床旋轉(zhuǎn)的方向的高速噴射，轉(zhuǎn)速將迅速 降低。然而，當(dāng)流體射流是高速噴入大反應(yīng)器中時，依^于其噴射的條件，其
由于在反應(yīng)器中的膨脹而迅速減慢速度，從而限制了將足夠的動量傳遞給固 體微粒的能力。這就是為什么除非使用其他機械裝置旋轉(zhuǎn)該流化床，就必須 具有非常高的流體流速可以傳遞給固體微粒必要的動量以維持足夠的轉(zhuǎn)動 速度以使它們保持在沿反應(yīng)器的圓柱壁，且如果流體的密度很低于微粒的密 度，在中心去除這些流體的裝置就會變得非常龐大，而且可能限制反應(yīng)器的 高度和長度。必須噴射入以傳遞給固體微粒必需的角動量的流體的量非常 高，且其可防止稠密的流化床的形成和流體與固體微粒的徹底分離。
事實上，當(dāng)流體，切向于圓柱壁和垂直于被具有用于去除流體的排放口 的中心導(dǎo)管貫穿的圓柱室的對稱軸，被高速噴射時，如果該排放口是箭頭形 的，該流體在穿透進中心導(dǎo)管前可繞中心導(dǎo)管幾圈。然而， 一旦固體微粒被 導(dǎo)入圓柱室，其將流體的速度降低到與固體微粒的具體重量相對于流體的重 量的比例相匹配的程度。相應(yīng)的，流體的移動變得更直接，且這會導(dǎo)致流體 在排放口的下游沿中心導(dǎo)管倒流，且產(chǎn)生紊流將固體微粒帶向出口 ，這樣限 制了在圓柱室內(nèi)形成稠密的流化床的可能性。
根據(jù)上述內(nèi)容，清楚的是，在反應(yīng)器的內(nèi)部形成旋轉(zhuǎn)的流化床面臨各種 問題。本發(fā)明的目的是提供一種改良的旋轉(zhuǎn)流化床裝置，更具體地是提供一 種至少部分解決上述問題的旋轉(zhuǎn)流化床裝置。特別的，本發(fā)明的目的是提供 一種旋轉(zhuǎn)流化床裝置，其中一個或多個流體的噴射被修正，且其中流化床的 形成得到改善。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種用于旋轉(zhuǎn)流化床的裝置，其中一種或多種流體的噴射通 過設(shè)置適于以連續(xù)層狀噴射一種或多種流體到所述旋轉(zhuǎn)流化床內(nèi)的噴嘴得到改善。具體來說，本發(fā)明涉及一種旋轉(zhuǎn)流化床裝置，其包括 圓柱形反應(yīng)器，其包括至少一個圓柱形室；用來供應(yīng)一種或多種流體，氣體或液體的裝置，其"^殳置在所述圓柱形室 的圓形壁的周圍；去除所述流體或流體混合物的裝置；用來在所述圓柱形室的 一側(cè)上供應(yīng)固體微粒的裝置；和用來在所述圓柱形室的相反側(cè)去除所述固體微粒的裝置，其特征在于
用來去除所述流體或流體混合物的所述裝置包括縱向穿過或穿進所述 圓柱形室內(nèi)的中心導(dǎo)管，所述中心導(dǎo)管的壁包括至少一個排放口，其用來將 流體或流體混合物經(jīng)由所述中心導(dǎo)管從所述圓柱形室居中去除；用來供應(yīng)所述流體或流體混合物的所述裝置包括流體噴嘴，其分布在所述圓形壁的四周，用來以連續(xù)層狀沿所述圓形壁噴射所述流體或流體混合 物以及繞所述中心導(dǎo)管旋轉(zhuǎn)，同時帶動所述固體微粒旋轉(zhuǎn)，其中離心力將它們推向所述圓形壁；平均起來，所述離心力至少等于三倍的重力，形成旋轉(zhuǎn)流化床的所述固 體微粒繞所述中心導(dǎo)管旋轉(zhuǎn)且距離所述中心導(dǎo)管一定距離，同時沿所述圓形 壁滑動且同時被所述流體的所述層支撐，所述流體在經(jīng)由所述中心導(dǎo)管的排 放開口被從中心去除前穿過所述流化床，其向心力被施加在所述固體微粒上 的所述離心力抵消。本發(fā)明提供了噴嘴的使用，該噴嘴分布在也被稱為"圓形反應(yīng)室"的圓柱 形室的圓形壁的四周，其沿該圓形壁，以連續(xù)層狀噴射一種或多種流體，以 形成連續(xù)的重疊的流體層，同時在該反應(yīng)室內(nèi)繞中心導(dǎo)管快速旋轉(zhuǎn)，該導(dǎo)管 沿其中心軸穿透或穿過該反應(yīng)室且其設(shè)置有 一個或多個排放開口 ，通過該開 口流體可被從中心去除。該圓形反應(yīng)室被固體微粒流橫穿，該固體微粒是在 該反應(yīng)室的 一端被供應(yīng)和在相反端被去除，且該微粒是被快速旋轉(zhuǎn)的流體帶 走，其離心力用于在它們離開圓形反應(yīng)室前將它們聚集在稠密的旋轉(zhuǎn)流化床 中，該流化床至少部分被這些連續(xù)的流體層的向心力支撐，該流體層沿圓形 壁延伸且其充當(dāng)流體墊，減少固體微粒對該壁的摩擦。該流體由供應(yīng)裝置供 應(yīng)，該供應(yīng)裝置包括環(huán)繞圓形反應(yīng)室的流體供應(yīng)室，由于旋轉(zhuǎn)流化床的離心 力對圓形壁的作用，供應(yīng)裝置和中心導(dǎo)管之間的壓力差優(yōu)選的高于平均壓 力，且流體的流速用于支撐和使流化床以一定速度旋轉(zhuǎn)，該速度產(chǎn)生基本上 平均的離心力，優(yōu)選的高于重力的三倍。根據(jù)優(yōu)選實施例，本發(fā)明提供了一種旋轉(zhuǎn)流化床裝置，其中流化床的形 成通過調(diào)節(jié)反應(yīng)器的內(nèi)部尺寸但不降低容量得到改善。本發(fā)明特別提供將反 應(yīng)器分隔成連續(xù)的互相連接的圓柱形室。更特別地，本發(fā)明涉及根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)流化床裝置，其特征在于，其 包括中空盤，其垂直于所述反應(yīng)器的對稱軸且固定于所述反應(yīng)器的圓柱形 壁，將所述反應(yīng)器分隔成被設(shè)置成穿過所述中空盤的通道互相連接的、連續(xù)
的圓柱形室，使懸浮在所述旋轉(zhuǎn)流化床中的所述固體微粒通過一個所述圓柱 形室到其它室，其特征在于，用于去除所述流體的裝置包括所述中空盤，每 個所述中空盤設(shè)置有至少一個繞所述對稱軸的中心開口和至少一個連接至 少一個反應(yīng)器外的收集器的用于去除穿過所述中空盤的所述流體和用來控 制所述圓柱形室的出口壓力的側(cè)開口。在本發(fā)明的實施例中，圓柱形室被固定在其側(cè)壁的一連串扁平圓柱或中 空盤分隔成一連串的圓柱形室。這些中空盤包括位于其中心用于吸出穿過各 室同時快速旋轉(zhuǎn)的流體的開口 ，和在其側(cè)壁用來將該流體從反應(yīng)器去除的開 口。這些中空盤被通道橫貫，這些通道具有適當(dāng)?shù)男螤钜允箲腋≡诳焖傩D(zhuǎn) 的流體中的固體微粒從一個圓柱形室傳遞到另 一個室。根據(jù)特別優(yōu)選的實施例，本發(fā)明還提供一種旋轉(zhuǎn)流化床裝置，其中一個 或多個流體的噴射通過設(shè)置噴射裝置得到改善，該噴射裝置設(shè)計用來提高能 量和動量從所述流體傳遞到懸浮在所述旋轉(zhuǎn)流化床中的固體微粒的效率。本 發(fā)明包括至少一個導(dǎo)流片以在所述旋轉(zhuǎn)流化床內(nèi)限定空間，該空間圍繞一個 或多個沿所述旋轉(zhuǎn)流化床的旋轉(zhuǎn)方向發(fā)出的流體的射流。更具體的，本發(fā)明涉及根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)流化床裝置，其特征在于，用 于供應(yīng) 一 個或多個流體的裝置包括用于噴射流體到所述旋轉(zhuǎn)流化床內(nèi)的裝 置，流體噴射裝置包括至少一個導(dǎo)流片，其在所述旋轉(zhuǎn)流化床內(nèi)限定圍繞一 個或多個沿所述旋轉(zhuǎn)流化床的旋轉(zhuǎn)方向從一個或多個所述流體的噴嘴發(fā)出 的流體射流的空間，所述導(dǎo)流片的布置是用來在所述噴嘴和所述導(dǎo)流片之間 限定進入通道或走廊，供從所述噴嘴的上游發(fā)出的懸浮在所述旋轉(zhuǎn)流化床中 的固體微粒流進入所述空間與所述流體射流在那里混合，所述空間足夠長以 使所述流體射流在其到達所述空間的出口前將其大部分動能傳遞給所述固 體微粒。為提高流體射流和懸浮在旋轉(zhuǎn)流化床中的微粒之間的動量和能量的傳 遞效率，本發(fā)明包括位于旋轉(zhuǎn)流化床內(nèi)的導(dǎo)流片，其具有適當(dāng)?shù)男螤钋铱拷?流體噴嘴布置，以允許噴射的流體和一定量的固體微?；旌希瑫r對其進行 引導(dǎo)，以防止或減少其在傳遞其大部分動能給這些固體微粒前在反應(yīng)器內(nèi)膨 脹。該裝置適于使用比固體微粒輕很多的流體和將其高速噴射進反應(yīng)器內(nèi)而 不會因為在反應(yīng)器內(nèi)的膨脹而損失大部分動能。根據(jù)本發(fā)明的裝置可方便地用于各種處理。這就是為什么本發(fā)明還涉及 使用該裝置進行催化聚合、干燥、浸漬、涂覆或其他懸浮在旋轉(zhuǎn)流化床中的 固體微粒的處理、或者進行裂化、脫氫或其他流體的催化轉(zhuǎn)化的方法。更具體地，本發(fā)明涉及催化聚合、干燥或其他懸浮在旋轉(zhuǎn)流化床中的固體^i:粒的處理的方法，其特征在于，其包括由以下組成的步驟以連續(xù)層狀 噴射一種流體或多種流體到反應(yīng)器內(nèi)；和經(jīng)由穿過或伸進根據(jù)本發(fā)明的所述 圓柱形室內(nèi)的中心導(dǎo)管將它們從中心去除；以一定流速和噴射壓力帶動所述 固體微粒以平均旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)，該速度產(chǎn)生至少高于重力3倍的離心力。本發(fā)明還涉及催化聚合、干燥或其他懸浮在旋轉(zhuǎn)流化床中的固體微粒的 處理或穿過旋轉(zhuǎn)流化床的流體的催化轉(zhuǎn)化的方法，其特征在于，其包括由以 下組成的步驟以一定速度和流速噴射所述流體或流體混合物到根據(jù)本發(fā)明 的水平反應(yīng)器內(nèi)，該速度給所述固定顆粒一平均旋轉(zhuǎn)速度，該旋轉(zhuǎn)速度高于 反應(yīng)器直徑與g乘積的平方根，g是重力加速度。本發(fā)明還涉及催化聚合、千燥或其他懸浮在旋轉(zhuǎn)流化床中的固體微粒的 處理或穿過旋轉(zhuǎn)流化床的流體的催化轉(zhuǎn)化的方法，其特征在于，其包括由以 下組成的步驟以一定速度和流速噴射所述流體或流體混合物到根據(jù)本發(fā)明 的垂直反應(yīng)器內(nèi)，該速度在所述旋轉(zhuǎn)流化床內(nèi)產(chǎn)生高于重力的離心力，所述 固體微粒從一個所述圓柱形室向所述反應(yīng)器底部傳送到其他室。根據(jù)本發(fā)明的另 一方法涉及催化聚合、干燥或其他懸浮在旋轉(zhuǎn)流化床中 的固體微粒的處理或穿過旋轉(zhuǎn)流化床的流體的催化轉(zhuǎn)化的方法，其特征在 于，其包括由以下組成的步驟以一定速度和流速噴射流體或流體混合物到 根據(jù)本發(fā)明的垂直圓柱形反應(yīng)器內(nèi)，給予所述固體微粒的旋轉(zhuǎn)速度平均高于 它們可從其從所述圓柱形室的頂部落到底部而獲得的速度，且使得它們經(jīng)由 設(shè)置在將它們隔開的中空盤內(nèi)的并沿導(dǎo)致所述固體微粒上升的方向定向的 至少 一個通道從一個所述下部圓柱形室傳送到所述上部圓柱形室。本發(fā)明還涉及在本發(fā)明中描述的聚合處理中的裝置的使用。本發(fā)明還涉 及在本發(fā)明中描述的在穿過旋轉(zhuǎn)流化床的流體或流體混合物的催化轉(zhuǎn)化中 的裝置的使用，其中該固體微粒為催化劑。本發(fā)明還涉及在本發(fā)明中描述的 在干燥或從所述固體微粒中提取揮發(fā)型組分的方法中的裝置的使用。根據(jù)本 發(fā)明的裝置還可用于所述固體微粒的浸漬或涂覆方法。本發(fā)明由此提供了一種改進的旋轉(zhuǎn)流化床裝置，其中， 一個或多個流體 的噴射和其中流化床的形成由于各種技術(shù)改進得到改善，某技術(shù)改進或與其
他技術(shù)改進的組合的使用包括其他的，諸如適于以連續(xù)層狀噴射一個或多個 流體到反應(yīng)器內(nèi)、分隔該反應(yīng)器成為幾個連續(xù)的反應(yīng)室、和/或設(shè)置由一個或 多個導(dǎo)流片的噴射裝置的使用。
本發(fā)明適于處理非常大量的流體穿過濃稠的旋轉(zhuǎn)流化床，同時較好地隔 開固體微粒和流體，且適于使其快速旋轉(zhuǎn)以獲得較高的離心力，而不需要在 反應(yīng)器內(nèi)使用機械手段旋轉(zhuǎn)，即使該流體密度較低。其允許在經(jīng)過適當(dāng)?shù)奶?理后的流體和/或固體微粒的容易的再循環(huán)，其駐留時間按需要進行調(diào)節(jié)。可 特別有利地用于要求流體和固體微粒之間需要非常好接觸的方法，如在緊湊 反應(yīng)器內(nèi)的固體微粒的快速干燥，和/或用于高發(fā)熱接觸反應(yīng)的溫度控制的高 熱傳遞能力，如乙烯的催化聚合，或者高吸熱反應(yīng)，如乙苯的催化脫氫和輕 汽油的催化裂化。其還適于催化微粒以希望的速度再生，且這些固體微粒的 高速旋轉(zhuǎn)減少了它們聚集或粘附到反應(yīng)器表面的可能性。在固體微粒和反應(yīng) 器表面之間的流體墊的存在還減少了固體微粒和反應(yīng)器壁的摩擦。
分隔該反應(yīng)器成為幾個連續(xù)的圓柱形反應(yīng)室，其可僅被較小的用來傳送 伴隨一定量流體的固體微粒的通道互相連接，這適于傳送不同的流體穿過它 們，在回路中在循環(huán)。這使得該方法在需要使用具有從一個圓柱形室到其他 室不同的重要的組分的流體時是尤其有利的。
根據(jù)圓柱形室之間的通道尺寸，該方法提供了或長或短的微粒在反應(yīng)器 內(nèi)的駐留時間，且由于流體成薄膜狀沿反應(yīng)器的側(cè)壁噴射減少了固體微粒對 該壁的摩擦，所以對流化床的旋轉(zhuǎn)的阻力較低。
由于用于經(jīng)由中空盤從中心去除流體的裝置允許非常高的流體流速同 時具有最小的阻力，該方法尤其有利地用于流動的流體的體積非常高時，且 由于流體分配器和收集器在反應(yīng)器外，它們可具有較大的直徑而不會減少可 用于反應(yīng)器內(nèi)的流化床的空間。
支撐反應(yīng)器的圓柱形壁，由此允許較薄的壁，該中空盤被縱向插入，以形成 縫隙，由此流體被噴射并且利于分解。另外，所述分配器、收集器以及反應(yīng) 器易于形成緊湊并且容易運輸?shù)慕M件。
該方法因此允許輕量化、緊湊、可運輸和有效單元的結(jié)構(gòu)，例如用于干 燥谷物。其還適于低壓流體的催化改性，例如輕烯烴的裂化或乙苯的脫氬， 這為高吸熱性的，需要中間加熱和催化劑再生。其還可被用于懸浮在不同成
分的連續(xù)活性流體中的微粒的催化、雙峰或多峰共聚。根據(jù)本發(fā)明的裝置的其他特點和示例在下文中以非限定性的方式予以描述。


圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明的包括3個同心壁的圓柱形反應(yīng)器的縱向截面 示意圖。圖2顯示了根據(jù)本發(fā)明的圓柱形反應(yīng)器沿y和z軸平面的橫截面示意圖。圖3顯示了流體噴嘴周圍區(qū)域的橫截面示意圖，其顯示了流體噴嘴的圓 形壁下游的小的修改怎樣改變其出口平面的方向。圖4顯示了反應(yīng)器沿y和z軸平面的橫截面示意圖，其中用于供應(yīng)和從 反應(yīng)室去除流體的裝置已被修改。圖5顯示了位于兩個流體噴嘴周圍區(qū)域的放大圖。圖6顯示了在x和z軸平面中兩部分疊置的圓形室的連接的橫截面示意 圖，其中z軸是垂直的且與流化床的旋轉(zhuǎn)軸(OO，) 一致。圖7是顯示適于干燥引導(dǎo)到串聯(lián)設(shè)置的兩個圓形室的一側(cè)上的固體微粒 的示意圖。圖8顯示了與圖1類似的反應(yīng)器的縱向截面的示意圖，但是其中流化床 的旋轉(zhuǎn)軸是垂直和陡峭地傾斜的，且其中心導(dǎo)管距離下面的壁上方一定距離 中止，圖9顯示與圖1類似的反應(yīng)器的縱向截面示意圖，包括位于中心導(dǎo)管各 側(cè)的離心壓縮才幾。圖10顯示了本發(fā)明的實施例，其中根據(jù)本發(fā)明的圓柱形反應(yīng)器的中心 導(dǎo)管和供應(yīng)室一皮分隔成4部分。圖11顯示垂直圓柱形反應(yīng)器的截面的示意圖，其中其圓柱形側(cè)壁的橫 截面顯示在其圓柱形對稱軸的各側(cè)。圖12顯示圓柱形反應(yīng)器的橫截面，用來圖解根據(jù)本發(fā)明的流體噴射裝 置的優(yōu)選實施例。圖13為反應(yīng)器的部分側(cè)壁的軸測投影圖，用來較好地顯示根據(jù)本發(fā)明 的流體噴射。圖14為圓柱形室的半截面的投影圖。
圖15顯示了微粒從反應(yīng)器的一個區(qū)域到另一區(qū)域的傳送的通道的截面。圖16為固體微粒沿與圖14類似的圓柱形室的縱向半截面的固體微粒的橫向流動的圖表。圖17顯示了與圖11類似的，稍微修改的，用于雙峰或多峰共聚的簡圖。 圖18顯示了與圖17類似的，稍微修改的，用于在包含固體催化微粒的旋轉(zhuǎn)流化床中的流體或流體混合物的催化轉(zhuǎn)化的簡圖。圖19顯示了水平反應(yīng)器的縱向截面視圖，其適于運轉(zhuǎn)在稍微低于大氣壓下。圖20顯示了中空盤沿圖19的AA，面的截面，其中反應(yīng)器具有兩個分配 器和兩個收集器且隨之形成緊湊和易于運輸?shù)慕M件且設(shè)計成可被輕松分解。 圖21是圖19和20所示的流體噴射裝置的放大圖。 圖22顯示連接中空盤到收集器的管嘴的垂至于圖20沿BB平面的截面。
具體實施方式
本發(fā)明涉及一種改良的流化床裝置。這種設(shè)備通常包括圓柱形反應(yīng)器， 其包括一個或多個圓形反應(yīng)室。在本發(fā)明的某一實施例中使用的術(shù)語"圓形 反應(yīng)室"和"圓柱形反應(yīng)器"意義相同，是指圓柱形反應(yīng)器中的室。而且，本 發(fā)明的某一實施例使用的表示圓形反應(yīng)器或圓柱室的壁的術(shù)語"圓形壁"和 "圓柱形壁"意義相同。根據(jù)第一方面，本發(fā)明涉及一種旋轉(zhuǎn)流化床裝置，其包括流體噴射裝置， 可以噴射成連續(xù)層狀的一個或多個流體，其位于固定的圓形反應(yīng)室內(nèi)，還涉 及一些使用此裝置進行催化聚合、干燥、浸漬、涂覆或其他懸浮在旋轉(zhuǎn)式流 化床中的固體微粒的處理、或裂化、脫氫、或流體的其他催化轉(zhuǎn)化的方法。 更具體的，本發(fā)明涉及一種用于將流體以連續(xù)層狀噴射進旋轉(zhuǎn)式流化床的裝 置和以下方法催化聚合、干燥或固體微粒的其他處理方法或流體催化轉(zhuǎn)化， 其中 一連串噴嘴分布在圓形反應(yīng)室的固定圓形壁的周圈，沿該壁成連續(xù)層地 噴射一個或多個流體，其輸送固體微?？焖傩D(zhuǎn)穿過該室，快速旋轉(zhuǎn)形成的 離心力將這些微粒沿該壁集中，由此形成繞中心導(dǎo)管旋轉(zhuǎn)的流化床，由此流 體被去除。在本發(fā)明中，分布在圓形反應(yīng)室的圓形壁的周圈的噴嘴沿圓形壁以連續(xù) 的層噴射一個或多個流體，以形成分層的并且在反應(yīng)室內(nèi)快速旋轉(zhuǎn)的一連串 的流體層，其繞中心導(dǎo)管，該中心導(dǎo)管沿其中心軸穿透或通過反應(yīng)室，該中 心導(dǎo)管設(shè)置有一個或多個排放口，通過這些排放口，流體在中心被去除。圓 形反應(yīng)室被固體微粒流所穿過，固體微粒流在圓形反應(yīng)室的 一側(cè)供給和在相 對的一側(cè)被去除，其被流體的快速旋轉(zhuǎn)所輸送，旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力足以在微 粒離開圓形反應(yīng)室前將其集中在稠密的旋轉(zhuǎn)流化床中，該流化床至少部分被 沿圓形壁運動的連續(xù)的流體層的向心力支撐，該流化床起到流體墊的作用， 減少固體微粒對該壁的摩擦。流體是被進料裝置供給，其可包括包圍圓形反 應(yīng)室的流體進料室，由于旋轉(zhuǎn)流化床對圓形壁的離心力，進料裝置和中心導(dǎo) 管間的壓力差優(yōu)選的高于平均壓力。流體的流速適合支撐流化床并且以產(chǎn)生 基本上平均的離心力的速度旋轉(zhuǎn)流化床，基本上平均的離心力優(yōu)選地高于三 倍的重力。這就是為什么，在第一實施例中，本發(fā)明涉及一種旋轉(zhuǎn)流化床裝置，其包括圓形反應(yīng)室；用以供給一種或多種流體的裝置，其繞所述圓形 反應(yīng)室的圓形壁的周圈布置；去除所述流體的裝置；在所述圓形反應(yīng)室的一 側(cè)的供給固體微粒的裝置和在所述圓形反應(yīng)室的相對側(cè)的去除所述固體微 粒的裝置，其特征在于，用來去除流體的所述裝置包括縱向穿過或穿透進 所述反應(yīng)室的中心導(dǎo)管，所述中心導(dǎo)管的壁包括至少一個排放口，其用來通 過所述中心導(dǎo)管將所述流體從所述圓形反應(yīng)室從中心去除；用來供給所述流 體的所述裝置，其包括繞所述圓形壁周圈分布的噴嘴，用來成連續(xù)層地噴射 所述流體，該流體在繞所述中心導(dǎo)管旋轉(zhuǎn)時沿所述圓形壁流動且?guī)铀龉?體微粒進入旋轉(zhuǎn)運動，該旋轉(zhuǎn)運動的離心力將固體微粒推向所述圓形壁；所 述離心力的平均水平是至少等于三倍的重力，由此形成旋轉(zhuǎn)流化床的所述固 體微粒，在沿所述圓形壁滑動和被所述流體的所述層支撐時，繞中心導(dǎo)管旋 轉(zhuǎn)且與所述中心導(dǎo)管保持一定距離，所述流體在通過所述中心導(dǎo)管的所述排 放口被從中心去除前穿過所述流化床，其向心力與施加在所述固體微粒上的 離心力^氐消。為避免固體微粒落進中心導(dǎo)管，速度和/或流體噴射與去除之間的差異必 須較大，且由于反應(yīng)室的半徑和固體微粒與流體的密度比增加導(dǎo)致的固體微 粒的旋轉(zhuǎn)的角動量的損耗必須較低。為此目的，為限制固體微粒向反應(yīng)室的圓形壁的壓力和集聚和導(dǎo)致的減 速，可取的是，在反應(yīng)室的每個環(huán)形部分間隔90。處至少有一個流體噴嘴， 共有4個，優(yōu)選的是至少7個，最優(yōu)選的是至少11個，由此連續(xù)的流體層
的數(shù)量應(yīng)該較高，或這些噴嘴之間的距離應(yīng)該較短，優(yōu)選地短于圓形室的平 均半徑，用來在所述固體微粒穿過被位于上游的噴嘴噴射的流體的層后且在 到達被位于下游的噴嘴噴射的流體前，限制與圓形壁接觸的固體微粒的數(shù)量 和濃度。還可取的是噴嘴的外形設(shè)計成用來以足夠的速度噴射流體，優(yōu)選的是至少兩倍于流化床中的固體微粒的想要的旋轉(zhuǎn)速度；和用來成薄層地噴射流 體，噴射時的厚度優(yōu)選的小于反應(yīng)室的平均半徑的1/20;和沿與圓形壁成銳 角方向噴射流體，優(yōu)選的是小于33°,對于流體噴嘴的出口的平面與位于下 游的圓形壁側(cè)部的角度優(yōu)選的是60。至120°，所以流體離開噴嘴時的沖入比 徑向或向心更成切向方向。圓形壁可以是圓柱形，但是其還可以具有各種曲 率半徑或者在流體噴嘴間為平面。在后面的例子中，圓形壁是多邊形且其安 裝在噴嘴的各側(cè)部的側(cè)部所成的角度隨噴嘴數(shù)量的增加逼近180。。這就是為什么在一個實施例中的該裝置的特征在于，所述流體噴嘴噴射 的所述流體的層的噴射方向與位于所述流體噴嘴的下游的側(cè)部上的所述圓 形壁所成的角度小于30°。根據(jù)另一個優(yōu)選實施例，根據(jù)本發(fā)明的裝置的特 征在于，所述流體噴嘴的出口平面與位于所述流體噴嘴的下游的側(cè)部上的所 述圓形壁所成的角度是60。至120°。根據(jù)另一實施例，根據(jù)本發(fā)明的裝置的 特征在于，所述圓形壁的每個環(huán)形部分包括至少一個90。間隔的所述流體噴 嘴。而且，本裝置的特征在于，兩個相鄰的所述流體噴嘴之間的距離優(yōu)選的 小于所述圓形壁的平均半徑。在另一優(yōu)選實施例中，根據(jù)本發(fā)明的裝置的特 征在于，所述流體噴嘴的出口是細的，優(yōu)選的具有小于所述反應(yīng)室的平均半 徑的1/20的寬度。本發(fā)明還涉及一種裝置，其特征在于，位于兩個相鄰的所 述噴嘴之間的所述圓形壁的表面是平面，該圓形壁是多邊形的。還優(yōu)選的是，為了推動流體繞中心導(dǎo)管旋轉(zhuǎn)和減少可能沿排放口的下游 的中心導(dǎo)管的壁上升的流體的反向流動的可能性，中心導(dǎo)管的橫截面沒有一個應(yīng)包括多于一個的流體排放口，且這些排放口是箭頭形的、沿縱向布置、 優(yōu)選的具有小于中心導(dǎo)管與圓形壁間平均距離的一半的平均寬度，而且排放 口的橫截面的總數(shù)優(yōu)選的應(yīng)低于流體噴嘴的出口的橫截面的總數(shù)的兩倍，其 自身優(yōu)選的低于圓形反應(yīng)室的縱截面的平均數(shù)的 一半，且這些排放口的平面 與中心導(dǎo)管的壁所成的角度優(yōu)選的應(yīng)為60。至120。，該壁從其位于排放口的 下游的側(cè)部朝向相對側(cè)逐漸地偏離反應(yīng)室的圓形壁，由此具有螺旋型的外
觀。這就是為什么，根據(jù)一個實施例，根據(jù)本發(fā)明的裝置的特征在于，所述 排放口是縱向分布且其平均寬度小于所述中心導(dǎo)管的所述壁與所述圓形壁 間平均距離的一半。根據(jù)優(yōu)選實施例，根據(jù)本發(fā)明的裝置其特征在于，排放 口的橫截面的總數(shù)低于流體噴嘴的出口的橫截面的總數(shù)的兩倍。根據(jù)另一優(yōu) 選實施例，根據(jù)本發(fā)明的裝置其特征在于，所述排放口的平面與所述中心導(dǎo) 管的壁成60。至120。的角度。根據(jù)再一優(yōu)選實施例，根據(jù)本發(fā)明的裝置其特 征在于，所述中心導(dǎo)管的橫截面沒有一個穿過多于一個所述排放口 。本發(fā)明可包括至少一個導(dǎo)流片，其為翼形、縱向穿過反應(yīng)室、靠近中心 導(dǎo)管的壁、具有流體去除開口的上游的導(dǎo)引邊和流體去除開口的下游的尾 邊，用來將固體微粒再導(dǎo)進反應(yīng)室，這些固體微粒通常是極細的且已進入位 于導(dǎo)流片和中心導(dǎo)管之間的空間。該空間的入口橫截面優(yōu)選的大于排放口的 橫截面的總數(shù)，且尾邊與中心導(dǎo)管之間的距離優(yōu)選的小于該邊與圓形壁之間 的距離的 一半。該導(dǎo)流片可以是中空的和設(shè)置有沿其尾邊分布的流體噴嘴， 用來高速地、大致平行排放口的下游噴射流體薄層，該導(dǎo)流片優(yōu)選的與中心 導(dǎo)管的壁成約30。的角度，用來防止這些固體微粒沿排放口的下游的中心導(dǎo) 管的壁上升。這就是為什么，在另一實施例中，根據(jù)本發(fā)明的裝置的特征在 于，所述反應(yīng)室被至少一個導(dǎo)流片縱向貫穿，該導(dǎo)流片為翼形、靠近所述中 心導(dǎo)管、位于至少一個所述排放口的上游，并且延伸超過所述排放口。根據(jù) 優(yōu)選實施例，根據(jù)本發(fā)明的裝置其特征在于，所述導(dǎo)流片是中空的、和通過 所述流體進料裝置供給流體、和沿其尾邊設(shè)置有至少一個流體噴嘴，用來成 薄層地、沿所述中心導(dǎo)管和所述排放口的下游方向噴射所述流體。根據(jù)特別 優(yōu)選的實施例，根據(jù)本發(fā)明的裝置其特征在于，位于所述中空的導(dǎo)流片的下 游的所述邊和位于所述排放口的下游的所述中心導(dǎo)管的壁之間的距離小于 所述邊和所述圓形壁之間的距離的 一半。本發(fā)明可包括至少一個橫向控制環(huán)，其靠近固體微粒的出口設(shè)置，其外 邊緣沿圓形壁延伸且固定到圓形壁，其內(nèi)邊緣圍繞中心導(dǎo)管且與中心導(dǎo)管的平均距離優(yōu)選的大于中心導(dǎo)管與圓形壁的平均距離的1/4，以使固體微粒經(jīng)過流化床的一側(cè)到與中心導(dǎo)管不是很接近的另 一側(cè)。該控制環(huán)用來只要流化 床還沒有到達上游的預(yù)想厚度時，防止或減慢固體微粒從環(huán)的上游向下游的 移動。該環(huán)可包括沿圓形壁的通道，以允許足夠小的通道，用來在固體微粒 進料停止時逐漸地排干圓形反應(yīng)室。這就是為什么，在另一實施例中，根據(jù)
本發(fā)明的裝置其特征在于，所述圓形反應(yīng)室包括靠近用來去除所述固體微粒 的所述裝置側(cè)部的控制環(huán)，控制環(huán)的外邊緣沿圓形壁延伸且固定到所述圓形 壁，其內(nèi)邊緣與所述中心導(dǎo)管的平均距離大于所述中心導(dǎo)管與所述圓形壁間 的平均距離的1/4，懸浮在所述旋轉(zhuǎn)流化床中的所述固體微粒穿過所述內(nèi)邊 緣與所述中心導(dǎo)管之間的空間，經(jīng)過所述控制環(huán)的一側(cè)到另一側(cè)。根據(jù)具體 優(yōu)選實施例，根據(jù)本發(fā)明的裝置其特征在于，所述控制環(huán)包括至少一個通道， 緊靠所述圓形壁安裝，使得位于所述隔離環(huán)一側(cè)的所述固體微粒移動到另一 側(cè)，而不用穿過所述內(nèi)邊緣與所述中心導(dǎo)管之間的空間。本發(fā)明包括一組螺旋圈，其外邊緣沿圓形壁延伸且固定到圓形壁，其內(nèi) 邊緣圍繞且與中心導(dǎo)管的平均距離優(yōu)選的大于中心導(dǎo)管與圓形壁的平均距 離的1/4，當(dāng)其沿螺旋圈延伸時，以使固體微粒縱向沿一方向移動，使其在 這些螺旋圈和中心導(dǎo)管間的空間沿另 一方向移動而不會太靠近中心導(dǎo)管的 排放口 。這些可形成連續(xù)或不連續(xù)螺旋或可打斷成一組片狀物的螺旋圈適合 將固體微粒多次穿過圓形反應(yīng)室的 一側(cè)到另 一側(cè)，和/或如果流化床的旋轉(zhuǎn)軸線傾斜或垂直時，使固體微?？v向升高。類似的裝置描述于2004年4月14 日和2004年12月12日分別申請的申請?zhí)枮?004/0186和2004/0612的同一 發(fā)明人的比利時發(fā)明專利中。這就是為什么，在另一優(yōu)選實施例中，根據(jù)本 發(fā)明的裝置其特征在于，所述圓形反應(yīng)室包括一組圈狀物或螺旋圈片段，其 外邊緣沿圓形壁延伸且固定于所述圓形壁，其內(nèi)邊緣與所述中心導(dǎo)管的平均 距離大于所述中心導(dǎo)管與所述圓形壁的平均距離的1/4。在本發(fā)明中，流化床的旋轉(zhuǎn)軸線可以是水平、傾斜或垂直的。如果其為 水平或小于45。傾斜，優(yōu)選的是小于30。，在反應(yīng)室的底部，固體微粒的平均 速度、濃度和施加在薄流體層上的壓力較高。因此優(yōu)選的是，為了根據(jù)縱向 分隔壁在反應(yīng)室中的位置來區(qū)分在各個流體噴嘴中的流體噴射壓力，利用縱 向分隔壁將外部分配室分隔成若千縱向部分。如果流化床的旋轉(zhuǎn)軸線約為垂直或傾斜超過45°,優(yōu)選的是至少60°,隔 離環(huán)，其環(huán)繞中心導(dǎo)管且與其保持一定距離，優(yōu)選的是小于圓形壁和中心導(dǎo) 管之間平均距離的1/3,以使得固體微粒穿進該空間而不會太靠近中心導(dǎo)管 的排放口，隔離環(huán)緊靠圓形壁固定以防止固體微粒的過快落下。這些固體微 粒施加在這些隔離環(huán)上表面的壓力不僅減慢了其下落，而且減慢了其旋轉(zhuǎn)運 動。這些是可以補償?shù)?，如果必要，如果這些環(huán)是中空的且設(shè)置了流體噴嘴
用來沿固體微粒的旋轉(zhuǎn)方向沿環(huán)的上表面成薄層地噴射流體。在本發(fā)明中，這些隔離環(huán)可被螺旋圈替代，其也可是中空和可以形成連 續(xù)或不連續(xù)螺旋或可以打斷成片狀物，其緊靠圓形壁固定，圈或片的傾斜方 向朝上帶動固體微粒，所述固體微粒沿圓形壁快速轉(zhuǎn)動，且圈的內(nèi)邊緣和中心導(dǎo)管之間的平均距離優(yōu)選的大于圓形壁和中心導(dǎo)管之間平均距離的1/4， 使得沿這些圈上表面上升的固體微粒落回到不太靠近中心導(dǎo)管內(nèi)的排放口 的空間。這使得固體微粒供給進圓形反應(yīng)室的底部和在頂部將其去除。類似的裝置描述于2004年4月14日和2004年12月12日分別申請的申請?zhí)枮?2004/0186和2004/0612的同 一發(fā)明人的比利時發(fā)明專利中。在優(yōu)選實施例中，根據(jù)本發(fā)明的裝置其特征在于，所述流化床的旋轉(zhuǎn)軸 線與垂直方向成小于45。的夾角，并且在于所述中心導(dǎo)管穿過所述圓形反應(yīng) 室的上側(cè)且終止在與相對側(cè)的一定距離，所述中心導(dǎo)管的橫截面逐漸地從頂 部向底部減少。根據(jù)具體的優(yōu)選實施例，根據(jù)本發(fā)明的裝置其特征在于，所 述圓形反應(yīng)室的平均半徑從頂部向底部逐漸減少。在另一優(yōu)選實施例中，根據(jù)本發(fā)明的裝置其特征在于，流化床的旋轉(zhuǎn)軸 線與垂直方向成小于45。的夾角，在所述圓形反應(yīng)室中包括隔離環(huán)，其將旋 轉(zhuǎn)流化床分割成幾個環(huán)狀部分，所述隔離環(huán)的外側(cè)沿圓形壁延伸且固定于所 述圓形壁，且其內(nèi)邊緣與中心導(dǎo)管的平均距離大于所述中心導(dǎo)管和所述圓形 壁之間平均距離的1/4,懸浮在所述旋轉(zhuǎn)流化床中的所述固體微粒穿過位于 所述內(nèi)邊緣和所述中心導(dǎo)管間的空間，以經(jīng)過所述隔離環(huán)的一側(cè)到另 一側(cè)。 根據(jù)優(yōu)選實施例，根據(jù)本發(fā)明的裝置其特征在于，所述隔離環(huán)是中空的且通 過所述進料裝置供給流體，所述流體沿所述旋轉(zhuǎn)流化床的旋轉(zhuǎn)方向沿所述環(huán) 的上表面成連續(xù)層地被噴射。根據(jù)另一優(yōu)選實施例，根據(jù)本發(fā)明的裝置其特 征在于，所述隔離環(huán)包括至少一個通道，緊靠所述圓形壁設(shè)置，使得位于所 述隔離環(huán)上部的固體微粒通過到達底部而不用穿過位于所述內(nèi)邊緣和所述 中心導(dǎo)管之間的空間。根據(jù)具體優(yōu)選實施例，根據(jù)本發(fā)明的裝置其特征在于， 所述隔離環(huán)是圈狀物或螺旋圈片段，其傾斜方向向上。在另一優(yōu)選實施例中，根據(jù)本發(fā)明的裝置其特征在于，所述流化床的旋 轉(zhuǎn)軸線與垂直方向成大于45。的夾角且其中所述排放口位于所述圓形反應(yīng)室 的下部縱向部分的側(cè)部。在另一優(yōu)選實施例中，根據(jù)本發(fā)明的裝置其特征在 于，所述流化床的旋轉(zhuǎn)軸線與垂直方向成大于45。的夾角且其中所述導(dǎo)流片
的引導(dǎo)邊緣位于所述圓形反應(yīng)室的下部縱向部分的側(cè)部。在本發(fā)明中，中心導(dǎo)管可以僅在圓形反應(yīng)室的一側(cè)上被橫穿，如果流化 床的旋轉(zhuǎn)軸線是垂直或傾斜的，優(yōu)選的是上側(cè)，且可以在到達另一側(cè)前終止。 其橫截面可以逐漸減小且其位于圓形反應(yīng)室內(nèi)的端部可以是開放或閉合的。 在另一優(yōu)選實施例中，根據(jù)本發(fā)明的裝置其特征在于，所述中心導(dǎo)管的壁在 其兩端的至少 一端是擴大的且在其中包括用來排放所述流體的管子，該管子 是同心的且與所述擴大的壁保持一定距離，緊靠所述擴大的壁的所述排放管 分別排放帶進到達中心導(dǎo)管的和被離心力沿所述擴大的壁推入的固體微粒。在本發(fā)明中，分配室可以被環(huán)形隔離壁分成連續(xù)的環(huán)形部分以區(qū)分流體 的質(zhì)量和數(shù)量，所述流體被供應(yīng)給不同的部分且穿過旋轉(zhuǎn)流化床的相應(yīng)部 分，如果中心導(dǎo)管也是分成連續(xù)的部分，連接到穿進中心導(dǎo)管內(nèi)側(cè)的管子且 適于分別地去除這些流體，這些流體可以再循環(huán)到同一部分或其他部分。這 就是為什么，在另一實施例中，根據(jù)本發(fā)明的裝置其特征在于，用于供給所 述流體的所述裝置包括圍繞所述圓形壁的流體進料室，用來進料和去除所述 流體的所述裝置保持的所述流體進料室和所述中心導(dǎo)管間的壓力差大于所 述流化床施加在所述圓形壁上的平均離心壓力。 一艮據(jù)優(yōu)選實施例，才艮據(jù)本發(fā) 明的裝置其特征在于，所述進料室被縱向壁分成縱向片段，用來以不同的壓 力供應(yīng)相應(yīng)于所述縱向片段的所述噴嘴。根據(jù)具體的優(yōu)選實施例，根據(jù)本發(fā) 明的裝置其特征在于，所述進料室被橫向環(huán)形壁分成連續(xù)的環(huán)形部分以適于 分別供應(yīng)相應(yīng)于每個所述連續(xù)環(huán)形部分的所述噴嘴，因此使所述旋轉(zhuǎn)流化床 的相應(yīng)的環(huán)形部分被具有不同組分和/或溫度和/或噴射速度的流體橫穿。在另一優(yōu)選實施例中，根據(jù)本發(fā)明的裝置其特征在于，用來供應(yīng)一種或 多種流體的所述裝置包括至少 一個穿過用來去除所述流體的管路的噴射器， 通過噴射器，所述流體被高速噴射且與在所述排放管路中去除的循環(huán)到所述 圓形反應(yīng)室的流體混合。在本發(fā)明中，幾個圓形反應(yīng)室可以串聯(lián)安裝，連接一個室的固體微粒的 出口到下 一個室的固體微粒的入口 ，如果固體微粒在圓形反應(yīng)室中被適當(dāng)?shù)?裝置經(jīng)需要的或長或短的一段時間催化反應(yīng)，其可以再生后被循環(huán)利用。在 另一實施例中，根據(jù)本發(fā)明的裝置其特征在于，所述圓形反應(yīng)室被轉(zhuǎn)移管線 連接到另 一類似室，所述轉(zhuǎn)移管線將所述固體微粒從所述圓形反應(yīng)室轉(zhuǎn)移到 所述類似室且其進口靠近所述圓形反應(yīng)室的所述圓形壁、在用來供給所述固 體微粒的所述裝置相反的側(cè)部上，其出口靠近所述類似室的所述中心導(dǎo)管、 在用來將所述固體微粒從所述類似室去除的所述裝置相反的側(cè)部。類似的裝置描述于2004年12月12日申請的申請?zhí)枮?004/0612的同一發(fā)明人的比利 時發(fā)明專利中。類似裝置也在下文詳細描述。在另一優(yōu)選實施例中，根據(jù)本發(fā)明的裝置其特征在于，所述中心導(dǎo)管被 橫向壁橫向分成與排放管連接的部分，所述排放管分布在所述中心導(dǎo)管內(nèi)部用來分別將從所述中心導(dǎo)管的所述部分流出的流體去除和將其循環(huán)利用或 在相應(yīng)的部分中或所述圓形反應(yīng)室的另 一部分中分別處理。根據(jù)具體優(yōu)選實 施例，根據(jù)本發(fā)明的裝置其特征在于，所述圓形反應(yīng)室被所述環(huán)形壁分成與 所述中心導(dǎo)管的所述部分對應(yīng)的環(huán)形部分，所述環(huán)形壁固定在所述圓形壁和 所述中心導(dǎo)管之間，這些所述環(huán)形壁包括至少一個緊靠所述圓形壁的通道用 來將固體微粒從一個環(huán)形部分通到所述相鄰的環(huán)形部分，所述中心導(dǎo)管的這 些所述環(huán)形壁或所述橫向壁包括至少一個緊靠或在所述中心導(dǎo)管內(nèi)的通道 用來將所述流體從一個所述部分通到所述相鄰部分。在另一優(yōu)選實施例中，根據(jù)本發(fā)明的裝置其特征在于，其包括一種裝置， 該裝置用來把由用來去除所述流體的裝置去除的流體再循環(huán)到供應(yīng)所述流 體的裝置，所述再循環(huán)裝置包括處理所述再循環(huán)流體的裝置，用來調(diào)節(jié)溫度 和/或所述再循環(huán)流體的成分。在另一優(yōu)選實施例中，根據(jù)本發(fā)明的裝置其特 征在于，其包括一種裝置，該裝置用來把被去除所述固體微粒的裝置去除的 固體微粒通過供應(yīng)所述固體微粒的所述裝置再循環(huán)到圓形反應(yīng)室。根據(jù)具體 優(yōu)選實施例，根據(jù)本發(fā)明的裝置其特征在于，所述固體微粒是催化劑和所述 再循環(huán)所述催化劑微粒的所述裝置包括再生所述催化劑微粒的裝置。在另 一優(yōu)選實施例中，根據(jù)本發(fā)明的裝置其特征在于所述流體是氣體和 其中所述裝置包括噴射液體的裝置，所述裝置穿過所述中心導(dǎo)管，將所述液 體呈微小液滴狀噴射到所述流化床的至少部分表面上。圖1至10顯示了根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)流化床裝置的實施例，該裝置包括 在固定圓形反應(yīng)室內(nèi)用于呈連續(xù)層噴射流體的裝置。圖1是x軸和z軸平面的縱向截面示意圖，x軸與旋轉(zhuǎn)流化床OO，的旋轉(zhuǎn) 軸線重合，z軸徑直向上與垂直方向重合，其中圓柱形反應(yīng)器包括3個同心 壁，即外壁l、稱為圓形壁的中間壁2、稱為中心導(dǎo)管的壁的中心壁3，包括 在外壁和中心壁之間的空間-故兩個環(huán)形側(cè)壁4.1和4.2封閉。外壁和圓形壁
之間的空間5是供給流體的室，圓形壁和中心壁之間的空間6為圓形反應(yīng)室， 中心壁內(nèi)的空間為中心導(dǎo)管7。管8用來引導(dǎo)由箭頭9表示的流體，該流體通過外壁1或環(huán)形側(cè)壁4.1 和4.2經(jīng)入進料室5,管10用來將箭頭11表示流體的從中心導(dǎo)管7去除。 縱向縫隙12可從圓形反應(yīng)室的一端連續(xù)地延伸到另一端或者，如該圖所示， 其可延伸或長或短的長度且彼此被或長或短的距離所隔開，其穿過圓形壁2, 該圖說明了流體噴嘴，其將用箭頭13表示的流體成薄層狀、高速地、沿圓 形壁2噴射進圓形反應(yīng)室6，以及說明了中心導(dǎo)管3的壁內(nèi)的排放口 (14)， 其將用箭頭15表示的流體從中心導(dǎo)管7內(nèi)的圓形反應(yīng)室6去除。由于流體 在圓形反應(yīng)室內(nèi)快速旋轉(zhuǎn)，其速度的切向分量大大高于徑向分量，但由于其 垂直于視圖平面，所以看不到。管路16可以用來引導(dǎo)用小圓17表示的固體微粒穿過側(cè)壁4.1。固體微 粒被旋轉(zhuǎn)運動的流體帶動且離心力將其保持在沿圓形壁2 )，于此其形成了具 有大概圓柱形表面18的流化床。管路19用于將固體微粒17通過相對的環(huán) 形側(cè)壁4.2去除。環(huán)形側(cè)壁20可將分配室5分成環(huán)形部分A、 B和C以供應(yīng)具有不同性 質(zhì)和/或不同壓力的流體。用于去除流體的管IO可穿進兩端較寬的中心導(dǎo)管3,由此形成旋風(fēng)器。 滲進中心導(dǎo)管且快速旋轉(zhuǎn)的固體微粒聚集在錐形壁24,且被管25去除和可 選地被再循環(huán)利用。流化床可被控制環(huán)26分隔，所述控制環(huán)在靠近圓形壁的地方可選地設(shè) 置有一個或多個通道27，以將固體微粒從一側(cè)傳送到另一側(cè)。如果經(jīng)由管路 16的固體微粒的供給速度高于通過通道27的固體微粒的傳送速度，控制環(huán) 26上游的所述流化床的厚度28增加，直到微粒足以溢出控制環(huán)的中心到達 另一側(cè)。如果經(jīng)由管路19的固體微粒的排出流速高于進料速度，控制環(huán)26 下游的流化床的厚度29減少，直到固體微粒的稀薄自動調(diào)整排出流速和這 些微粒的進入流速。如果固體微粒的供應(yīng)速度相當(dāng)高，該裝置用來保持，優(yōu) 選地靠近出口 19設(shè)置的控制環(huán)26上游的，流化床的體積大概不變。通道27 也用來在固體微粒供應(yīng)停止時將所有固體微粒從圓形反應(yīng)室去除。由于反應(yīng)器是水平的，重力的作用導(dǎo)致了流化床的厚度差異和/或圓形反 應(yīng)室的頂部28和底部30之間固體微粒的濃度差異。由于微粒的速度和濃度 在反應(yīng)器底部最大，出口 14優(yōu)選地設(shè)置在此處，由于流化床的厚度在此處 最小，所以減小了微粒被帶進中心導(dǎo)管7的可能性。由于排放口 14的平面是垂直于中心導(dǎo)管的壁，反應(yīng)室的厚度或?qū)挾?1 在排放口 14的下游最小和在上游有最大值32。圓形壁2在此圖示說明中是 圓柱形的，所以其半徑33是常數(shù)，而中心導(dǎo)管3的壁的曲率半徑是變化的。 其在出口 14的上游最小34和下游最大35。排放口 14的寬度36在反應(yīng)室的中心最大而在靠近環(huán)形側(cè)壁4.1和4.2 處最小，從而使得中心導(dǎo)管的橫截面在其端部較大，以方便去除流體ll?？?以看到的是，寬度36相對于這些壁優(yōu)選的是零，以防止被這些壁減慢速度 的固體微粒被帶進中心導(dǎo)管。反應(yīng)器可稍微傾斜以增加朝其出口流動的微粒，和由此減少其在反應(yīng)室 內(nèi)的滯留時間。在此例中，根據(jù)傾斜程度和重力相對于離心力的比率，流化 床的表面是輕微圓錐形的。圖2顯示了圖1的反應(yīng)器沿z軸和y軸平面的橫截面示意圖。其中環(huán)形 分配室5被從5.1到5.4的四個管狀分配室替代，其各連接到流體噴嘴或流 體噴嘴組12。當(dāng)噴嘴數(shù)量較小時這種布置是優(yōu)選的?？梢杂^察到，中心導(dǎo)管的壁3的曲率半徑35在排放口 14的上游的部分 較小34，表現(xiàn)為螺旋型，且圓形室在下游的寬度31優(yōu)選的小于上游的寬度 32,這是因為繞導(dǎo)管旋轉(zhuǎn)的流體流速在接近排放口 14時加大。表面37示出了箭頭38表示的在中心導(dǎo)管的出口 14的下游的流體流動 的任意反轉(zhuǎn)產(chǎn)生的紊流區(qū)的橫截面。紊流可導(dǎo)致固體微粒， 一般是最細小的 微粒，經(jīng)由排放口 14被去除。其有益的是可以觀察到，重力在反應(yīng)室的底部增加到離心力上和增加了 那里的固體微粒的速度，由此重力和離心力產(chǎn)生了對圓形壁較高的壓力，這 證明在管狀分配室5.2內(nèi)的較高的噴射壓力是正確的。而且合理的是，降低 排放口 14的上游的管狀室5.2的噴射壓力，以減少那里的流體作用于固體微 粒的向心壓力和減少由此將固體微粒帶進中心導(dǎo)管內(nèi)的危險。數(shù)值模擬示出可能的是，即在直徑為40cm的圓柱室內(nèi)，設(shè)置4個噴嘴， 其沿與圓柱室成30。角度方向噴射大氣壓的空氣，且其成90。間隔分布在圓柱 室的各個環(huán)形部分，以形成密集的旋轉(zhuǎn)流化床。然而，發(fā)現(xiàn)大量的固體微粒 穿過薄流體層且沿噴射縫隙的上游的圓形表面減慢速度，在那里固體微粒的
濃度接近理論最大值，由此增加了流化床旋轉(zhuǎn)的阻力。還發(fā)現(xiàn)，固體微粒之 間的相互作用的減速產(chǎn)生了噴嘴的上游的高壓，流體的噴射壓力必須較高以 抵消噴嘴口的開口的固體微粒的高壓，這可在局部產(chǎn)生強烈的向心推力，如 果該強烈的向心推力在排放口的上游，其可將固體微粒拋向排放口，由此導(dǎo) 致固體微粒的損耗。為減少這種制動作用和避免可導(dǎo)致固體微粒損耗的共振，合理的是增加 噴嘴的數(shù)量，優(yōu)選的是基本數(shù)量，和/或噴嘴間的距離不全部相同。還優(yōu)選的 是，賦予噴嘴和圓形壁某種形狀以適于最小化流體的向心推力和有助于其切 向推力。這樣，在圖2中，噴嘴出口的平面事實上合并于與圓柱形的圓形表面平 行的平面，這樣即使流體的噴射角較小，由于流體作用在固體微粒上的壓力， 也是有利于向心的推力。圖3顯示了流體噴嘴周圍區(qū)域的橫截面示意圖，其說明流體噴嘴12的 下游的圓形壁2.2的小的修改，變成平面和切向的噴嘴，在B處，在圓形壁 的延伸部分2.3，其出口平面的方向改變，相應(yīng)地與平面壁2.2成約90。的角 度40。在A處，由出口的上游側(cè)部的流體13.1的高壓產(chǎn)生的推力因此更相 切于圓形壁。用小圓17表示的高度聚集的固體微粒形成緊湊的集合，其沿圓形壁2.1 朝噴嘴12.1的上游方向41.1滑動。這些微粒在噴嘴的出口與流體13的流線 42.1的相遇使得其逐漸偏離且沿流線41.2加速，由此其濃度逐漸降低，借由 緊隨流線42.2的逐漸擴散的流線42.3，使不斷增加的大部分流體將越來越少 的固體微粒緊湊集合進入流化床同時偏離壁2.3。壁2.2和固體微粒的流線41.2之間的空間內(nèi)的流體壓力必須足以防止固 體微粒阻塞流體出口和由此將微粒沿流線41.2偏離。當(dāng)流體使固體微粒加 速，其能量和由此壓力的降低，使得隨流線41.3的固體微粒接近圓形壁2.3， 該圓形壁減慢了微粒的速度和由此增加了微粒的濃度直至微粒進入下一噴 嘴的前面。等等。如圖2所示，如果噴頭出口 12和圓形壁之間的夾角接近0。，沿固體微 粒的方向41.2的改變就會更突然，產(chǎn)生了較高的壓力和較高的流體推力，其 作用在緊靠噴嘴的上游的部分的固體微粒上，沿垂直于該平面和向心的方 向，流線41.2將更偏離壁2.2，由此增加了上游固體微粒的減速和使其更靠
近中心導(dǎo)管。該圖顯示了固體微粒是如何被反應(yīng)室的彎曲壁減慢速度的，以及撞擊由 于流體噴射而出現(xiàn)的障礙，怎樣形成緊湊的集合，該集合相當(dāng)大地減慢了這 些固體微粒正?；瑒拥乃俣?；該圖還顯示了噴嘴的出口和流體的噴射方向的 分布和定向是如何能最小化該制動作用和最小化流體施加在噴嘴出口上游 的固體孩史粒上的向心壓力。圖4顯示了沿反應(yīng)器的y軸和z軸平面的橫截面視圖，其用于供應(yīng)和從反應(yīng)室去除流體的裝置被修改用來改進流體對固體微粒的切向傳送和向心角動量間的比例，和用來減少通過中心導(dǎo)管的排放口 14逸出的固體微粒的 數(shù)量。在此例中，噴嘴的數(shù)目增加到11，進料室優(yōu)選地以環(huán)繞圓形壁2的圓 柱形壁1為界，且進料室被縱向壁49分隔成從5.1到5.4的縱向段以按不同 的壓力供應(yīng)各種流體噴嘴12。在兩個噴嘴12間的圓形壁是平面的。因此圓形壁是多邊形的。流體平 行于這一表面噴射，根據(jù)圖5顯示的排列，易于固體微粒沿其滑動并且減少 噴嘴縫隙上游的濃度和由此降低了行進的阻力。具有橫截面50的中空翼形導(dǎo)流片，其垂直于附圖的平面，縱向穿過圓 形反應(yīng)室6和固定于在該附圖中未示出的兩個環(huán)形側(cè)壁4.1和4.2,通過導(dǎo)流 片加壓的流體可被導(dǎo)入，該導(dǎo)流片位于與中心導(dǎo)管30的壁相距一定距離51 的排放口 14的上游。導(dǎo)流片引導(dǎo)流體流52進入其與中心導(dǎo)管之間的空間。沿導(dǎo)流片的導(dǎo)引邊54產(chǎn)生的紊流區(qū)域37可將固體微粒帶進空間53。優(yōu) 選的大于排放口 14的厚度36的距離51和加速固體微粒的流體52的速度逐 漸增加，離心力沿中空導(dǎo)流片50的彎曲內(nèi)壁55推進固體微粒。與中心導(dǎo)管3的壁相距一定距離57的導(dǎo)流片的尾邊56配備有一個或多 個流體噴嘴，用來高速噴射薄層狀流體58，噴嘴或多或少平行于中心導(dǎo)管3 的壁，優(yōu)選的是小于大約30。，由此產(chǎn)生了吸氣作用，該作用將沿導(dǎo)流片的 內(nèi)壁55流動的固體微粒越過排放口 14返回到反應(yīng)室6。然而，在薄流體層 58和中心導(dǎo)管3的壁之間會產(chǎn)生紊流區(qū)域59.1和產(chǎn)生將部分這些微粒帶回 出口 14的反向流動。為最小化這種影響，優(yōu)選的是在空間53的壓力下降應(yīng) 較低、流體流52必定加速的固體微粒的數(shù)量應(yīng)較低、距離57應(yīng)較短，優(yōu)選 的短于導(dǎo)引邊和圓形壁間的距離60的一半。在流體噴射58和圓形壁之間可產(chǎn)生另一紊流區(qū)域59.2，其導(dǎo)致流體反 向流動，該反向流動增加該區(qū)域上游的流化床的旋轉(zhuǎn)阻力。為最小化其影響，優(yōu)選的是薄流體層58的噴射應(yīng)平行或稍微指向中心導(dǎo)管3的壁。圖5顯示了兩個噴嘴12.1和12.2周圍的區(qū)域的放大圖。噴嘴12.1的上 游的固體微粒沿流線41.1沿平面壁2.1滑動。其施加壓力于從噴嘴12.1出來 的在其出口的流體流13.1，噴嘴的出口表面與壁2.2的平面成約90°夾角40， 其防止進入反應(yīng)室的流體的法線擴張，強制其隨著流線42.1，其壓力抵消固 體微粒的壓力和將其沿流線41.2轉(zhuǎn)向，其逐漸擴散進流體層。該固體微粒形 成了屏障，其充當(dāng)了根據(jù)其濃度可或多或少可透過的導(dǎo)流片，且其限制了流 線42.2和多邊形壁2.2之間的流體，由于被限制在狹窄的空間而具有較高的 平均速度的流體，當(dāng)其沿流線41.3傳送和加速固體微粒時，消耗了能量和壓 力，因此其濃度降低且其可透過性增加，由此使得流線42.3能從壁2.2偏離 和使得失去其若干能量的流體降低速度。固體微粒的流線41.4最終沿壁2.2 運動，在到達下一屏障12.2前沿其滑動、減速和濃度增加。等等。隨噴嘴12.1和12.2之間距離的增加和噴嘴數(shù)目的減少，噴嘴上游的固 體微粒流的濃度隨之增加，如果平面壁2.2的表面彎曲成如圖3中的壁2.1 和2.3，這些固體微粒將在固體微粒流41.1和41.4上施加額外的壓力，該壓 力將減慢這些固體微粒，并且增加其濃度和對流化床的旋轉(zhuǎn)的阻力。如果噴嘴的數(shù)目較高，兩個噴嘴之間相差的角度66較小，因此減少了 固體微粒流41.2和41.3間的偏差、施加在流體流13.1和13.2的壓力、還有 穿過這些流體流后沿多邊形圓形壁聚集的微粒的數(shù)量、還有對流化床的旋轉(zhuǎn) 的阻力。噴嘴出口 12.1的平面和多邊形圓形壁2.2之間所成的角度40約為 90°，使得流體13.1的噴射實質(zhì)上沿平行于壁2.2的方向和增加了轉(zhuǎn)移給固 體微粒的切向角動量的數(shù)量。該視圖顯示了固體微粒被流體墊攜帶，如果流體噴嘴的數(shù)量較高，流體 墊的壓力抵消了離心力和使得這些微粒具有非常低的旋轉(zhuǎn)阻力地沿多邊形 圓形壁滑動。圓形反應(yīng)室可與其他類似的室串聯(lián)，從上游室的固體微粒的出口 19連 接到下一室的入口 16。這些圓形室可以是并排的，在彼此的延伸部分，或是 疊加的。其可是傾斜的或垂直的。圖6顯示了疊加的圓形室的兩部分的連接的沿x軸和z軸平面的縱向截 面示意圖，z軸是垂直的并且與流化床的旋轉(zhuǎn)軸OO，重合。流化床的表面18
是圓錐形的，反應(yīng)室6的流化床被隔離環(huán)80分成環(huán)形段，隔離環(huán)支撐位于 它們之上的部分流化床。隔離環(huán)是中空的并且通過開口 81連接到流體分配 室5,開口 81通過噴嘴82噴射，或多或少平行于x軸z軸平面和垂直于旋 轉(zhuǎn)軸OO，的、用箭頭83表示的薄層狀流體支撐和旋轉(zhuǎn)固體微粒，該固體微 粒緊靠隔離環(huán)80的上部支撐。位于反應(yīng)室的底部的隔離環(huán)85延長到中心導(dǎo)管的壁，同時其他隔離環(huán) 80具有較寬的中心開口 ，優(yōu)選的大于圓形壁和中心導(dǎo)管之間平均距離的1/4， 以使得固體微粒穿過其中，同時與中心導(dǎo)管3的壁保持一定的距離以避免通 過排放口 14被帶進中心導(dǎo)管。通過傳送管91固體微粒流80從上圓形反應(yīng)室的底部離開，傳送管91 穿過隔離環(huán)85且進入92下室的上部。流體流11由一個或多個管線93從中 心導(dǎo)管被去除。應(yīng)當(dāng)觀察到，如果超過流化床的流體壓力或多或少在每個圓形反應(yīng)室中 相同，位于流化床中且靠近圓形壁的傳送管91的入口的壓力高于位于流化 床外且靠近中心導(dǎo)管壁的出口的壓力，由此便于固體微粒從一個反應(yīng)器傳送 到另一個，即使反應(yīng)器是水平的和位于同樣的高度。最后，通過排放口 14穿進中心導(dǎo)管7和在中心導(dǎo)管的底部中旋轉(zhuǎn)時落 下的固體微粒95通過管96從那里被去除，管96實際上不與傳送管90在同 一平面，使其交叉。由于此處的壓力低于反應(yīng)室內(nèi)的壓力，這些固體微粒因 此可被分離地收集，通過適當(dāng)?shù)脑O(shè)備可以任意循環(huán)使用。隔離環(huán)85可被螺旋圈替代。如果螺旋圈的傾斜是向上的，沿圓形壁和 沿螺旋圈旋轉(zhuǎn)的固體微粒將上升。在此例中，如果傳送管91的下部沿圓形 壁定位，那里的壓力最高，以及傳送管91的上部位于緊靠中心導(dǎo)管，那里 的壓力最低，可能的是將固體微粒從下室傳送到上室。沒有被從圓形反應(yīng)室 的上部傳送或去除的微粒會落回到螺旋圈的內(nèi)邊緣和中心導(dǎo)管間的中心空 間。螺旋圈還可是中空的和供給沿其上表面噴射進圓形反應(yīng)室的流體。其可 形成連續(xù)的或不連續(xù)的螺旋形或可分隔成類似于固定鰭的朝向上方的螺旋 圈片段。根據(jù)適合此目的的配置，該流體流可被再循環(huán)利用。例如，圖7顯示了 適于干燥固體微粒的配置，這些固體微粒被串聯(lián)的兩個圓形反應(yīng)室的其中之 一的一側(cè)上的管16導(dǎo)入以及被位于第二室的相對側(cè)部上的管19排出，通過
傳送管91這些微粒從一個反應(yīng)室傳送到另一個反應(yīng)室。冷和干燥的氣體被管8.1導(dǎo)入以供給位于固體微粒出口 19的側(cè)部的進料 室的環(huán)形部分F。冷氣體與熱固體微粒接觸被加熱，微粒在其通過管19排 出前完成干燥，氣體被壓縮機101.1通過出口管11.1吸出。氣體通過處理單 元102.1和102.2,例如熱交換器和/或冷凝器，被再循環(huán)利用，通過管8.2 和8.3到環(huán)形部分E和D。該氣體被壓縮機101.2和101.3通過102.2到102.5 的處理單元，在從8.3到8.6的管內(nèi)，連續(xù)地循環(huán)到從D到A的環(huán)形部分， 以逐漸地從固體樣i粒中去除濕氣。帶有濕氣和被固體微粒冷卻的流體在103 被去除，該固體微粒被管8.6的側(cè)部的管16引導(dǎo)且其已被加熱。所述固體微?？梢允谴呋?jīng)過流化床的流體的化學(xué)變化的催化劑。在此 例中，流體逐漸轉(zhuǎn)變。在流體第一次通進反應(yīng)器期間，其與失效的可被適當(dāng) 裝置再生和再循環(huán)的催化劑接觸，在其第二次通進反應(yīng)器期間，與新的或再 生的催化劑接觸，且從102.1到102.5的處理單元也可用于去除不想要的成 分，例如通過吸收或;令凝。圖8顯示了類似于圖1的反應(yīng)器的縱向截面示意圖的配置，但是其流化 床的旋轉(zhuǎn)軸線是垂直的或陡峭傾斜的，和其中心導(dǎo)管7終止于下側(cè)4.2上方 的一定距離。中心導(dǎo)管的底部可是閉合的，如圖8所示，或是開放的。在此 例中，進入中心導(dǎo)管的固體微?？稍陉P(guān)閉時通過底部去除，但是在運轉(zhuǎn)期間， 漩渦可帶進固體微粒，其在圓形反應(yīng)室的底部堆積。當(dāng)要去除的流體數(shù)量太大時，這種結(jié)構(gòu)是有益的。由于流化床的表面18 是圓錐形的，在此圖中是輕微圓錐形，其具有非常高的離心力，流體13必 須橫跨在反應(yīng)室的下部的流化床的較高的厚度，因此其駐留時間較長。如果 想要避免這種情況，圓形反應(yīng)室2還可是圓錐形以減少這種差異和/或噴射進 圓形反應(yīng)室的下部的流體的數(shù)量可被增加，例如增加其中噴嘴的數(shù)量和/或流 體噴嘴的橫截面和/或分配室的環(huán)形部分C內(nèi)的壓力。圖8還包括，例如用噴射器供應(yīng)流體以再循環(huán)部分流體的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，其 沒有使用壓縮機。當(dāng)流體必須僅循環(huán)一次或兩次時和使用壓縮機困難時，這 種結(jié)構(gòu)是有益的，例如由于流體的腐蝕或非常高的溫度，例如用于苯乙烷脫 氫或汽油催化裂解成烯烴?？蛇x預(yù)熱的流體進料100在壓力下被噴射進噴射器105,接著^f皮以非常 高的速度噴射106進入將被再循環(huán)11.1的流體的出口管10.1，以將其帶進處 理單元102，例如熔爐，和在其被經(jīng)由朝向處理單元的管10.2去除前，將其 通過管8再循環(huán)到反應(yīng)器。圖9顯示了與圖1類似的反應(yīng)器的縱向截面視圖，在中心導(dǎo)管的每端包 括用葉輪109.1和109.2表示的離心壓縮機108.1和108.2，其-皮通用馬達110 利用穿過中心導(dǎo)管的傳動軸111驅(qū)動。新的流體112通過位于固體微粒的出 口側(cè)19的管8.1供應(yīng)，其可選地穿過處理單元113，例如濕氣冷凝器。其在 ^皮去除前纟皮壓縮4幾108.1和108.2通過管8.2和8.3和處理單元102,例如加 熱器，連續(xù)地再循環(huán)多次。這種非常緊湊的結(jié)構(gòu)可以方便地用在可運輸單元， 例如用于干燥農(nóng)作物顆粒。流體流可被再循環(huán)到同樣的環(huán)形部分，例如到聚合懸浮在活性流體的混 合物中的催化微粒，該混合物包含單體和可能從一部分到另 一部分而具有不 同成分和/或溫度，以獲得多重模態(tài)(multimodal)和/或?qū)挿肿臃植季酆衔?(wide molecular distribution polymers》圖10顯示了可用于這種類型應(yīng)用的結(jié)構(gòu)。進料室和中心導(dǎo)管分別被從 20.1至20.3和從115.1至115.3的橫向壁分成4部分，分別為A至D和A。 至D。。這些壁可被從116.1至116.3的環(huán)形壁延長，以將圓形反應(yīng)室分隔成 與進料室和中心導(dǎo)管的4個部分對應(yīng)的4個環(huán)形部分，可以較好地將流體從 一個部分相對其他部分隔開，環(huán)形壁116.1至116.3分別設(shè)置有通道117.1至 117.3，用于將固體微粒從一個環(huán)形部分傳送到其他環(huán)形部分，緊靠中心導(dǎo)管 或在其中的通道118.1至118.3用作流體通道以平衡中心導(dǎo)管各部分之間的 壓力。四個壓縮機108.1至108.4從中心導(dǎo)管的(A。)部分至D。部分通過同心管 10.1至10.4吸出流體11.1至11.4，經(jīng)過處理單元92.1至92.4，例如具有可 選的分離不想要的成分和/或分離再循環(huán)前要凈化的流體的熱交換器，經(jīng)由管 8.1至8.4再循環(huán)到進料室A至D。再循環(huán)的流體接著穿過旋轉(zhuǎn)流化床，進 入中心導(dǎo)管的排放口 14.1至14.4，將被再循環(huán)到同樣的部分。新的流體119 可根據(jù)需要通過管8.1至8.4直接供應(yīng)。如果流體是氣體，可能的是，通過穿過中心導(dǎo)管的一個或多個管121噴 射流體的微小液滴120到流化床的至少部分表面上。這種結(jié)構(gòu)可^5l在以下情況下運轉(zhuǎn)，即當(dāng)動量從反應(yīng)室的內(nèi)部以平均轉(zhuǎn)速 Vp傳遞，流體傳遞給固體微粒的動量足夠加速它們時，該速度足夠高使得
離心力抵消流體施加的向心壓力，以及抵消由于紊流和沿壁的摩擦造成的角 動量損耗。還必要的是，被固體微粒減慢速度后的流體必須保持足夠的平均切向速 度以避免顯著的逆流。例如，在上述的結(jié)構(gòu)中，流體在離開反應(yīng)室前，必須至少轉(zhuǎn)半圈，上述結(jié)構(gòu)中每個部分包括僅一個出口 14，且其中流體沿圓形壁 被或多或少地均勻噴射。作為示例，對于反應(yīng)室的環(huán)形部分，近似的，忽略假定在流體密度上的 輕微的壓力變化的影響，第一種情況可寫作Kexmx(Vi-Vt)xVixEi=CcxMxpxEx(2xR-E)xKfxVp (1)其中Ke是從流體到微粒的切向角動量的傳遞效率的可變系數(shù)，當(dāng)噴射的流 體被限定在固體微粒的"壁"和將部分動能和/或壓力轉(zhuǎn)換成角動量的圓形壁 之間時，Ke可大于1，m、 Vi和Vt分別是密度、噴射速度和流體切向速度的平均值，Ei是穿過環(huán)形部分的噴嘴的出口的厚度(寬度)的總和。Cc和M是固體微粒的平均濃度和密度，E和R是反應(yīng)室的平均厚度(寬度)和半徑，Kf是代表固體微粒每單位時間必須獲得以達到和/或保持平均旋轉(zhuǎn)速度 Vp的角動量的％的可變摩擦系數(shù)，流體質(zhì)量守恒，假定m不變，其對于壓力的輕微變化是近似正確的，給 出E"Vi-(1-Cc) ><E><Vt/a，其中a是流體離開反應(yīng)室前移動的圈數(shù)或部 分圈數(shù)的平均數(shù)，如果Vp = p^vt，其中卩<1,其為固體微粒在流體中的滑移系數(shù)，方程(1 ) 變?yōu)?1 - Cc ) /a=Ei/E + Xx ( 2-E/R)( 2 )，其中 X = pxRx卩xCcxKfxM/ ( KexmxVi)第二條件可寫為a>a°，其中一般接近1/2的a。是流體為避免逆流夾帶過 量微粒進入導(dǎo)管而必須繞中心導(dǎo)管運動的最小的部分圈數(shù)，方程(2)給出X = pxRx卩xCcxKfxM/(KexmxVi) <[(l-Cc)/a。-Ei/E]/(2-E/E) (3),優(yōu)選的小 于1。這表明，當(dāng)密度比M/m非常高時，通常是當(dāng)流體是壓力接近大氣壓的 氣體的情況，比值(R/Vi) x (CcxKf/Ke)的乘積必須非常小，這要求較小 的CcxKf/Ke比值和/或較高的流體噴射速度Vi、較大的半徑R。因此必要的 是，較高的從流體到固體微粒的角動量傳遞效率和較低的固體微粒和圓形壁 間的摩擦以獲得可接受的使用接近大氣壓的氣體的工業(yè)級反應(yīng)器內(nèi)的平均 固體微粒濃度。而且，施加在固體微粒上的離心力必須大于流體的向心壓力，大概與靠 近圓形壁的流體的徑向速度Vr的平方成比例，以防止過量的微粒接近出口 14或?qū)Я髌?0的上游的中心導(dǎo)管3的壁。這可寫為第一近似值VKVcxVp/ (gxR)1/2(4);其中g(shù)為重力加速度，Vc是臨界向上速度，其小于而不 超過固體微粒的最小尺寸以獲得密集的流化床，如果其僅被重力平衡的話。流體質(zhì)量守恒，具有輕微的壓力變化，使其可忽略流體密度的變化，給 出2xpxRxVr ~ ExVt/a，該不等式(4)近似變?yōu)槿绻鸕和Vc用m和m/s表示則E〈2xpxax卩xVcx (R/g) 1/2<2xaxVcx ( R ) 1/2 (5)該不等式指出當(dāng)臨界速度Vc和固體微粒的尺寸非常小時，反應(yīng)室的最 大平均厚度僅可與R的平方根成比例，并且如果不想有非常小的E/R比值， 優(yōu)選的是使用小直徑的反應(yīng)室。當(dāng)流體噴射的最大速度Vi被限制時，如果希望流化床被最大流體穿過， 流體噴嘴的總橫截面Ei必須增加。如果臨界速度Vc低，當(dāng)反應(yīng)室的平均厚 度(寬度)是近似的，上述條件用于確定所達到的優(yōu)化值E = 2xpxa。x卩xVcx(R/g)"2 (6 )和Ei=Ex[(l-Cc)/a。-Xx(2-E/R)] (7)或如第一近似值，a。一般接近0.5和(3接近l，合理的是E/R<Vc/ ( R) 1/2 ( 8 ),用m和m/s表示，和Ei<2x ( 1 - Cc ) - Xx ( 2 - E/R)( 9 )由于固體微粒較小，當(dāng)Vc和E/R較低時，其影響較低的X值和通常較 高的噴射速度Vi。然而，為避免接近邊界條件，在實際上，為評估反應(yīng)室和氣體噴嘴的最 適宜厚度(寬度)，可行的是使用，分別高于計劃使用的固體微粒濃度和低 于計劃使用的流體噴射速度固體微粒的平均濃度Cc和/或理論流體噴射速度 Vi。例如，數(shù)值模擬表明，在具有直徑為0.14m的僅有一個排放口的中心導(dǎo) 管的直徑為0.4m的反應(yīng)室中，通過8個分別具有0.004m厚度(寬度)的出
口的噴嘴以30m/sec的速度噴射大氣壓力的空氣，流體平均繞中心導(dǎo)管僅半 圈，流體在反應(yīng)器中駐留約1A0秒，能較好地分離流體和固體微粒，可獲得 非常細小的具有臨界速度Vc = 0.4m/s的固體微粒的平均濃度Cc=30%。當(dāng)固 體微粒的濃度從10至30%逐漸增加時，固體微粒和氣體的估計的平均切向 速度分別為從約4.6至4m/s和從5.5至5m/s，系數(shù)X和CcxKf/Ke的積僅從 0.9至1和從7%/s至8%/s變化，當(dāng)固體微粒的濃度和引導(dǎo)流體的固體微粒 的"壁"增加時，確定從流體到固體微粒的角動量傳遞效率得到改善。當(dāng)固體 微粒的平均濃度接近28。/。和系數(shù)X接近1時，經(jīng)由中心導(dǎo)管的固體微粒的 損失出現(xiàn)且迅速增加。如果流體噴嘴的數(shù)目減少到4， CcxKf/Ke的值變?yōu)榧s2.5倍高，使氣體 噴射速度Vi增加到60m/s，從而使得系數(shù)X保持低于1且經(jīng)由中心導(dǎo)管的 固體微粒的損失變大而高于25%的濃度，這確定了當(dāng)比率M/m非常高時需 要設(shè)置大量的氣體噴嘴。如果中心導(dǎo)管的排放口的數(shù)目增加，固體微粒的損 失馬上變得顯著，甚至濃度變低，這確定了中心導(dǎo)管每個橫截面僅設(shè)置一個 排放口的好處。如果固體微粒的密度相對于流體密度的比值低于25倍，例如通過將壓 力增加到25bar，流體的旋轉(zhuǎn)快約5倍和在進入中心導(dǎo)管前圍繞中心導(dǎo)管平 均轉(zhuǎn)多于2圈，并且離心力高約25倍。這使得可以增加固體微粒的濃度和/ 或降低流體噴射速度和/或增加反應(yīng)室的直徑，同時保持流體和固體微粒非常 好的分離。如果摩擦系數(shù)Kf較低和如果角動量傳遞效率系數(shù)Ke較高，該特 性還可提高，其可通過增加流體噴嘴數(shù)目和改進圓形室和噴嘴的形狀而實 現(xiàn)。如果流體為稍微比固體微粒輕的液體，其旋轉(zhuǎn)圈數(shù)、旋轉(zhuǎn)速度和離心力 進一步增加，使其可以保持流體和固體微粒的可接受的分離，即使由于密度 的輕微差別的原因使得臨界速度Vc非常低。這些例子表明，僅當(dāng)固體微粒相對流體的密度比為數(shù)百時，流體的噴射 速度必須非常高于想要的固體微粒的旋轉(zhuǎn)速度和/或反應(yīng)室必須具有較小的 直徑。根據(jù)另 一實施例，本發(fā)明涉及一種連續(xù)圓柱形室內(nèi)的旋轉(zhuǎn)流化床裝置， 其用于固體微粒的催化聚合、干燥、浸漬、或其他處理，該微粒懸浮在旋轉(zhuǎn) 流化床中，被流體或流體混合物從一個室傳到另一個室，該裝置或者用于流
體或流體混合物的裂化、脫氬或其他催化轉(zhuǎn)化，其穿過旋轉(zhuǎn)流化床，與從一 個圓柱形室傳到其他室的固體催化微粒攙合。更具體的，該發(fā)明涉及一種旋 轉(zhuǎn)流化床裝置和固體微粒的催化聚合、干燥或其他處理或流體的催化轉(zhuǎn)化的 方法，其中進入圓柱形室的流體是切向于其圓柱形壁噴射的，圓柱形室被中 空盤分隔成一連串圓柱形室，中空盤固定于圓柱形壁和具有中心開口 ，通過 該開口在圓柱形室中旋轉(zhuǎn)的流體被吸出，中空盤還具有側(cè)開口，通過側(cè)開口這些流體被經(jīng)由反應(yīng)器的圓柱形壁被去除，中空盤還具有通道以使得懸浮在 旋轉(zhuǎn)流化床中的固體微粒能夠穿過這些盤從一個室傳送到其他室。因此，在 本發(fā)明中，圓柱形反應(yīng)器被固定在其側(cè)壁的 一連串平坦柱面或中空盤分隔成 一連串圓柱形室。這些中空盤包括位于其中心的開口，其用來將穿過各室的 快速旋轉(zhuǎn)的流體吸出，中空盤還包括在其側(cè)壁的開口 ，其用來將流體排除反 應(yīng)器。這些中空盤被適當(dāng)外形的通道橫貫，以使得懸浮在流化床中快速旋轉(zhuǎn) 的固體微粒能夠從一個圓柱形室傳到其他室。在此實施例中，本發(fā)明因此涉及一種流化床裝置，其包括圓柱形反應(yīng)器；將固體微粒供應(yīng)到所述反應(yīng)器 的裝置和從所述反應(yīng)器中去除所述固體微粒的裝置，其用于去除懸浮在所述 旋轉(zhuǎn)流化床中的所述固體微粒；供應(yīng)氣體或液體的流體的裝置，其設(shè)計用來 將所述流體或流體混合物噴射進所述旋轉(zhuǎn)流化床，其均勻地沿所述反應(yīng)器的 圓柱形壁分布，其沿大概相切于所述圓柱形壁和大概垂直于所述反應(yīng)器的對 稱軸的方向分布，由此以一定速度旋轉(zhuǎn)所述旋轉(zhuǎn)流化床，以產(chǎn)生將所述固體 微粒推向所述圓柱形壁的離心力；在中心沿所述反應(yīng)器的對稱軸去除所述流 體或流體混合物的裝置；其特征在于包括中空盤，其垂直于所述反應(yīng)器的對 稱軸且固定在所述反應(yīng)器的圓柱形壁，其將所述反應(yīng)器分隔成一連串圓柱形 室，這些圓柱形室被穿過所述中空盤的通道互相連接，使得懸浮在所述旋轉(zhuǎn) 流化床中的所述固體微粒能夠從一個所述圓柱形室傳到其他室，且其中去除 所述流體或流體混合物的所述裝置包括中空盤，其分別設(shè)置有至少一個在所 述對稱軸周圍的中心開口和至少一個連接到反應(yīng)器外的至少一個收集器的 側(cè)開口，用來經(jīng)由所述中空盤去除所述流體和用來調(diào)整所述圓柱形室的出口 壓力。在本發(fā)明中，流體或流體混合物沿反應(yīng)器的圓柱形壁切向噴射， 一般成 薄層狀，且同時旋轉(zhuǎn)，徑向地從反應(yīng)器的側(cè)壁穿過反應(yīng)器到達其中心，在那 里經(jīng)由中空盤的中心開口被去除。流體的噴射速度和流速足夠旋轉(zhuǎn)懸浮在旋
轉(zhuǎn)流化床中的固體微粒，其轉(zhuǎn)速產(chǎn)生離心力將其與中空盤的中心開口隔開， 通過中空盤的中心開口流體被去除，且能夠使其穿過中空盤的通道從一個圓 柱形室傳送到其他室，盡管在這些圓柱形室之間可能有輕微的壓力差。在本發(fā)明中，流體是被一個或多個位于反應(yīng)器外側(cè)的分配器供應(yīng)，以將 其適當(dāng)?shù)胤峙涞轿挥诟鲌A柱形室內(nèi)的噴嘴。流體然后通過中空盤被一個或多 個風(fēng)扇或壓縮機去除，風(fēng)扇或壓縮機通過反應(yīng)器外的相連接的一個或多個收 集器將流體吸出，以調(diào)節(jié)各圓柱形室內(nèi)的壓力。經(jīng)過適當(dāng)?shù)奶幚?，例如冷卻 或加熱，該流體可被相同的分配器或其他分配器再循環(huán)到相同的圓柱形室或 下一室。其可^C多次再循環(huán)到相同圓柱形室或連續(xù)的圓柱形室。固體微粒一般在反應(yīng)器的 一端被導(dǎo)入，由于其旋轉(zhuǎn)速度和穿過中空盤的 通道的外形，然后從一個圓柱形室傳送到其他室。它們一般在反應(yīng)器的相反 端被去除?？梢栽诜磻?yīng)器外設(shè)置固體微粒再循環(huán)裝置。為改善流體和固體微粒之間的能量傳遞效率，本發(fā)明可包括靠近流體噴 嘴排列的適當(dāng)外形的導(dǎo)流片，用來將流體與限定數(shù)量的固體微?；旌?，和用 來引導(dǎo)流體以防止或減少其在傳遞足夠數(shù)量的動能到這些固體微粒前的膨 脹。該裝置使得可以使用遠輕于固體微粒的流體和將其高速噴射進大的反應(yīng) 器，而不會由于其在反應(yīng)器中的膨脹損失大部分動能。這種裝置描述于同一 發(fā)明人的比利時發(fā)明專利申請，其與本發(fā)明同日申請。本發(fā)明還包括成套的螺旋圈或橫向鰭，其傾斜或繞成螺旋且沿圓柱形室 的圓柱形壁固定，以利用固體微粒的部分旋轉(zhuǎn)動能將其沿壁升起以減少流化 床的頂部和底部間的厚度差別。該裝置用于增加圓柱形室的高度而不用增加在其底部的流化床的厚度。這樣的裝置描述于2004年4月14日申請的專利 申請?zhí)枮?004/01686的同一發(fā)明人的比利時專利申請中。該反應(yīng)器可以是水平的。在此例中，流體進入反應(yīng)器的噴射速度和其流 速必須足夠使流化床以一定速度旋轉(zhuǎn)，以產(chǎn)生足夠的離心力使流化床在反應(yīng) 器的上部的厚度接近在反應(yīng)器下部的厚度，且通常設(shè)置在中空盤的中心的開 口可以稍微向下偏移，以將它們更加集中于流化床的大概為圓柱形的表面。該方法用于增加固體微粒與流體間的速度差但由于離心力不會減少流 化床的密度，并且由此用于改善它們之間的接觸和熱傳遞。其還可用于顯著 地增加穿過流化床的流體體積并且因此顯著地降低流體在流化床中的駐留 時間。
根據(jù)優(yōu)選實施例，本發(fā)明設(shè)計一種裝置，其特征在于，供應(yīng)所述流體或 流體混合物的所述裝置設(shè)置有側(cè)導(dǎo)流片，其靠近流體噴嘴用來將所述流體或 流體混合物與在所述圓柱形室中旋轉(zhuǎn)的部分所述固體微?；旌?、和用來在所 述側(cè)導(dǎo)流片限定的空間內(nèi)將其加速，導(dǎo)流片具有適當(dāng)?shù)耐庑我允沟盟隽黧w 在離開所述限定空間前能將其大部分能量傳遞給所述固體微粒和使得所述 固體微粒在退出這些所述限定空間后能將獲的的動量傳遞給在所述圓柱形 室內(nèi)旋轉(zhuǎn)的其他固體微粒。
根據(jù)另一優(yōu)選實施例，本發(fā)明涉及一種裝置，其特征在于，所述中空盤 的所述中心開口設(shè)置有一個或多個中心導(dǎo)流片，其縱向穿過所述圓柱形室， 且具有限定一個或多個中心入口縫隙的曲率，通過該縫隙所述流體或流體混 合物被吸出到所述中心開口 ，所述曲率和所述入口縫隙的分布是用來降低所 述固體微粒能夠擴散進所述中空盤的所述開口的可能性。
根據(jù)本發(fā)明的裝置，其特征在于，至少一個所述中空盤包括一個或多個 用于隔離所述流體或流體混合物的隔離物，所述流體或流體混合物是擴散進 入所述中空盤內(nèi)的和從被所述中空盤隔開的所述圓柱形室流出的。
根據(jù)另一實施例，根據(jù)本發(fā)明的裝置，其特征在于，至少一個所述中空 盤提供了噴嘴的通道，其可以噴射第二流體的d、滴到至少 一個所述圓柱形室 的至少一個所述旋轉(zhuǎn)流化床的表面上，至少一種所述其他流體是氣態(tài)的。
根據(jù)另一優(yōu)選實施例，根據(jù)本發(fā)明的裝置，其特征在于，所述反應(yīng)器包 括位于每個所述圓柱形室的側(cè)壁內(nèi)的出口 ，用來完全去除在每個所述圓柱形 室內(nèi)存在的所述固體微粒。
根據(jù)另一優(yōu)選實施例，根據(jù)本發(fā)明的裝置，其特征在于，還包括用于再 循環(huán)所述流體或流體混合物的裝置，所述流體或流體混合物經(jīng)過適當(dāng)?shù)奶幚?后，被所述流體供應(yīng)裝置再循環(huán)到所述圓柱形室，所述流體或流體混合物被 用來去除所述流體或流體混合物的所述裝置去除。
根據(jù)另一優(yōu)選實施例，根據(jù)本發(fā)明的裝置，其特征在于位于所述反應(yīng) 器的一端的供應(yīng)所述固體微粒的所述裝置供應(yīng)所述圓柱形室；和在于，用來 去除所述固體微粒所述裝置將所述固體微粒從位于所述反應(yīng)器的另 一端的 圓柱形室去除。
根據(jù)另一優(yōu)選實施例，根據(jù)本發(fā)明的裝置，其特征在于，用來將所述固 體微粒供應(yīng)到一個所述圓柱形室內(nèi)的所述裝置是伺服控制用于檢測所述室 的所述旋轉(zhuǎn)流化床的表面的裝置，所述伺服控制適于將所述表面與所述室的 圓柱形壁保持想要的距離。
根據(jù)另一優(yōu)選實施例，根據(jù)本發(fā)明的裝置，其特征在于，用來將所述固 體微粒從一個所述圓柱形室去除的所述裝置是伺服控制用于檢測所述室的 所述旋轉(zhuǎn)液化床的表面的裝置，所述伺服控制適于將所述表面與所述室的圓 柱形壁保持想要的距離。
根據(jù)另一優(yōu)選實施例，根據(jù)本發(fā)明的裝置，其特征在于，其包括所述通 道，該通道的外形易于將所述固體微粒從一個所述圓柱形室朝向所述反應(yīng)器 的一端傳遞到其他室，且該通道與所述中空盤的所述中心開口保持想要的距 離，以穩(wěn)定其中的所述旋轉(zhuǎn)流化床的所述表面，根據(jù)所述通道浸沒在所述旋 轉(zhuǎn)流化床中是多還是少，傳遞到所述端的微粒的流速增加或降低。
根據(jù)另一優(yōu)選實施例，根據(jù)本發(fā)明的裝置，其特征在于，其包括所述通 道，該通道位于沿所述反應(yīng)器的所述圓柱形壁的位置，且該通道的外形有利 于沿適于逐漸將所述反應(yīng)器的所有圓柱形室的所述固體微粒注入或排空的 一定方向?qū)⑺龉腆w微粒從一個所述圓柱形室傳遞到其他室。
根據(jù)另一優(yōu)選實施例，根據(jù)本發(fā)明的裝置，其特征在于，其包括所述第 二通道，其位于沿所述反應(yīng)器的所述圓柱形室的位置，且其外形易于將所述 固體微粒，沿與其他所述通道相反的方向，從一個所述圓柱形室傳遞到其他 室，以獲得所述最重固體微粒的優(yōu)先回流。
根據(jù)另一優(yōu)選實施例，根據(jù)本發(fā)明的裝置，其特征在于，用來將所述流 體或流體混合物供應(yīng)進至少 一個所述圓柱形室的裝置是伺服控制于所述圓 柱形室的所述旋轉(zhuǎn)流化床的表面的探測器，所述伺服控制適于將所述表面與 所述室的所述側(cè)壁保持想要的距離。
根據(jù)另一優(yōu)選實施例，根據(jù)本發(fā)明的裝置，其特征在于，用來供應(yīng)所述 流體或流體混合物的所述裝置包括長的縱向的縫隙，該縫隙穿過所述側(cè)壁、 平行于所述反應(yīng)器的對稱軸，這些所述長的縱向的縫隙連接到所述反應(yīng)器外 的至少 一個流體分配器且用來調(diào)節(jié)經(jīng)由所述長縫隙噴進所述反應(yīng)器內(nèi)的所 述流體或流體混合物的入口速度。根據(jù)另一優(yōu)選實施例，本裝置的特征在于， 所述長的縱向的縫隙從所述反應(yīng)器的一端到另 一端穿過所述側(cè)壁，使得其可 以將所述反應(yīng)器的所述圓柱形壁分隔成至少兩個圓柱形段。
根據(jù)另一優(yōu)選實施例，根據(jù)本發(fā)明的裝置，其特征在于，用來去除所述
流體或流體混合物的裝置包括橫縫隙，其垂直于所述反應(yīng)器的對稱軸且沿所 述中空盤的所述側(cè)開口穿過所述圓柱形壁，這些所述橫向縫隙連接到所述反 應(yīng)器外的至少一個流體收集器并且用來調(diào)節(jié)經(jīng)由所述橫向縫隙從所述反應(yīng) 器去除的所述流體或流體混合物的出口壓力。根據(jù)另一優(yōu)選實施例，根據(jù)本發(fā)明的裝置，其特征在于，其包括兩個所 述分配器和兩個所述收集器，該收集器是沿所述反應(yīng)器的所述圓柱形壁延伸 的管，這四個管與所述反應(yīng)器形成緊湊的裝配，其可內(nèi)切于平行四邊形。根據(jù)另一優(yōu)選實施例，根據(jù)本發(fā)明的裝置，其特征在于，其形成緊湊的、 可去除的和可運輸?shù)慕M件。本裝置的特征還在于，所述反應(yīng)器是水平的。根據(jù)另一優(yōu)選實施例，根 據(jù)本發(fā)明的裝置，其特征在于，所述反應(yīng)器是可傾斜的，以增加或減少穿過 所述通道到所述去除裝置的固體微粒的傳遞，而不會使所述流化床的體積顯 著變化。根據(jù)另一優(yōu)選實施例，本裝置的特征在于，所述中心進入縫隙分布 在所述反應(yīng)器的上半部分以降低所述固體微粒減速時進入所述中空盤的可 能性。根據(jù)優(yōu)選實施例，根據(jù)本發(fā)明的裝置，其特征在于，所述反應(yīng)器是垂直 的，和各個所述中空盤僅包括一個位于其下壁的中心開口。根據(jù)另一優(yōu)選實 施例，根據(jù)本發(fā)明的裝置，其特征在于，所述反應(yīng)器是垂直的，和所述中空 盤的上壁的中心開口被垂直管延長以減少所述圓柱形室內(nèi)的旋轉(zhuǎn)的所述固 體微粒在減速時落進所述中心開口的可能性。根據(jù)優(yōu)選實施例，根據(jù)本發(fā)明 的裝置，其特征在于，所述圓柱形室的圓柱形壁設(shè)置有橫向鰭或螺旋圈以使 所述固體微粒利用其部分旋轉(zhuǎn)動能沿其上升，以減少在所述圓柱形室的上部 和底部之間的所述旋轉(zhuǎn)流化床的壓力和厚度的差別。根據(jù)另一優(yōu)選實施例，根據(jù)本發(fā)明的裝置，其特征在于，其包括傳送柱 或管，其在所述反應(yīng)器外，用來將從所述反應(yīng)器一端的所述圓柱形室去除的 所述固體微粒再循環(huán)到位于所述反應(yīng)器的另 一端的所述圓柱形室。根據(jù)另一優(yōu)選實施例，根據(jù)本發(fā)明的裝置，其特征在于，其至少包括兩 組所述圓柱形室的所述序列和至少 一個用來將所述固體微粒從一個所述組 傳遞到其他所述組的所述通道，其中用來供應(yīng)和去除所述流體或流體混合物 的所述裝置適于將從其中一個所述組去除的所述流體或流體混合物供應(yīng)到 另一所述組。 根據(jù)另一優(yōu)選實施例，根據(jù)本發(fā)明的裝置，其特征在于，其包括至少兩 組所述圓柱形室的所述序列和至少 一個用來將所述固體微粒乂人一 個所述組傳遞到其他所述組的所述通道，和在于，用來供應(yīng)和去除所述流體或流體混 合物的所述裝置適于從各個所述組分別去除所述流體或流體混合物和將其 再循環(huán)到同一所述組。而且，為改善流體噴射和懸浮在旋轉(zhuǎn)流化床中的固體微粒之間的動量動 能傳遞效率，本發(fā)明還包括導(dǎo)流片，其在所述旋轉(zhuǎn)流化床里面，具有適當(dāng)?shù)?外形且靠近流體噴嘴，用來將噴射的流體和限量的固體微粒混合，同時引導(dǎo) 該流體，避免或減少其在將其大部分動能傳遞給這些固體微粒前，在反應(yīng)器 內(nèi)膨脹。更具體的，根據(jù)本發(fā)明的裝置設(shè)置有供應(yīng)一個或多個流體的裝置， 其包括將流體噴射進旋轉(zhuǎn)流化床的裝置，所述流體噴射裝置包括至少一個導(dǎo) 流片，在所述旋轉(zhuǎn)流化床內(nèi)，該導(dǎo)流片在一個或多個所述流體噴嘴周圍限定 空間，該流體直接沿所述旋轉(zhuǎn)流化床的旋轉(zhuǎn)方向，從一個或多個所述流體噴 嘴流出，所述導(dǎo)流片如此設(shè)置以在所述噴嘴和所述導(dǎo)流片間限定進入通道或 走廊，使從所述噴嘴的上游流出的、懸浮在所述旋轉(zhuǎn)流化床中的固體微粒流 能進入所述空間，以在其中與所述流體噴射混合，該所述空間足夠長，使所 述流體噴射在到達所述空間的出口前把大部分動能傳遞給所述固體微粒。因 此本發(fā)明還涉及一種裝置，其用來將流體或流體混合物，如液體或氣體，噴 射進旋轉(zhuǎn)流化床，和用來增加流體可以傳遞給旋轉(zhuǎn)在旋轉(zhuǎn)流化床中的固體微 粒的動量和能量，以增加其轉(zhuǎn)速。該裝置適于使用非常輕于固體微粒的流體 和適于將其高速噴射進反應(yīng)器而不會由于其在反應(yīng)器內(nèi)的膨脹損失大部分 動能。更具體的，本發(fā)明涉及一種裝置，其用于將流體噴射進旋轉(zhuǎn)流化床，其 中流體射流朝向流化床的旋轉(zhuǎn)方向且被至少一個導(dǎo)流片包圍，該導(dǎo)流片在這 些射流周圍限定通常是收斂然后發(fā)散的空間，且在這些射流上游限定通道， 通過該通道懸浮在旋轉(zhuǎn)流化床中的微?？蓾B入以與流體射流混合，該流體在 離開該空間前將其部分動能傳遞^合孩i粒。更具體的，本發(fā)明提供了一種裝置，其用來將流體噴射進旋轉(zhuǎn)流化床以 改善從所述流體向懸浮在所述旋轉(zhuǎn)流化床中的固體微粒傳遞能量和動量的 效率，其特征在于，其包括至少一個導(dǎo)流片，該導(dǎo)流片在所述旋轉(zhuǎn)流化床中 在一個或多個射流周圍限定空間，該射流沿所述旋轉(zhuǎn)流化床的旋轉(zhuǎn)方向從一
個或多個所述流體的噴嘴流出，所述導(dǎo)流片的設(shè)置是用來在所述噴嘴和所述 導(dǎo)流片間限定進入通道或走廊，使懸浮在所述旋轉(zhuǎn)流化床中的、從所述噴嘴 上游流出的所述固體微粒流能進入所述空間從而與其中的所述流體射流混 合，所述空間足夠長使流體射流能在到達所述空間出口前將其大部分動能傳 遞給所述固體孩t粒。在優(yōu)選實施例中，將流體噴射進旋轉(zhuǎn)流化床的裝置，其特征在于，被所 述導(dǎo)流片限定的和圍繞流體射流的所述空間是先收斂后發(fā)散。在另 一優(yōu)選實 施例中，將流體噴射進旋轉(zhuǎn)流化床的裝置，其特征在于，被所述導(dǎo)流片限定 的和圍繞所述流體射流的所述空間具有不變的橫截面。根據(jù)另一實施例，根據(jù)本發(fā)明的流體噴射裝置，其特征在于所述流體噴嘴的橫截面被拉長以將所述流體沿包括所述旋轉(zhuǎn)流化床的反應(yīng)器的圓柱形壁，以成一個或多個薄層狀噴射；和在于，所述導(dǎo)流片具有鰭狀外形，其 與所述反應(yīng)器的所述圓柱形壁限定了空間，所述薄層狀的流體穿過該空間。 根據(jù)具體的優(yōu)選實施例，流體噴射裝置，其特征在于，所述空間至少是所述 旋轉(zhuǎn)流化床的平均厚度的兩倍窄。根據(jù)另一優(yōu)選實施例，根據(jù)本發(fā)明的流體噴射裝置，其特征在于，該裝 置包括環(huán)或橫向環(huán)的片段，其沿包括所述流化床的反應(yīng)器的圓柱形壁固定且 與所述反應(yīng)器的所述圓柱形壁限定所述空間，所述流體射流穿過所述空間。 根據(jù)優(yōu)選實施例，流體噴射裝置的特征在于，所述環(huán)的片段是橫向鰭，其向 所述反應(yīng)器的中心軸傾斜，以使得懸浮在所述旋轉(zhuǎn)流化床中的所述固體微粒 沿所述反應(yīng)器的所述圓柱形壁上升。根據(jù)具體優(yōu)選實施例，流體噴射裝置的 特征在于，所述環(huán)或環(huán)的片段是螺旋圈，它們定向成使得懸浮在所述旋轉(zhuǎn)流 化床中的所述固體微粒沿所述反應(yīng)器的所述圓柱形壁上升。根據(jù)另一實施例，根據(jù)本發(fā)明的流體噴射裝置，其特征在于，所述進入 通道或走廊的橫截面大于所述噴嘴的橫截面。根據(jù)另一實施例，根據(jù)本發(fā)明的流體噴射裝置，其特征在于，所述收斂 而后發(fā)散的空間的所述出口的橫截面等于或大于所述噴嘴和所述進入通道 或走廊的橫截面的總和。根據(jù)另一實施例，根據(jù)本發(fā)明的流體噴射裝置，其特征在于所述流體 是密度壁比所述固體微粒的密度高得多的氣體；和在于，所述流體的噴射速 度要比懸浮在所述旋轉(zhuǎn)流化床中的所述固體微粒的平均旋轉(zhuǎn)速度至少高3倍。根據(jù)另一實施例，根據(jù)本發(fā)明的流體噴射裝置，其特征在于，所述空間 的長度足夠短，使得所述流體的速度還能相當(dāng)高于固體微粒離開所述空間時 的速度。本發(fā)明還可用于水平反應(yīng)器。在此例中，流體噴射進反應(yīng)器的速度、其 流速、和其動能的傳遞效率必須足夠使流化床的旋轉(zhuǎn)速度產(chǎn)生足夠的離心力 以使其保持靠近反應(yīng)器的上部的圓柱形壁。圖11和圖22顯示了根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)流化床裝置，其中圓形反應(yīng)室被 分隔成連續(xù)的圓柱形室。圖11顯示了垂直圓柱形反應(yīng)器的橫截面的示意圖，其顯示了圓柱形側(cè)壁201在其圓柱形對稱軸202的兩側(cè)的^f黃截面。 一連串中空盤的中空截面203 被示出，其將反應(yīng)器分隔成一連串從Z1至Z3的圓柱形室或區(qū)域。流體204 被分配器205供應(yīng)到成組的管206，該管分布在反應(yīng)器周圍且連接到成組的 噴嘴207,該噴嘴分布在反應(yīng)器內(nèi)側(cè)且設(shè)計用來以一般是成薄層狀、水平地、 切向于反應(yīng)器壁，即垂至于附圖平面的方式噴射流體。在旋轉(zhuǎn)時，流體穿過 流化床，該流化床包含用黑點表示的懸浮狀固體微粒。該流體以徑向速度接 近反應(yīng)器的中心，其用箭頭208表示，該速度比其旋轉(zhuǎn)速度低一個數(shù)量級。 在跨越大約為流化床的圓錐形表面后，該表面的橫截面209如圖所示，流體 210進入中空盤203的中心開口，在該開口頂上可設(shè)置有管211以防止固體 微粒減速時滲入，該開口可在其中心開口周圍加寬212以易于流體進入。然 后，流體213經(jīng)由中空盤的側(cè)邊緣的開口 214被去除，該中空盤在其開口 214 周圍被加寬215以易于流體經(jīng)由分布在反應(yīng)器周圍的成組的管206排出到連 接風(fēng)扇或壓縮機218的收集器217,該風(fēng)扇或壓縮才幾將流體吸出以再循環(huán)利 用，流體經(jīng)過在219中適當(dāng)?shù)奶幚砗?，穿過分配器的下部205.1，經(jīng)由分布 在反應(yīng)器周圍的成組的管206和噴嘴207,供應(yīng)到反應(yīng)器的下部區(qū)域。該流 體在220處被去除前，穿過收集器的下部217.1,可被風(fēng)扇或壓縮機218.1 再循環(huán)多次。流體再循環(huán)的平均數(shù)目約等于風(fēng)扇218和218.1的流速比。應(yīng)當(dāng)注意到，流體噴射速度被各區(qū)域的流化床的重量產(chǎn)生的流體靜壓影 響。為避免噴射速度和流體流速在各區(qū)域的基部和頂部之間的過量差異，流 體噴射穿過的縫隙可具有適當(dāng)?shù)挠闷涮菪伪硎镜男螤?，且其可設(shè)置有適當(dāng)布 置的障礙物以減少在其上部的流體噴射速度?？刂崎y222可用于調(diào)節(jié)速度和
噴射在圓柱形室的不同等級處的流體223的比例?？刂崎y224還可調(diào)節(jié)流體 220的出口流速。固體微粒225可被使用適當(dāng)方式的管226導(dǎo)入反應(yīng)器的底部，所述適當(dāng) 方式例如重力、螺旋槳或流體噴射器。反應(yīng)器被中空盤分隔成從Zl至Z3 的幾個圓柱形室，經(jīng)由穿過中空盤布置的通道227，固體^U立從一個室上升 到下一個室。固體微粒，在反應(yīng)器的頂部，在229處，被管230利用適當(dāng)?shù)?方式從最后的圓柱形室Z3去除?？稍O(shè)置其他出口 230.1，例如在各室的底部， 以迅速排干反應(yīng)器。微粒傳遞的數(shù)量取決于這些微粒的旋轉(zhuǎn)速度，該速度必須足夠克服位于 通道上的流化床的流體靜壓。因此，利用控制閥222增加圓柱形室頂部噴射 的流體的速度和比例，噴射進該室的頂部的能量、固體微粒的旋轉(zhuǎn)速度和其 向上部區(qū)域的移動增加了 。通過伺服控制這些閥以拉平各室的流化床的表面 的檢測器，這些表面可被穩(wěn)定在通道和中空盤的中心入口之間。這適于將這 些通道停留在靠近反應(yīng)器的側(cè)壁的位置，在那里微粒的濃度最高，且由此減 少與這些固體微粒一起被帶進的流體的量。根據(jù)浸入下部圓柱形室的流化床的通道是多的還是少的，從一個區(qū)域傳 遞到其他區(qū)域的固體^f敖粒的量也可相應(yīng)變化，因此適于沿這些通道在各圓柱 形室頂部穩(wěn)定流化床的表面。因此，平衡時，根據(jù)這些通道與反應(yīng)器的側(cè)部 的距離，流化床可以是或多或少的厚度。經(jīng)由各區(qū)域底部的側(cè)出口，反應(yīng)器可被排干，且該反應(yīng)器最初經(jīng)由底部 被充滿，在填充下部圓柱形室時，經(jīng)由未充滿的上部圓柱形室的管206關(guān)閉 流體供應(yīng)，以防止大部分流體穿過空室。如果固體微粒的類型和尺寸允許， 這還可通過再循環(huán)的流體的供應(yīng)管實現(xiàn)，或者如果每個中空盤至少一個通道 的定向允許還可經(jīng)由頂部實現(xiàn)。離開噴嘴的薄流體層在向固體微粒傳遞足夠的旋轉(zhuǎn)動能前，傾向于非常 快速地變寬并因此減慢速度。為避免此情況，具有適當(dāng)外形的側(cè)導(dǎo)流片可或 多或少平行于反應(yīng)器的側(cè)壁、靠近噴嘴出口固定，以用來將限定體積的固體 微粒與在這些側(cè)導(dǎo)流片和反應(yīng)器壁之間的空間或走廊被噴射的流體混合。在 這些空間或走廊中，這些側(cè)導(dǎo)流片防止在流體傳遞足夠部分動能給固體微粒 之前，該流體的膨脹和由此造成的減速，該側(cè)導(dǎo)流片必須具有與這些目的相 適應(yīng)的外形和長度。
圖12是反應(yīng)器的橫截面，用于圖解流體噴射裝置。其顯示了具有半徑233的圓柱形反應(yīng)器的圓柱形壁的橫截面301、切向浸入反應(yīng)器的流體噴嘴 304的寬度303的橫截面302、和側(cè)導(dǎo)流片的橫截面305,該側(cè)導(dǎo)流片縱向設(shè) 置(垂直于附圖平面)，其與反應(yīng)器的圓柱形壁的距離較短，與噴嘴相對， 以引導(dǎo)流體射流進入， 一般為先收斂后發(fā)散，位于導(dǎo)流片和反應(yīng)器的圓柱形 壁之間的空間或走廊306。該附圖還顯示了具有半徑235的流化床的表面的 圓形橫截面。固體微粒用指示其行進方向的小箭頭312表示。這些側(cè)導(dǎo)流片和噴嘴限定了具有寬度307的進入通道或走廊，通過該通 道，懸浮在旋轉(zhuǎn)流化床中的固體微粒的流308可進入這些空間306并且與流 體射流304混合。用箭頭308表示的濃縮的固體微粒流，經(jīng)由具有寬度307 的進入通道或走廊，以約為反應(yīng)器中固體微粒的平均轉(zhuǎn)速的速度，滲入位于 噴嘴302的壁和側(cè)導(dǎo)流片305之間的一般為先收斂后發(fā)散的空間或走廊。在 反應(yīng)器壁301和側(cè)導(dǎo)流片305之間的空間或走廊中，這些濃縮的固體微粒流 與噴射的流體混合而被稀釋，該流體傳遞給微粒其相當(dāng)部分的動能，且因此 增加了微粒的動量。該固體微粒接著與流化床的其他固體微?；旌喜⑾蛩鼈?傳遞所獲得的動量。在這些空間306的第一部分被導(dǎo)流片限制的收斂或發(fā)散防止或限制流體 射流的膨脹，當(dāng)該射流加速固體微粒流308時，其壓力可降低以保持其速度 的合理部分。然后流體流309在這些空間或走廊306的發(fā)散部分減慢速度且 其壓力可升高到反應(yīng)器壓力。由于其慣性，固體微粒減速較少，且其切向出 口速度可接近或者甚至高于已經(jīng)相應(yīng)地將其大部分動能傳遞給微粒的流體 的速度。如果空間306的長度和其最小橫截面310是這樣的，即噴射的流體可將 其大部分動能傳遞給在所述空間的出口速度可過度降低的固體微粒，噴射壓 力和能量必須增加以使得流體可經(jīng)由出口 311流走，盡管流體被固體微粒造 成急劇地減速。該壓力的增加傳遞給進入通道或走廊307且減慢了那里的固 體微粒的進口速度，其濃度增加且流速降低，因此降低了它們可吸收的能量 的量，以獲得能量傳遞的平衡，這依賴于這些空間306的尺寸、固體微粒和 流體的速度和密度。為避免在進入通道或走廊307中固體微粒的減速，當(dāng)噴 嘴的寬度303或橫截面與進入通道的寬度307或橫截面的比例下降時，這些 空間306的長度必須成比例地較短，所以流體還具有足夠高的速度，高于微
粒在出口311的速度。相反，當(dāng)這些橫截面的比例較小時和這些空間306的長度較大時，傳遞給固體微粒的能量的量較大，最佳點依賴于運轉(zhuǎn)條件和目的。簡化計算顯示，這些尺寸在運轉(zhuǎn)條件中允許較寬范圍地變化，使得流體能讓渡其至少3/4動能，這樣使得通過高速噴射這些流體，非常輕的流體將 足夠的動量傳遞給固體微粒而不會過分增加其流速。該附圖顯示了旋轉(zhuǎn)流化床的表面的橫截面311、用指示其方向的小箭頭 312表示的固體微粒、限定有從中心吸出流體314以將其從反應(yīng)器去除的縱 向縫隙的中心導(dǎo)流片313的橫截面、確保固體微粒和流體之間在吸出前隔離 的所述中心導(dǎo)流片的曲率315。在一個例子中，在該附圖中，沒有示出的進 入中空盤的管被中心導(dǎo)流片連接，該導(dǎo)流片垂直于該附圖平面，具有橫截面 313、曲率315、限定縫隙，通過該縫隙，流體314被吸出到中空盤的中心開 口，以較好地將流體與微粒隔開。在圖12中，這些空間或走廊首先收斂到最小寬度310，然后發(fā)散到出口 寬度31L它們還可具有恒定的寬度。在此例中，當(dāng)固體微粒和伴隨的流體 加速時，該流體減慢速度。通常，這些空間或走廊的尺寸必須根據(jù)運轉(zhuǎn)條件 和能量傳遞目標(biāo)而決定。還重要的是，將沿反應(yīng)器的圓柱形表面的流化床的流體靜力學(xué)壓力的降 低認為是反應(yīng)器的圓柱形室的高度的函數(shù)。由于沿反應(yīng)器壁的流體靜力學(xué)壓 力的差異，離開噴嘴時的流體在與固體微?；旌锨?，傾向于沿反應(yīng)器壁上升。 為避免該情況，垂直于反應(yīng)器的圓柱形壁，例如如同環(huán)形的橫向?qū)Я髌?，?分隔被鰭和反應(yīng)器側(cè)壁所限定的空間，以沿想要的方向?qū)б黧w和固體微 粒，通常是水平或向上傾斜的，直到流體與固體微粒混合，如圖13所示。圖13是反應(yīng)器的部分側(cè)壁301的軸測投影，用來更好地圖解該流體噴 射裝置。該附圖顯示了 316所指的噴嘴，或具有側(cè)導(dǎo)流片319和作為橫向?qū)?流片的環(huán)320的縱向橫截面317,防止流體沿反應(yīng)器壁上升。該附圖還用虛 線顯示了流體供應(yīng)管318的入口，其位于噴嘴的側(cè)壁之后，還在前景中顯示 了用陰影線表示的噴嘴出口 317的橫截面。箭頭304和321分別指示進入或 離開側(cè)導(dǎo)流片319和反應(yīng)器側(cè)壁301之間的收斂和發(fā)散空間的流體和固體微 斗立流的方向。噴嘴被環(huán)或沿反應(yīng)器的側(cè)壁301的橫向環(huán)320的片段分隔，側(cè)導(dǎo)流片319
插入這些環(huán)間，留下用黑箭頭321表示的固體微粒流進入的走廊。用寬環(huán)320圖解的橫向?qū)Я髌梢允侵锌盏?，形成圓形噴嘴的類型，且可以通過一個或多個供應(yīng)管連接到反應(yīng)器外部以分配流體到沿其設(shè)置的一 連串噴嘴，以減少穿過反應(yīng)器壁的管的數(shù)量，其對于供應(yīng)噴嘴是必要的，其 在反應(yīng)器內(nèi)的壓力較高時是可行的。這些環(huán)或環(huán)(橫向?qū)Я髌?的片段可為 橫向鰭或螺旋圈以使得固體微粒沿反應(yīng)器的側(cè)壁上升。它們還可是中空的和 作為連接到噴嘴的流體分配器。這些環(huán)或環(huán)(橫向?qū)Я髌?的片段還可是一 連串的螺旋圈，其形成向上的螺旋、連續(xù)或不連續(xù)、位于每個圓柱形室內(nèi)， 或者可以是一連串的螺旋圈或橫向鰭的片段，其聚集在室的同一高度或幾個 高度，圈或鰭的一個片段的上邊緣懸桂于下一個的下邊緣，以使得固體微粒 沿反應(yīng)器壁上升和由此減少反應(yīng)器的各圓柱形室的頂部和底部之間的流化 床的厚度差和沿該壁的壓力差。圖14是圓柱形室的一半橫截面的投影圖，其中螺旋圈246的1/4的序列 形成在室內(nèi)繞3圈的任一連續(xù)螺旋，或三組位于該室的同 一 高度的和彼此90。 間隔的4個螺旋圈，圈的1/4的上邊緣懸掛于下一個的下邊緣。該附圖顯示 中空盤203的橫截面、流體204的供應(yīng)管206的橫截面、中空盤的入口管211 的橫截面，該入口管在212加寬且被中心導(dǎo)流片238連接，其橫截面249可 以看到；箭頭208、 210和213分別表示離開噴嘴207的流體流208、經(jīng)由被 中心導(dǎo)流片238限定的縫隙進入210中心管211,和朝向反應(yīng)器的出口管216 徑向213穿過中空盤203;用于將固體微粒從一個區(qū)域傳送到其他區(qū)域的通 道227，側(cè)導(dǎo)流片232，流體噴嘴207和其在前景中的橫截面，形成從底部 到頂部的連續(xù)裝配，其#:螺旋圈246的1/4隔開。圖15顯示了通道227的橫截面。其顯示了形成中空盤的兩個平行板的 橫截面203和其內(nèi)部空間250，流體徑向通過垂直于附圖平面的該空間，離 開反應(yīng)器。固體微粒用沿箭頭251的方向移動的黑點表示。它們沿通道的傾 斜壁252穿過中空盤。它們被在中空盤的每側(cè)上的導(dǎo)流片253延長以易于微 粒沿其旋轉(zhuǎn)方向從底部向上傳送。這些導(dǎo)流片253可被其橫截面245如圖所 示的螺旋延長，以易于固體微粒向上的移動。圖16是固體微粒沿與圖4所示的圓柱形室類似的縱向橫截面的一半的 橫向流動圖，其中沒有側(cè)導(dǎo)流片和中心導(dǎo)流片。其顯示了反應(yīng)器壁的橫截面 201、其圓柱形對稱軸202、供應(yīng)流體204到具有橫截面207的噴嘴的供應(yīng)管206、沿圓柱形室的側(cè)壁的1/4螺旋圈的起始部的橫截面246，該橫截面位于 1/4螺旋圈的端部的橫截面246.1的下面，該螺旋圈位于附圖的前景中的1/4 圓柱形室中。
垂直于附圖的平面噴射到圓柱形室中的流體204，穿過具有橫截面209 的流化床的表面且進入210中空盤203的入口管211，從那里被出口管216 吸出。其垂直于附圖平面的旋轉(zhuǎn)速度比橫向速度高 一 個數(shù)量等級的固體微 粒，經(jīng)由下部通道227e以流速Fe進入圓柱形室，且其經(jīng)由上部通道227s 以流速Fs從其中排出。如果后者高于進口流速Fe,該室逐漸地被排干其固 體樣t粒且流化床的表面接近其側(cè)壁，因此自動降低出口流速Fs。調(diào)節(jié)流化床 的高度的另 一途徑是根據(jù)微粒檢測器伺服控制在該室的上部流體噴射流速， 該檢測器可沿中空盤的下壁設(shè)置，且其根據(jù)流化床的表面的位置增加或降低 流速和由此的固體微粒旋轉(zhuǎn)速度和因此經(jīng)由通道227s傳遞的固體微粒數(shù)量。
在圓柱形室內(nèi)的流化床中旋轉(zhuǎn)的固體微粒被成組的1/4螺旋圈以流速Fp 向上推，用向上的箭頭表示。如果該流速高于出口流速Fs，它們必定以流速 F，p = Fp-Fs落回到螺旋圈和管211之間的空間，且離心力將其保持在流化 床中，其表面在螺旋圈周圍波動。后者由于支持位于其上的流化床的重量， 其經(jīng)受圓柱形室的底部和上部表面之間的壓力差。它們還可用來減少流化床 在圓柱形室的底部和上部之間的厚度差，且由此增加其高度。 -
圓柱形室的頂部和底部之間的壓力差會導(dǎo)致對應(yīng)于噴射的高度的流體 噴射速度差別。該差別產(chǎn)生固體微粒的旋轉(zhuǎn)速度的差別。而且，在中空盤的 兩側(cè)之間和特別是穿過這些中空盤的進口和出口通道之間的壓力差以及摩 擦力減慢了固體微粒從一個室傳遞到其他室的速度且由此減少了在下一 圓 柱形室的底部的固體微粒的旋轉(zhuǎn)速度。
圓柱形室底部的固體微粒的最低的旋轉(zhuǎn)速度和離心力導(dǎo)致沿側(cè)壁的壓 力的輕微降低和流化床的厚度的輕微增加，由此降低了其表面傾斜度，其依 賴于離心力對重力的比例。這些壓力和傾斜度的差別產(chǎn)生內(nèi)部流動，其傾向 于減少這些差別和以Fi沿側(cè)壁向下流動，其用向下的箭頭表示，和向上以 Fi靠近流化床的表面，用向上的箭頭表示。
類似的，在沿螺旋圈的上表面上升時，固體微粒被摩擦力減速且增加它 們的勢能，這導(dǎo)致在這些螺旋圈之間的同樣類型的內(nèi)部循環(huán)。這些固體微粒 的旋轉(zhuǎn)速度和它們的內(nèi)部流動的連續(xù)減少增加了流體必須傳遞給微粒的能
量的數(shù)量，這要求動量的有效的傳遞和非常高的流體流速，這是該方法的目標(biāo)。這些內(nèi)部循環(huán)可通過將流化床分成環(huán)狀物來近似評估，該環(huán)的旋轉(zhuǎn)速度 是假定的，且這些環(huán)之間的力和厚度差可被確定以推導(dǎo)該循環(huán)的規(guī)模，且接 著利用動量守恒，使用逐次近似計算法去確定這些環(huán)平均平衡旋轉(zhuǎn)速度。這些速度和其他的事情依賴于流體傳遞到該固體微粒的動量。在開放空 間內(nèi)，該動量依賴于流體的旋轉(zhuǎn)速度，相比較于關(guān)聯(lián)于其噴射速度，其更多 的關(guān)聯(lián)于圓柱形室的比例和流體的流速。相反，收斂空間內(nèi)的壓力變化用于 傳遞給固體微粒動量，該動量關(guān)聯(lián)于其動能和其噴射速度，由于微粒密度和 流體密度之間的高比值，因此當(dāng)流體噴射速度與固體微粒想要的旋轉(zhuǎn)速度的 比值非常高時，有利于這種類型的供給。如果限定空間的尺寸是合適的，且依賴于流體和固體微粒的速度和密度 的比，該流體可傳遞給固體微粒其幾乎所有的有效動能。通常，較高的速度比vf/vp和/或較低的固體微粒和流體的密度比，較高的橫截面的比Sp/Si可 用來在理想條件下將動能的最大值從流體傳遞給固體微粒。為提供合適的比例，如果固體微粒的密度比流體的密度高700倍且它們 在流化床中的濃度約為35%，如果入口橫截面的比Sp/Si為2且出口橫截面 對入口橫截面的比Ss/(Sp+Si)約為2.2，且如果限定的空間具有足夠的長度， 其依賴于固體微粒的形狀和尺寸，使流體有時間將其能量傳遞給固體微粒， 假定流體和微粒從限定的空間的流出速度相等且僅考慮流體的體積的變化， 這樣的簡化的計算顯示，當(dāng)流體的噴射速度vf是固體微粒的旋轉(zhuǎn)速度vp的 8至12倍，流體和微粒的出口速度約為流體噴射速度的1/6,該流體已將其 約90%的動能傳遞給固體微粒。如果限定空間的長度被減少，以獲得比微粒的出口速度高的流體出口速 度，且如果橫截面的比Ss/(Sp+Si)減少到1.3，該流體還可將其超過80%的 動能傳遞給具有很低的速度比vf/vp的微粒。如果密度比是小于10倍，由此相當(dāng)多地減少了在流體和固體微粒間傳 遞足夠能量的必需的流體的量，該速度比vf/vp可降低到3,同時保持接近 理想的橫截面比Ss/(Sp+Si)= 1.2。根據(jù)該目標(biāo)，更精確的理想尺寸可考慮所有的參數(shù)，通過數(shù)值模擬和實 驗系統(tǒng)的實驗而確定。水平反應(yīng)器對于水平反應(yīng)器，由于流體是從標(biāo)準(zhǔn)化噴射壓力的分配器、沿同一高度 的噴射縫隙噴射，其噴射速度大約是相同的。相反，如果這些縫隙沒有分布 在反應(yīng)器內(nèi)同一高度，噴射速度從一個縫隙到其他縫隙是變化的。對于那些 位于反應(yīng)器底部的縫隙，噴射速度是低的。如果該差別太寬，且必需將噴射 縫隙設(shè)置在反應(yīng)器的底部，必要的是其可具有隔離分配器，用來以不同壓力 噴射流體。微粒的平均旋轉(zhuǎn)速度在反應(yīng)器頂部最小且在底部最大，兩者的差別是由 于它們的勢能引起的。這就是為什么流化床的厚度必定在反應(yīng)器的上部較高。讓我們設(shè)想，對于具有半徑R的水平反應(yīng)器的寬度為L的區(qū)域，流體的 平均密度為Df;微粒的容積密度為Dp，其等于它們的實際密度乘以其濃度 Cct;密度比X二Dp/Df;流化床的半徑為Rl;流化床的平均厚度為E=R-R1; 流化床的面積Sl=2pl.Rl;流化床的體積Vi=7LL.E.(2R-E);流化床的上部和 下部的平均厚度分別為Es=E+dE和E—E-dE，其中dE是反應(yīng)器的對稱軸與 流化床的表面之間的距離； v 、 vs和vi是孩支斗立分另ll在流J匕床的中邢、上邵和 下部的平均旋轉(zhuǎn)速度；Fp為在穿過中空盤的通道內(nèi)的微粒流動；Nf是在該 區(qū)域的流體噴射縫隙的數(shù)目；Ef是該噴射縫隙的厚度或?qū)挾?；Sf-Nf.Ef丄是 該區(qū)域的噴射縫隙的總橫截面；vf是流體噴射速度；Ff二Sf.vf是流體流動或 流速；vrf二Ff/(Sl.(l-Cct))是流體從流化床接近出口的徑向速度;vs卜k.v是流體 從流化床在其出口的平均速度，其中通常接近于1的k是實驗確定的變量； Rd是中空盤的入口開口的半徑；如果中空盤在每個區(qū)域有兩個中心入口 ved二Ff/(2p.Rd"是中空盤中的流體的進口速度。質(zhì)量和能量守恒可寫為:如果x=dE/E, Es.vs=(E+dE).vs=E.v=(E-dE).vi，和 vi2-vs2^2g.(2R-E); 其 給 出 2E3.dE,v2^g.(2R-E).(E2-dE2)2 或 x/(l-x2)2=g.(R-E/2)/v2， 并且作為第 一 近似，如果 x l 或如果 g.(R-E/2) v2,dE^g.(R-E/2 ) /v2 (10)，其中g(shù)為重力。離心力和沿反應(yīng)器壁的壓力的平衡給出反應(yīng)器的下部和上部的壓力差， dP二Pi-Ps二2.Dp(E.g+dE.vZ/R.(l-x勺,其中Pi和Ps分別為反應(yīng)器頂部和底部的壓 力。該壓力必需被抵消，以在反應(yīng)器的底部和頂部用同樣速度的噴射流體。
在平衡時，穿過流化床的流體傳遞給微粒的能量等于由于摩擦力和紊流 造成的流化床損失的能量，和等于固體微粒通過中空盤的通道傳遞時由于摩 擦和微粒在傳送時的速度方向的改變引起的能量損失，或者，對于第一區(qū)域， 等于通過噴射到該區(qū)域的微粒獲得的能量，依賴于其噴射速度。如果1/Cx是由于摩擦導(dǎo)致的流化床旋轉(zhuǎn)的阻力和Kp.v.cosa是微粒離開 穿過中空盤的通道時的旋轉(zhuǎn)速度，其被由于摩擦和由于依賴于該通道的傾斜 角度的偏離的因數(shù)Kp減慢速度，得到下面近似的平衡等式F/ /^V,Z W.g.v/Cc+X印(V、2 c謹V」/2 (11);其給出V=「-Z)+ V"騰,/a或a = Ff.k2+Fp.X.(l-Kp2.cosa2); b=X.VI.g/Cx和 c二Ff.vf^Ff3/Sf2。然而應(yīng)該指出，如果紊流較低，是由于被中空盤的摩擦和被微粒的傳送 而引起的減速，靠近中空盤的微粒的旋轉(zhuǎn)速度較低。在此情況下，流化床的 厚度和其中的流體流速稍微較高以補償由于較弱的離心力產(chǎn)生的較低的壓 力，且這些壓力差產(chǎn)生內(nèi)部的微粒流動，其沿反應(yīng)器的側(cè)壁指向中空盤且與 沿流化床的表面的方向相反。該內(nèi)部循環(huán)Fi減少了速度的差別。還可能， 通過高速噴射流體靠近中空盤，以增加其中的固體微粒的旋轉(zhuǎn)速度和由此產(chǎn) 生的離心力，由此減少靠近中空盤的流化床的厚度并且因此還減少了固體微 粒帶進中心開口的危險性。垂直反應(yīng)器圖20顯示了一部分垂直反應(yīng)器的半剖視圖，以圖解該內(nèi)部循環(huán)和其在 流化床表面的影響。其還顯示了該反應(yīng)器的側(cè)壁的橫截面201、圓柱形的對 稱軸202、中空盤的^f黃截面203、經(jīng)由管204進入噴射縫隙207的流體206, 流化床209的表面的橫截面、通過中空盤203的通道227。假定的區(qū)域被分隔成連續(xù)的疊加的圓柱形部分，從該區(qū)域的底部n=l 到頂部r^N,且其具有高度h,該區(qū)域的高度為H=Nxh。對于3節(jié)連貫部 分，我們可定義R1'、 R1和R1"、 v，、 v和v"分別為垂直于附圖平面的，在 n - 1 、 n和n + 1部分的流化床的半徑和固體孩i粒的平均旋轉(zhuǎn)速度。使R為反應(yīng)器的半徑；E=R-R1 ， n部分的流化床的厚度； dE，二E，-E二Rl-Rr以及dE" =E- E" =R1，，陽R1，在這些連續(xù)部分之間流化
床厚度的增量；Vl^p.h. (R2-R12), n部分的流化床的體積；Ff二h.Ef.Nf.vf, 噴射進n部分的流體的流量，其中Ef和Nf為n部分的液體噴嘴縫隙的厚度 和數(shù)目，vf為其噴射速度，垂至于附圖平面。從一個部分到其他部分的固體微粒的旋轉(zhuǎn)的平均速度，然后V"=V=V，， 壓力Pb沿該部分的邊緣根據(jù)流化床的流體靜壓而變化，且因此n部分與n-l 部分之間的壓力差為dPb，=Pb，-Pb=Dp'h,且因此需要離心力抵消流體靜壓力 的增加的壓力增加約為dE，^h.R.g/v2,其中g(shù)為重力加速度。在此情形中， 流化床的表面的橫截面如細線209，所示。當(dāng)V，、V〉V，,離心力差導(dǎo)致在連續(xù)部分之間額外的壓力差，這些壓力差 分布在它們的側(cè)邊緣和它們的內(nèi)邊緣之間，側(cè)邊緣為反應(yīng)器壁，內(nèi)邊緣為流 化床的表面。稱為動壓差的沿反應(yīng)器的邊緣的額外的壓力差約為 dPb"=Pb-Pb，， ^-Dp.E.(V，，2-V2)/2.R,g和dPb，=Pb-Pb， ^-Dp.E.(V2-V，2)/2.R.g， 分別為n+1部分與n部分之間和n部分與n-l部分之間的壓力差，且沿流化 床的表面的額外的壓力差導(dǎo)致其厚度的額外變化，該變化稱為動態(tài)厚度差， e"=E.(V，，2-V2)/2.V2和e， ^E.(V2-V，2)/2.V，2。這些厚度差減少流化床表面的傾 斜，其中橫截面變?yōu)?09，且與動壓差相結(jié)合，它們導(dǎo)致n+l部分和n部分 之間的內(nèi)部流Fi", n部分和n-l部分之間的內(nèi)部流Fi，，方向沿反應(yīng)器壁向 下和沿流化床表面向上。如果Fi"〉fi，，質(zhì)量守恒要求，在n部分中，從側(cè)邊緣到中心，放射狀內(nèi) 部循環(huán)dFi使得Fi，=Fi，，+dFi。向心流以量dPx和dEx增加n部分的壓力和 厚度，且因此增加n-l部分和n部分之間的傾凍+且減少n部分和n+1部分之 間的傾斜。動態(tài)厚度和壓力的差分別變?yōu)閑"=dEx+E. (V，，2-V2) /2.V2, e， ^-dEx+E. ( V2-V，2 ) /2. V，2 ， dPb"^dPx-Dp.E(V，，2-V2)/2.R.g 和 dPb，^-dPx-Dp.E(V2-V,2)/2.R.g.壓力和斜度的動態(tài)差維持、加速或減速內(nèi)部流，其強烈依靠造成內(nèi)部流 的紊流。在圖20說明的例子中，每個部分的流體的噴射的量和速度快速加 速在該區(qū)域的底部的微粒的旋轉(zhuǎn)速度，或V乂V〈V"。內(nèi)部流Fi在那里快速 增加且沿反應(yīng)器的側(cè)壁向下和沿流化床的表面向上，且流化床的表面的流體 力學(xué)斜度209低于理論斜度209，。流體接著以降低的速度噴射到該區(qū)域的中部。固體微粒的旋轉(zhuǎn)速度在那 里逐漸降低，或V，>V>V",且內(nèi)部流Fi減速且如果該部分足夠高還可反轉(zhuǎn)。
如果V=V，，這里的流化床的表面的流體力學(xué)斜度209高于理論斜度209，。 流化床的表面可由此在中間部分給與較高的斜度而不用增加微粒的平均旋 轉(zhuǎn)速度。在該區(qū)域頂部，流體的能量傳遞再增加以加速其中的固體微粒的平 均旋轉(zhuǎn)速度以給它們足夠的能量以確保它們被傳遞到上部區(qū)域，而不管穿過 通道227的壓力差，從而再增加與在該區(qū)域的下面部分的方向相同的內(nèi)部流。從一個部分到另 一部分的內(nèi)部流能量的增加或減少與被斜度和壓力的 動態(tài)差獲得的能量相等，小于由于湍流和摩擦造成的能量損耗。后者是能量守恒意味著Fi"的動能等于Fi，的動能減去由于湍流和摩擦造成的 能量損耗，加上通過沿流化床的表面的動態(tài)斜度的差獲得的能量或通過沿該 側(cè)邊緣的動態(tài)壓力差失去的能量。平衡時，能量損失必須被固體微粒的旋轉(zhuǎn) 能量的傳遞補償，其來源于穿過流化床的流體旋轉(zhuǎn)能量的傳遞。如果Eci，和Eci"代表在表面或沿邊緣流動的動能，且Ki為表示在該部 分能量損失的分數(shù)的效率系數(shù)，我們得到下面的能量守恒方程 Eci"=(l-Ki).Eci，+Dp.(Fi，+dFi).E.(V，，2-V2)/R g ; Eci，=Dp.Fi，3/S2， 其中 S^p.E.(R-E)/4=VI/4。 h為Fi沿反應(yīng)器壁和流化床的表面橫跨的平均橫截面， 這樣平均內(nèi)部流速度為vi=Fi/S。如果流化床的厚度相對較低，內(nèi)部流Fi在壁附近迅速增加且然后穩(wěn)定。 當(dāng)dFi二0時，能量守恒方程變成Fi2/S2=Vi2^(V"2-V2).E/R.Ki。內(nèi)部流Fi,其總和為零，被加到經(jīng)由通道227通過中空盤203從一個區(qū) 域穿到其他區(qū)域的顆粒流Fp。它們導(dǎo)致從微粒來的旋轉(zhuǎn)能量在不同部分Et， 和Et"之間傳遞，由此減少它們旋轉(zhuǎn)速度間的差別。在平衡時，流體傳遞的用來旋轉(zhuǎn)其跨越的部分的微粒的能量Ef和從相 鄰的區(qū)域從微粒產(chǎn)生的傳遞的能量Et，和Et"，等于因摩擦和湍流造成的旋轉(zhuǎn) 能量的損失Ex,且流動能量的損失為2Ki.Eci，，因此Ef+Et，+Et"=Ex+Ki.Eci，. 在第一近似式中，我們可寫為FyYvA^.力/X^2 v/Oc+h'.F/'. w' '2+(F; +F》.(V2-v ',+F/". 2-v "2」 (10，)；其中k.v為流體在從流化床排出的出口位置的旋轉(zhuǎn)速度，接近于微粒的平均旋轉(zhuǎn)速度；X=Dp/Df為流化床中的微粒的體積密度于流體密度的比，1/Cx 為表示由于考慮該部分中的湍流和摩擦造成的旋轉(zhuǎn)能量損失的摩擦系數(shù)，且 Fi，和Fi"為絕對值。
分別在n+l 、 n和n-l部分的流體噴射速度vf"、 vf和vf，依賴于分配器 和反應(yīng)器內(nèi)邊緣之間的壓力差，其從一個部分到其他部分變換。讓我們設(shè)想， 如第一近似式，對于壓力的較低變化，在n部分的流體噴射速度的平方為vf2^vf，2+2g.X.dh-2X.E.(v2-v，2)/R,如果供應(yīng)壓力對于n部分和n+l部 分式相同的。其隨著該部分的高度迅速增加，除非通過使用控制閥和/或如果 適當(dāng)?shù)淖璧K物插入到噴射縫隙的上部分內(nèi)以減少其中的流體速度，使得壓力 在上部供應(yīng)管6內(nèi)被降低。固體微粒穿過下部盤的通道的傳遞是必要的，對于較低的部分，在穿過 盤的通道的出口處的微粒的旋轉(zhuǎn)速度的計算vps=Kp.vpe約等于在前一區(qū)域 的頂部的部分微粒的平均旋轉(zhuǎn)速度V，，其中Kp為由于在通道內(nèi)的摩擦造成 的減速的系數(shù)，且vpe是在該通道內(nèi)的入口速度。如果Lp是通道和反應(yīng)器的側(cè)壁之間的距離且Ed是中空盤的厚度或高 度，橫跨該通道的壓力差dPb約為dPp^Dp.[(H+Ed)+Lp.(v、v，VR.g]，其中 v是在考慮的區(qū)域的底部的微粒的平均旋轉(zhuǎn)速度。跨越通道的能量平衡方程 為Dp.(Kp2.vpe2-vps2)/2^dPp.g,如果較低的區(qū)域與所考慮的區(qū)域類似，則 有可能評估vps。如果在每個部分內(nèi)的微粒的流動相對一致，對于預(yù)定配置和預(yù)定系數(shù)來 說，這些不同的方程用來一個區(qū)域接著另一個連續(xù)反復(fù)地近似評估變量Fi 的數(shù)量級，vp和作為Ff的函數(shù)的EI。在實驗系統(tǒng)中更復(fù)雜的數(shù)值計算和模 擬仍然是必要的以得到更精確的結(jié)果。本發(fā)明的裝置可被用于工業(yè)過程如催化聚合、干燥、浸漬、涂覆、烘烤 或其他懸浮在旋轉(zhuǎn)流化床中的固體微粒的處理、或裂化、脫氫、或穿過流化 床的流體或流體混合物的其他催化轉(zhuǎn)化。這就是為什么，在一個實施例中本 發(fā)明涉及催化聚合、干燥或其他懸浮在旋轉(zhuǎn)流化床中的固體微粒的處理或穿 過所述旋轉(zhuǎn)流化床的流體催化轉(zhuǎn)化的方法，其特征在于，該方法包括步驟 在其中，以連續(xù)層狀噴射一種或多種流體到圓形反應(yīng)室內(nèi)，且經(jīng)由穿過或穿 透到所述圓形反應(yīng)器內(nèi)的中心導(dǎo)管將它們從中心排出，根據(jù)本發(fā)明，以一定 的流量和噴射壓力將所述固體^(敖粒以產(chǎn)生至少高于重力3倍的離心力的平均 旋轉(zhuǎn)速度帶動。在優(yōu)選實施例種，本發(fā)明涉及催化聚合、干燥或其他懸浮在 旋轉(zhuǎn)流化床中的固體微粒的處理或穿過所述旋轉(zhuǎn)流化床的流體催化轉(zhuǎn)化處 理的方法，其特征在于，該方法包括在其中再循環(huán)所述流體的步驟。在另一 實施例中，本發(fā)明涉及催化聚合、干燥或其他懸浮在旋轉(zhuǎn)流化床中的固體微 粒的處理或穿過所述旋轉(zhuǎn)流化床的流體催化轉(zhuǎn)化處理的方法，其特征在于， 該方法包括在其中再循環(huán)所述固體微粒的步驟。在又一實施例中，本發(fā)明還 涉及催化聚合、浸漬、涂覆或其他懸浮在旋轉(zhuǎn)流化床中的固體微粒的處理方 法，其特征在于，該方法包括步驟在其中以微小液滴狀噴射流體到所述固 體微粒上和使所述液體浸透或圍繞的所述微粒與穿過所述旋轉(zhuǎn)流化床的所 述氣態(tài)流體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。更特別地，本發(fā)明涉及催化聚合、干燥或其他懸浮在旋轉(zhuǎn)流化床中的固 體微粒的處理或穿過旋轉(zhuǎn)流化床的流體催化轉(zhuǎn)化處理的方法，其特征在于，該方法包括步驟在其中，向水平圓柱形反應(yīng)器內(nèi)的噴射，該反應(yīng)器優(yōu)選地 包括根據(jù)本發(fā)明的 一連串連接的圓柱形室，流體或流體混合物以一定速度和 以 一定流量傳遞給所述固體微粒高于反應(yīng)器直徑和g的乘積的平方根的平均 旋轉(zhuǎn)速度，g為重力加速度。在另一實施例中，本發(fā)明還涉及催化聚合、干燥或其他懸浮在旋轉(zhuǎn)流化 床中的固體微粒的處理或穿過旋轉(zhuǎn)流化床的流體催化轉(zhuǎn)化處理的方法，其特 征在于，該方法包括步驟在其中，向垂直圓柱形反應(yīng)器內(nèi)的噴射，該反應(yīng) 器優(yōu)選地包括根據(jù)本發(fā)明的一連串連接的圓柱形室，流體或流體混合物以一 定速度和以一定流量在所述旋轉(zhuǎn)流化床中產(chǎn)生高于重力的離心力，所述固體 微粒朝所述反應(yīng)器的底部從一個所述圓柱形室傳遞到其他室。在另一實施例 中，催化聚合、干燥或其他懸浮在旋轉(zhuǎn)流化床中的固體^[鼓粒的處理或穿過旋 轉(zhuǎn)流化床的流體催化轉(zhuǎn)化處理的方法，其特征在于，該方法包括步驟在其 中，向垂直圓柱形反應(yīng)器內(nèi)噴射，該反應(yīng)器優(yōu)選的包括根據(jù)本發(fā)明的一連串 連接的圓柱形室，流體或流體混合物以 一定速度和以一定流量傳遞給所述固 體微粒，高于它們從所述圓柱形反應(yīng)室的頂部到底部的下落得到的且使它們 能經(jīng)由至少一個布置在將它們間隔開和沿一定方向使所述微粒上升的所述 中空盤內(nèi)的通道從一個所述下面的圓柱形室穿到所述上面的圓柱形室的速 度。本發(fā)明還涉及懸浮在旋轉(zhuǎn)流化床中的固體微粒的催化聚合或穿過旋轉(zhuǎn) 流化床的流體催化轉(zhuǎn)化的方法，其特征在于，該方法包括步驟在其中，向 管或傳送柱內(nèi)噴射，根據(jù)本發(fā)明，再生催化劑的流體出現(xiàn)在再循環(huán)到所述反 應(yīng)器的所述固體微粒內(nèi)。優(yōu)選地，懸浮在旋轉(zhuǎn)流化床中的固體微粒的催化聚
合或穿過旋轉(zhuǎn)流化床的流體的催化轉(zhuǎn)化的所述方法，其特征在于，該方法包括步驟在其中，向根據(jù)本發(fā)明的管或傳送柱內(nèi)噴射，凈化所述再循環(huán)到所 述反應(yīng)器內(nèi)的所述固體微粒的流體，該反應(yīng)器內(nèi)的流體是被所述固體微粒帶 進的不想要的流體。再另 一實施例中，本發(fā)明提供了懸浮在旋轉(zhuǎn)流化床中的固體微粒的催化 聚合的方法，其特征在于，該方法包括步驟在其中，再循環(huán)到至少兩組連 續(xù)的根據(jù)本發(fā)明的圓柱形反應(yīng)室，所述流體或流體混合物，從所述組中分開去除，包括從一組到另一組不同成分的活性流體，以生產(chǎn)雙峰或多峰聚合物。 根據(jù)另 一實施例，本發(fā)明提供了懸浮在旋轉(zhuǎn)流化床中的固體微粒的催化 聚合的方法，其特征在于，該方法包括步驟在其中，用根據(jù)本發(fā)明的噴嘴 噴射共聚單體的細小液滴到至少 一個所述圓柱形室的所述旋轉(zhuǎn)流化床的表面。在另 一實施例中，該噴射涉及懸浮在旋轉(zhuǎn)流化床中的固體微粒的催化聚 合的方法，其特征在于，該方法包括步驟在其中，用根據(jù)本發(fā)明的噴嘴噴 射用于冷卻所述固體微粒的液體到至少一個所述圓柱形室的所述旋轉(zhuǎn)流化 床的表面。根據(jù)本發(fā)明的裝置可有利地用在各種處理。這就是為什么本發(fā)明還包括 本發(fā)明描述的用在聚合處理中的裝置的使用。例如，本發(fā)明還涉及在本發(fā)明 中描述的在懸浮在旋轉(zhuǎn)流化床中的固體微粒的聚合的方法中的裝置的使用。 在優(yōu)選實施例中，本發(fā)明涉及本發(fā)明中描述的在聚合處理中的裝置的使用， 其特征在于，至少一種所述流體包含a烯烴(alpha-olefms)。本發(fā)明還包括在本發(fā)明中描述的在穿過旋轉(zhuǎn)流化床的流體或流體混合 物的催化轉(zhuǎn)化方法中的裝置的使用，其中固體微粒為催化劑。在優(yōu)選實施例 中，本發(fā)明還涉及在本發(fā)明中描述的在催化轉(zhuǎn)化中的裝置的使用，其特征在 于，所述流體或流體混合物包含例如輕質(zhì)烯烴的烯烴，并且其中所述的催化 轉(zhuǎn)化意味著所述諸如輕質(zhì)烯烴的烯烴的分子重量分布的改變。在特別優(yōu)選實 施例中，本發(fā)明涉及在本發(fā)明中描述的在催化轉(zhuǎn)化方法中的裝置的使用，其 特征在于，所述流體或流體混合物包含乙苯和在所述催化轉(zhuǎn)化中包括脫氫作 用以將其轉(zhuǎn)化為苯乙烯。在特別優(yōu)選的另一實施例中，本發(fā)明涉及在本發(fā)明 中描述的在催化轉(zhuǎn)化的方法中的裝置的使用，其特征在于，在所述固體微粒 中包括可與所述脫氫作用產(chǎn)生的氫反應(yīng)的成分，從而減少其在所述流體或流
體混合物中的濃度，這些所述成分在所述圓形反應(yīng)室外側(cè)是可再生的。而且，本發(fā)明還涉及在本發(fā)明中描述的在用來干燥或從所述固體微粒中 提取揮發(fā)性成分的方法中的裝置的使用。在一個優(yōu)選實施例中，本發(fā)明涉及 在本發(fā)明中描述的裝置的使用，其特征特別在于，至少一個所述中空盤設(shè)置 有可將第二流體的細小滴噴射到至少 一個所述圓柱形室的至少 一個旋轉(zhuǎn)流化床的表面的通道，在用所述第二流體浸透所述固體^L粒的方法中的至少一 種其他流體是氣態(tài)。本發(fā)明還涉及在本發(fā)明中所描述的在注入或涂覆所述固 體微粒的方法中的裝置的使用。在特別優(yōu)選實施例中，本發(fā)明涉及在本發(fā)明 中描述的在干燥、提取、浸漬或涂覆的方法中的裝置的使用，其特征在于， 所述固體微粒是谷物、粉末或其他農(nóng)業(yè)產(chǎn)品碎片。根據(jù)各種方法，根據(jù)本發(fā)明的裝置還可適于各種系統(tǒng)。方法的許多例子將在下文給出，其中根據(jù)本發(fā)明的裝置可被使用。為提供一些衡量的想法， 這些各種方法可通過使用附圖舉例來說明。在這些例子中提到的數(shù)學(xué)方程涉 及上述方程。然而，微粒的旋轉(zhuǎn)的速度依賴于一組系數(shù)，如紊流和流化床的 粘性，這些依賴于固體微粒的類型和圓柱形室的空氣動力學(xué)特性，所以下述 的例子僅為提供信息。實例例1:使用根據(jù)本發(fā)明的裝置裂化汽油為輕質(zhì)烯烴(light olefins)的轉(zhuǎn)化用于說明，圖8所示的圓柱形反應(yīng)室具有直徑lm、長度4.5m和平均厚 度(寬度)0.23m,體積約為2.5m2。流體100由預(yù)熱至高溫的裂化汽油組成， 在噴射溫度和壓力下密度約為5kg/m3，該流體以高速(例如200至300m/s， 潛壓100至200000帕)噴射到噴射器105內(nèi)以過熱到要求的溫度(超過 600。C )，同時再循環(huán)的流體帶進加熱爐102,然后進入反應(yīng)室，再那里凈皮噴 射，例如以速度60m/s穿過17個0.005m厚的噴射縫隙，流速約為23m3/s 或每小時400噸。(這一較高的流速需要穿過反應(yīng)室的中心導(dǎo)管以在兩側(cè)去 除該流體，且該反應(yīng)器還可為水平或垂直的)。如果再循環(huán)的流體的量約為 50 % ,裂化汽油供應(yīng)流速約為每小時200噸且其在反應(yīng)室內(nèi)的平均駐留時間 約為兩倍十分之一秒。如果CcxKfxM/mxKe 30,其給出X ~ 0.7,催化粉末，其經(jīng)由管16供應(yīng)， 被流體以約為13m/s的平均旋轉(zhuǎn)速度Vp帶進，產(chǎn)生35倍重力的離心力，在 圓柱形壁上產(chǎn)生約30000Pa的壓力且可使流體以超過2m/s的速度穿過流化 床。該催化粉末經(jīng)由管19被去除且再生后易于再循環(huán)，循環(huán)時間可在數(shù)分 鐘至數(shù)小時之間。例2:使用根據(jù)本發(fā)明的裝置干燥農(nóng)作物顆粒農(nóng)產(chǎn)品顆?？筛鶕?jù)圖9的圖示被干燥。反應(yīng)室或干燥室可具有與上例中 相同的尺寸。在此例中，新鮮空氣112經(jīng)由管8.1引導(dǎo)，任選地穿過濕氣冷 凝器113,穿過谷物出口 19的側(cè)部上的反應(yīng)室的端部以加熱它們，同時冷卻 它們和完成它們的干燥。該空氣11.1接著被離心壓縮機或風(fēng)扇108.1通過管 線10.1吸出且在加熱器102中另外加熱后經(jīng)由管線8.2再循環(huán)到反應(yīng)器。經(jīng) 過再循環(huán)數(shù)次后，空氣11.2被離心壓縮機或風(fēng)扇108.2通過管線8.3被吸出 且在被加熱器102加熱后經(jīng)由管線被再循環(huán)到反應(yīng)器。經(jīng)過再循環(huán)數(shù)次后， 被谷物冷卻的攜帶濕氣的空氣在114處被去除，該谷物經(jīng)由管線16供應(yīng)且 已被力口熱。被壓縮機或風(fēng)扇吸出的空氣，其在反應(yīng)器內(nèi)的壓力低于大氣壓力，該空 氣有利于千燥，且由于貯存在大氣壓力下，機械方法可容易地傳遞干燥的谷 物。該空氣可被以上例中的23m3/s的速度同樣的或每小時10至20噸的速度 噴射進干燥室。如果其被再循環(huán)5至10次，新鮮空氣的量為每小時10至20 噸且與谷物的接觸次數(shù)約為每0.1秒5至10次。在干燥室內(nèi)的谷物的量可大約為500kg,每小時干燥20噸的平均駐留時 間約為90秒，由于較短的駐留時間和谷物在離開反應(yīng)器前的冷卻，其足夠 被給予高速和低壓空氣且工作在較高溫度中。該組件可被構(gòu)造為緊湊和易于運輸，這證明了利用大量由于離心力的作 用而速度較高的流體橫穿密集的流化床的優(yōu)點。例3:使用根據(jù)本發(fā)明的裝置的乙烯和辛烯的氣相聚合乙烯和辛烯的氣相聚合僅在反應(yīng)器內(nèi)的壓力低時成為可能，該壓力不大 于大氣壓力的數(shù)倍，因為在70。C時辛烯部分壓力限于0.2bar。在這些壓力下， 這些高放熱反應(yīng)產(chǎn)生的熱量僅可使用相對惰性的催化劑來去除或通過用惰所示的圖示通入大量氣體穿過流化床以獲得旋轉(zhuǎn)的流化床來去除，因此增加 了安裝成本。
該辛烯可被穿過中心導(dǎo)管的管121以細小液滴狀噴射進反應(yīng)室和/或可被以氣態(tài)供應(yīng)，同時供應(yīng)的有新鮮的乙烯119和經(jīng)由一個或多個管8.1至8.4 再循環(huán)的流體。僅供說明，例如，該圓柱形反應(yīng)室可具有直徑1.6m、長度10m和厚度 0.32,其包括29個厚度0.005m的噴射縫隙，如果流體噴射速度為35m/s, 可以以50mVs噴射活性流體。如果壓力約為3倍大氣壓力，允許辛烯的重量 濃度為20%，再循環(huán)的活性流體流量約為每小時700噸，適于去除聚合體約 每小時10至20噸的聚合熱量。在容積約為12013的反應(yīng)室聚合體的量約為3 噸，得出聚合體顆粒在反應(yīng)室內(nèi)的駐留時間為10至15分鐘，使其可以利用 高活性催化劑。聚合體微粒的旋轉(zhuǎn)速度可約為11m/s,得出離心力約為重力 的16倍，所以流化床可在0.2秒內(nèi)以超過1.5m/s的徑向速度交叉。該反應(yīng)器還可串聯(lián)安裝，例如安裝在另一個可運轉(zhuǎn)在較高溫度沒有共聚 體或有較輕的共聚體的反應(yīng)器之后，以獲得多峰聚合物。其還適于逐漸改變穿過旋轉(zhuǎn)流化床的流體的成分和/或溫度。例4:使用根據(jù)本發(fā)明的裝置的固體微粒的浸漬或涂覆 圖10中的圖示還可用于固體微粒的浸漬或涂覆。用于浸漬或涂覆的流 體可被管16以微小液滴120狀噴射到位于固體微粒的供應(yīng)側(cè)上的反應(yīng)室的 部分。如果再循環(huán)的流體的溫度足夠高且固體微粒可被適當(dāng)?shù)难b置再循環(huán)， 如果必須多層涂覆，這些微粒接著在圓形反應(yīng)室的連續(xù)的環(huán)形部分內(nèi)被干燥 且用于浸漬或涂覆固體微粒的成分也可被烘烤。例5:使用根據(jù)本發(fā)明的裝置的固體微粒的催化聚合的方法 圖17示出了與圖ll類似的簡單圖示，其稍微修改以允許固體微粒的雙 峰或多峰共聚合，該微粒作為催化劑懸浮在活性流體的流體或流體混合物 中，包括單體或共聚用單體，例如具有乙烯的己烯基的雙峰催化共聚。反應(yīng)器201可被認作具有圓柱形對稱軸202，將反應(yīng)器分隔成從Zl到 Z2和從Z3到Z4的兩組雙連續(xù)的圓柱形室的中空盤203的中空部分，供應(yīng) 管206和它們的控制閥222,噴嘴207的橫截面，流化床的表面的橫截面209， 中空盤的進口管211和出口管216。存在兩組獨立的分配器205和205.1;兩組收集器217和217.1被管245 連^l妄以平tf兩組圓柱形室之間的壓力；兩個壓縮4幾218和218.1，其具有用 熱交換器219和219.1表示的流體處理單元；和旋風(fēng)器221和221.1;和中空
盤，其將室Z2與室Z3分隔開，其被隔離部分260隔開以防止這兩個室流出 的流體混合，以將從Zl到Z2和從Z3到Z4流動在各組圓柱形室內(nèi)的流體 分開地再循環(huán)。圓柱形室的組的數(shù)目和每組圓柱形室的數(shù)目可變化。其依賴 于反應(yīng)器尺寸和聚合目標(biāo)。用黑點表示的聚合體微粒，經(jīng)由管230離開反應(yīng)器的頂部，被導(dǎo)入可以 是凈化柱261的再循環(huán)管內(nèi)，被噴射的流體移動到204.1處，流化形成具有 表面262的流化床的聚合體微粒，在266處流出且穿過微粒分離器267的流 體被壓縮機218再循環(huán)。聚合體接著被管226再循環(huán)到反應(yīng)器底部。完成多 次循環(huán)后，它們229經(jīng)由可被設(shè)置在沿各種圓柱形室的側(cè)壁的管230.1被去 除。如乙烯的新單體的供應(yīng)可以在204.1處^皮部分地引入，即在凈化柱的底 部被引入從而在凈化它們所包括的諸如己烯的多余共聚用單體的聚合微粒 后，被再循環(huán)到反應(yīng)器的上部；在204.2處被部分地引入以易于聚合體孩史粒 的再循環(huán)，盡管取決于其表面262的平衡水平的柱261的流化床的靜水力學(xué) 壓力是足夠的；以及在壓力平衡管245處^C部分地引入，以防止圓柱形室的共聚單體263，如己烯，可被穿過中空盤的噴嘴264成細小滴狀噴射到 一個或多個上圓柱形室的流化床的表面上，且催化劑可被適當(dāng)?shù)难b置265導(dǎo) 入其中一個圓柱形室。其他活性成分，如氫，和其他單體可被導(dǎo)入一個或多 個再循環(huán)回路中，且它們多余的部分可在其他再循環(huán)回路中被去除，例如被 可再生吸收器吸收。如果必要，額外的惰性冷卻流體，如丙烷或異丁烷，可 沿與共聚單體相同的路線成微小液滴狀噴射到流化床上。該裝置用于限制不想要的流體從一組遷移到其他組，用于沒有被凈化柱 241去除的流體和用于在連接圓柱形室Z2和Z3的通道227內(nèi)的伴有聚合物 微粒的流體，且其尺寸可根據(jù)聚合目標(biāo)而限定。沒有描述可能包括冷卻中空盤、凈化柱和設(shè)置在各室內(nèi)的其他表面的控 制、凈化等附件。它們可根據(jù)聚合目標(biāo)由流化床聚合處理專家決定。例6:使用根據(jù)本發(fā)明的裝置的流體的催化轉(zhuǎn)化的方法圖18顯示了于圖17類似的圖示，其被稍微修改用于流體或流體混合物 的催化轉(zhuǎn)化，在旋轉(zhuǎn)流化床中包括固體催化微粒，例如輕烯烴的催化裂解。在該裝置中，將被轉(zhuǎn)化的流體204，如必要其被預(yù)熱，被噴射到供應(yīng)成 組的下部圓柱形室Z1和Z2的分配器205內(nèi)。其被收集器217從這些室去除， 在加熱器219內(nèi)被加熱，且被分配器205.1再循環(huán)到成組的上部圓柱形室Z3 和Z4，從那里^皮單壓縮機218通過收集器217.1吸出，在220處傳送到適當(dāng) 的處理單元。新鮮的或再循環(huán)的催化粉末被管226從反應(yīng)器的底部供應(yīng)到圓柱形室 Zl且從一個室緩慢上升到其他室，上升到反應(yīng)器的頂部，在那里通過管230 被去除，到達再生柱261。再生流體204.1,例如空氣和蒸汽的混合物，在再 生器內(nèi)流化催化劑粉末，同時再生其。其在266處通過微粒分離器267被去 除。柱261的流化床的表面262的平衡水平是提供足夠的靜水力學(xué)壓力從而 以希望的流速再循環(huán)該再生的催化劑粉末。該再循環(huán)可通過噴射驅(qū)動流體 204.2如蒸汽來實現(xiàn)。連續(xù)的兩組圓柱形室內(nèi)的供應(yīng)在室Z2和Z3間產(chǎn)生顯著低壓力差，其加 速催化劑微粒和在連接它們的通道227內(nèi)的伴隨它們的流體。這要求減少該 通道的尺寸，對應(yīng)想要的流化床的厚度，其可位于距離側(cè)壁一定距離的位置， 或其由控制閥以伺服控制圓柱形室Z2的流化床的水平檢測器的流速進行控 制。如果流化床的密度與流體的密度的比非常高，不僅要提供非常高的流體 流速，還有高噴射速度，且在該流體由于在圓柱形室內(nèi)的開放空間內(nèi)的膨脹 失去其大部分速度前，必須使用適當(dāng)?shù)难b置從流體傳送能量和動能給催化劑 微粒。室和組的數(shù)目可以改變?？刂?、凈化等附件沒有說明。它們可以根據(jù)目 標(biāo)由流化床催化轉(zhuǎn)化處理專家確定。在此裝置中，從所述上部成組的圓柱形室流出的流體是低壓的，這通常 有利于流體的轉(zhuǎn)化，但是其與必須再生的催化劑接觸，這是不利的且要求在 兩次再生之間較短的時間。這可以通過在加熱器前增加第二壓縮機以平4軒兩 組圓柱形室的之間的壓力而避免，從而用于逆轉(zhuǎn)流體流，就是說，用于將要 轉(zhuǎn)換的流體供給到上部成組的圓柱形室且從下部成組的圓柱形室將要轉(zhuǎn)換 的流體去除。例7:使用根據(jù)本發(fā)明的裝置的固體微粒的干燥或其他處理的方法 象谷類的固體微粒的千燥可用接近大氣壓力的空氣完成，且使用該方 法，可能在重量輕、緊湊和易于運輸?shù)膯卧獌?nèi)完成，如圖19至22的描述。
圖19顯示了水平反應(yīng)器的縱向截面，其可在稍微低于大氣壓力的壓力下運轉(zhuǎn)。該圖顯示了其壁的剖面201、其圓柱形對稱軸202、將反應(yīng)器分隔 成從Z1到Z5的連續(xù)5個圓柱形室的中空盤的中空部分203。分配器205被 用細線269表示的縱向縫隙橫穿且被板連接，其取代管206且用矩形270示 出，利用沿反應(yīng)器整個長度的用矩形207表示的縱向縫隙將反應(yīng)器的圓柱形 壁分隔成兩個半圓柱形且設(shè)計成垂直附圖平面噴射流體204,也就是it切向 噴射進反應(yīng)器。在旋轉(zhuǎn)時，流體以徑向速度208穿過流化床，其表面209約為圓柱形。 然而，用黑點表示的微粒的旋轉(zhuǎn)速度由于重力的作用在反應(yīng)器的下部較高， 流化床的厚度在這里較低且因此流化床的表面的對稱軸202.1稍微低于反應(yīng) 器的對稱軸202。兩個軸之間的距離d約等于流化床的頂部和底部之間的厚 度差的一半，如果R-E/2 v2/g， d^E.(2R-E).g/2v2，其中E、 R、 g和v分 別為流化床的平均厚度、圓柱形室的半徑、重力加速度和固體微粒的旋轉(zhuǎn)速 度。流體210接著經(jīng)由中空盤203的中心開口進入，在其周圍加寬212。流 體213經(jīng)由用細線表示的開口 214離開反應(yīng)器，該開口為開口在其周圍加寬 215的中空盤的側(cè)壁上的長的橫向縫隙，且該流體經(jīng)由噴嘴216進入具有橫 截面217的收集器且被風(fēng)扇218吸出。穿過反應(yīng)器的端部或蓋子的管271還 可從中心去除流體。部分流體接著穿過控制閥224在220處被去除。其流速 約等于流體在204供應(yīng)的流速。其他的流體被處理，例如在219處使用冷凝 器和/或加熱來干燥，然后經(jīng)由分配器205的相對的端部纟皮再循環(huán)223。應(yīng)該 注意到，在上述的裝置中，如果該再循環(huán)流體流速223大于供應(yīng)速度204和 排放速度220數(shù)倍，流體在被去除前可被平均再循環(huán)數(shù)次，但是，由于其在 風(fēng)扇218內(nèi)混合， 一小部分流體在反應(yīng)器內(nèi)的第一通道被去除。這可使用第 二風(fēng)扇218.1來避免，如圖11的裝置中所示。固體微粒225被適當(dāng)?shù)姆绞酵ㄟ^管226導(dǎo)入反應(yīng)器且經(jīng)由通道227從一 個室傳送到其他室。該微粒首先充滿第一圓柱形室Zl,直到流化床的水平 面到達第一通道227。該微粒接著可以開始充滿第二圓柱形室等，直到最后 的圓柱形室Z5的水平面到達^f敞粒229出口的水平面，^t粒經(jīng)由管230它們 可以離開反應(yīng)器。然而，由于流體先穿過包含或少或無固體微粒的區(qū)域，必須設(shè)置第二通
道227.1，其靠反應(yīng)器的側(cè)壁固定以逐漸地和多少一致地充滿圓柱形室以避免在噴射縫隙內(nèi)的流體流速的過分差異，防止對于在被充滿的區(qū)域內(nèi)的固體 微粒的旋轉(zhuǎn)所需的能量傳遞。傳送速率依賴于固體微粒的旋轉(zhuǎn)速度、通道的尺寸和它們的形狀、從一 個室到其他室的流化床的表面的水平差異。后者可通過傾斜反應(yīng)器來加強或 減少。微粒被從流體傳遞到微粒的動能轉(zhuǎn)動，以抵消由于紊流、摩擦和其在反 應(yīng)器內(nèi)和從一個室到其他室的傳遞導(dǎo)致的動量的損耗。該動量可通過設(shè)置側(cè) 導(dǎo)流片(未示出)來增加，其具有適當(dāng)?shù)慕孛娉驀娮?。該能量損失可通過 仔細設(shè)置圓柱形室的內(nèi)部空氣動力學(xué)特性減到最小。在故障時，該反應(yīng)器可經(jīng)由設(shè)置在各區(qū)域的底部的開口被排干，且過濾器或微粒分離器可安裝在風(fēng)扇218或出口 220的上游以避免傳送固體微粒到 其下游。中空盤的中心開口可被中心導(dǎo)流片連接，如圖12中所示的313，且它們 的入口可位于反應(yīng)器的上部以最小化微粒的吸出危險，特別是在計劃外停工 期間。圖20顯示了中空盤沿圖19的AA，平面的橫截面，其中反應(yīng)器具有兩個 分配器和兩個收集器且與它們形成緊湊和易于運輸?shù)囊子诜纸獾慕M件。該圖 顯示了反應(yīng)器的側(cè)壁的橫截面201;兩個分配器和它們的垂至于附圖平面的 縱向縫隙269的橫截面205;和用于經(jīng)由縫隙207噴射流體204的板270, 該縫隙縱向(垂直于附圖平面穿過反應(yīng)器壁，將其分成兩個半圓柱形。這些 優(yōu)選地設(shè)置在反應(yīng)器各側(cè)面的大約相同的高度，所以穿過它們的流體速度不 會被流化床中的靜水力學(xué)壓力差所影響。它們被板273框起來，該板是焊接 或延伸反應(yīng)器的側(cè)壁而形成的，且其被緊固件274以可去除的方式連接到分 配器205的板270。它們被鑲件275保持間隔，該鑲件規(guī)律地沿這些縱向縫 隙設(shè)置且具有適當(dāng)?shù)男螤钜詼p小對噴射進反應(yīng)器的流體流動的阻力。該裝置 用于通過升起其上部來打開反應(yīng)器。中空盤的繞其中心開口加寬的部分212由用兩個細線圓限定，且繞其側(cè) 開口的處于所述盤外圍的兩個放大部分215用細曲線277限定。在可看到的 中空盤的內(nèi)部，該視圖顯示了橫梁的橫截面278,該橫梁連接其兩個平行壁 以保持其間隔的，用來增加整體剛度和在進入中空盤時引導(dǎo)快速旋轉(zhuǎn)的流體 280到設(shè)置在其側(cè)壁279的開口 。流體213接著離開中空盤和滲進穿過噴嘴的具有橫截面217的兩個收集 器，該噴嘴的一個面216被示出，且其用細線表示的一端281被焊接到收集 器217且其穿進反應(yīng)器的橫向縫隙的其他端焊接到反應(yīng)器的側(cè)壁且通過其側(cè) 壁279內(nèi)的縫隙穿進中空盤。噴嘴216的圓形端282支撐中空盤的下壁和噴 嘴的側(cè)面，可以看到，其橫截面283在他們的端部284彎曲以使其在該反應(yīng) 器進行裝配時易于插入中空盤的側(cè)壁的開口 。三角形梁285連接噴嘴的相對 的壁以增加它們的剛度，且它們具有適當(dāng)形狀的端部286穿進中空盤以在反 應(yīng)器的兩部分被裝配時導(dǎo)向這些噴嘴到盤內(nèi)。噴嘴216的端部282和284的 尺寸使它們?nèi)菀缀妥銐蚶喂痰匕惭b到中空盤的側(cè)開口內(nèi)。用于將微粒通過中空盤從反應(yīng)器的一個區(qū)域傳送到其他區(qū)域的通道設(shè) 置在例如沿中空盤227.1的邊緣，且靠近其中心227.2。它們被垂直于附圖平 面的壁287和引導(dǎo)固體微粒沿方向289從盤的一側(cè)上的區(qū)域傳送到其他側(cè)上 的區(qū)域的傾斜的壁252所限定。如果沿兩個方向傳送固體微粒以得到例如大 量微粒的倒流是可取的，例如靠近反應(yīng)器壁的某些通道可以沿相反的方向傾 斜。圖21是在圖19和20中示出的流體噴射裝置的放大圖。其顯示了用陰 影線表示的反應(yīng)器的側(cè)壁的部分橫截面201;分配器205的橫截面；板270 和273的橫截面，該板將垂直于附圖平面位于反應(yīng)器壁內(nèi)的縱向縫隙207連 接到流體204的分配器205的縱向縫隙269;和用細線表示的附件274,其 用來將附圖右邊的反應(yīng)器下部裝配到附圖左邊的上部；鑲件275的橫截面， 該鑲件確定板273的間隔，其中右邊一個板是反應(yīng)器的上部的壁201的延伸， 其他左邊的焊接到反應(yīng)器的下部。中空盤的側(cè)壁279和通道227.1在該視圖 中是可見的，該通道沿著中空盤的側(cè)壁，被側(cè)壁287和傾斜壁288限定，該 通道引導(dǎo)微粒流289從中空盤的下面區(qū)域到中空盤的上面區(qū)域。如同那些在圖12中描述的，側(cè)導(dǎo)流片305的橫截面沒有示出。根據(jù)需 要，它們可以是與通道的側(cè)壁的橫截面287 —致或從其往回，且可被延伸超 過通道。圖22顯示了連接中空盤和收集器的噴嘴的沿垂直于圖20的平面BB，的 橫截面的視圖。其顯示了收集器217的外表面；中空盤的側(cè)部279的內(nèi)表面 和其兩個平行壁的橫截面203;噴嘴的兩個圓形端282和三角形側(cè)邊緣的端
部284,其彎曲和具有的形狀用來插入到開口 214內(nèi)，開口設(shè)置在壁203之 間的中空盤的側(cè)壁279內(nèi)，三角形梁285的端部286具有適當(dāng)?shù)男螤钜允箛?嘴易于進入中空盤的開口內(nèi)且最終，噴嘴的上下壁216與收集器217沿焊接 線281相交。例8:使用根據(jù)本發(fā)明的裝置的乙烯和己烯的雙峰催化共聚 僅用于說明，根據(jù)圖17中的裝置，工業(yè)級的單元例如可以具有圓柱形 室，其直徑為3m和高度為1.8m。如果乙烯的壓力約為25bar且如果流化床 中的微粒濃度約為35%,流化床密度與流體密度的比約為11。直徑0.8m的中空盤的中心開口用來容易地去除再循環(huán)的流速為每圓柱 形室5mVsec的乙烯，或約為每小時500噸。如果聚合樣i粒是以流速每秒125 公升或約為每小時150噸和稍多的量從一個室傳送到其他室，如果通道的形 狀是設(shè)計成增加其中的微粒的濃度以減少不希望有的從流體一個室到其他 室的傳送，流體噴射的平均速度約為20m/sec且動量從流體到聚合微粒的有 效傳送可以用于以超過6m/s的平均速度旋轉(zhuǎn)它們，該速度足以獲得垂直的 旋轉(zhuǎn)流化床。如果在圓柱形室的頂部的流化床的厚度約為30cm,在它們底部的厚度 可以約為0.9m,得到每個圓柱形室接近71113的流化床的體積，或約2.3噸的 聚乙烯。螺旋圈或其他適當(dāng)手段的使用用于增加室的頂部的厚度同時減少在 它們底部的厚度，使聚乙烯的流化床的體積為7.51113或2.5噸，同時減少它 們底部和頂部之間的壓力、速度和流體在流化床內(nèi)的駐留時間的差別。在每個室內(nèi)的聚合微粒的平均駐留時間約為1分鐘且流體在流化床中的 平均駐留時間約為1.5秒。如果反應(yīng)器包括IO個圓柱形室，其可被分組成具 有單獨循環(huán)回路的數(shù)個組或?qū)?，以獲得雙峰或多峰聚合微粒成分，再循環(huán)的 流體的總體積為50mVsec，或約每小時5400噸，使其可能允許平均完成3 個完整循環(huán)，不借助于冷卻劑來冷卻每小時至少50噸的聚合物的產(chǎn)物，其 中微粒平均駐留時間為30分鐘，因此確保聚合體微粒的合理的均勻性，同 時限制不希望有的流體在反應(yīng)器的不同部分之間的傳送。如果必須優(yōu)先考慮 聚合物的均勻性，聚合物微粒從一個室到其他室的傳遞數(shù)量可通過增加通道 的尺寸來增加，因此還增加了不希望有的流體從一組室到其他室的傳遞的 量，且可由此減少它們的差別。供應(yīng)給反應(yīng)器的乙烯的體積約為0.5mVsec，或者是與微粒一起從一個室
到其他室傳送的和由此還進入凈化柱61的流體的6倍，如果己烯僅噴射進 上面成組的下部圓柱形室內(nèi)，由于可能在上部圓柱形室內(nèi)具有較低的己烯濃 度，通過使用柱內(nèi)的部分乙烯可以容易地凈化包含己烯的流體的微粒。如果下部成組的圓柱形室包括較高的氫濃度以減少其中產(chǎn)生的高密度 聚乙烯的分子量，少量的氫被傳送至上部成組的反應(yīng)器，同時還有聚合物微 粒。為防止其中的濃度太高，可使用可以插進上面成組的流體再循環(huán)回路的 氫吸收器來控制。每個室的流化床的表面積約為12m2,或者總共為120m2,因為流化床的 平均厚度約為0.6m且離心力允許這樣較高的流體流速和這樣短的在流化床 中的駐留時間。由于圓柱形室被平行供料，在反應(yīng)器的入口和出口間的壓力 差相對較低，所以再循環(huán)流體需要的能量消耗可被限制?；旧锨邢蛴诹骰?床的表面的離心力和流體行進方向允許流體和微粒間的速度的較大差別，以 保證較好的熱傳遞，不會過分地降低流化床的密度。例9:使用根據(jù)本發(fā)明的裝置的輕烯烴的催化裂化使用催化裂化設(shè)備生產(chǎn)的汽油烯烴的催化裂化是在高溫和接近大氣壓 的低壓下進行的。其為高吸熱性的，用中間加熱的兩次連續(xù)傳遞來調(diào)整運轉(zhuǎn)， 這需要流體大量的流動。催化劑逐漸被碳覆蓋，被裂化的流體越重，覆蓋越 快，利用連續(xù)的再生調(diào)整催化循環(huán)。兩次再生之間的平均時間依賴于運轉(zhuǎn)條 件。其可短于1小時或長達數(shù)小時。例如，僅用于說明和提供數(shù)值范圍的概念，工業(yè)反應(yīng)器可具有直徑1.6m 和高1.5m的圓柱形室。如果流化床的密度與流體的密度的比為150，再循環(huán) 的流體的流速為2.4m3/sec,以平均速度50m/sec噴射，可以超過4m/sec的 速度旋轉(zhuǎn)催化微粒，該速度足以獲得垂直的旋轉(zhuǎn)流化床。在室的頂部和底部 間的微粒的旋轉(zhuǎn)速度、壓力和流化床的厚度的差別可以相當(dāng)高，因此可取的 是給它們設(shè)置向上的螺旋圈或其他裝置以減少它們。這可用來獲得具有厚度 20-40cm、每個室體積約1.7m3和表面積約5m2的流化床。流體在流化床中 的平均駐留時間為0.7秒。如果反應(yīng)器包括兩組、每組4個串聯(lián)的圓柱形室，考慮用來去除流體的 中空盤的厚度得到的高度超過12米，如果加熱流體的密度為6g/liter，其每 小時可裂化約200噸。必須要抵消流化床的靜水力學(xué)壓力和以要求的速度噴射流體，圓柱形室 各組的出口和進口間的壓力差可低于大氣壓力的1/4。如果在加熱器內(nèi)的壓 力降得足夠低，由于反應(yīng)器的兩部分的供料是串聯(lián)的，在這些兩部分間的壓力差可低于大氣壓力的50%,與在再循環(huán)柱61內(nèi)的流化床的靜水力學(xué)壓力 相比較，其可接近于大氣壓力llm高，這足以再循環(huán)再生的催化劑微粒。這種串聯(lián)的結(jié)構(gòu)的 一個優(yōu)點是流出反應(yīng)器的流體的壓力較低，這有利于 其轉(zhuǎn)化。該結(jié)構(gòu)還可用于使用超過兩部分串聯(lián)的反應(yīng)器，因此改善了轉(zhuǎn)化， 而且沒有非常高的額外成本，使?fàn)t子和反應(yīng)器間的距離可以較短且不需要附 力口的&縮一幾。例10:使用根據(jù)本發(fā)明的裝置的水平谷物千燥器為提供數(shù)值范圍的概念，如圖19至22所示，具有這些附件的形成易于 運輸?shù)娜萜鞯某叽绲慕M件，這種水平反應(yīng)器可具有直徑1.8m且可被分成6 個寬0.5m的圓柱形室。濕谷物225經(jīng)由管226導(dǎo)入?yún)^(qū)域Z1。它們被再循環(huán) 的空氣加熱和干燥，該空氣被熱交換器219加熱且如果必要可通過未示出的 冷凝器任選地被干燥。該谷物被從一個圓柱形室到其他室傳送直至最后的室 Z6,在那里它們被新鮮空氣206冷卻，它們預(yù)熱該空氣且同時在經(jīng)由管230 退出229前完成其干燥。該空氣被加熱、干燥和再循環(huán)到其他區(qū)域，數(shù)倍于 風(fēng)扇總能力與在220去除的空氣流速的比值。由于流體在流化床內(nèi)基本上平行于流化床的表面移動，且由于離心力提 供了垂直于該表面的相對較高的徑向速度，空氣與谷物之間的速度差和空氣 流速可以相對較高，因此減少了干燥所需的時間。而且，由于谷物在離開反 應(yīng)器前被新鮮空氣冷卻且其在反應(yīng)器內(nèi)的駐留時間相對較短，它們可被加熱 到稍微高于傳統(tǒng)干燥器內(nèi)的溫度。而且，由于濕空氣被谷物在離開反應(yīng)器前 稍微冷卻，該空氣加熱該谷物，因此加熱非常有效。通過使用較小的第二風(fēng) 扇可提高該效率，該風(fēng)扇直接去除離開第一圓柱形室的空氣，該空氣用于預(yù) 熱谷物且其可被第 一 中空盤內(nèi)的隔離物隔離開，而不會與從其他圓柱形室排 出的空氣混合。而且，沿反應(yīng)器側(cè)壁的較小的第二通道227.1可確保最重的 和因此最難干燥的谷物沿相反方向優(yōu)先傳送，以增加它們在反應(yīng)器內(nèi)的駐留 時間。例如，如果該流化床容納的懸浮的谷物具有每升300克的大密度，其密 度與周圍的空氣的密度的比約為230，其需要非常高的空氣流速和噴射速度。 例如，每個室2mVsec的空氣流速，或每個室超過每小時9噸，約40m/sec 的噴射且從空氣到谷物的動量的有效傳遞可使谷物獲得超過6m/sec的旋轉(zhuǎn) 速度，得到具有30cm平均厚度的流化床的頂部和底部之間的厚度差小于 12cm。12mVsec的總空氣流速可被風(fēng)扇供應(yīng)到直徑0.65m的兩個分配器和被直 徑0.7m的兩個收集器去除，中空盤的中心開口直徑小于0.6m。這用來將由 反應(yīng)器、其分配器和收集器形成的組件保持在邊長2.5m的正方形內(nèi)，對應(yīng) 于標(biāo)準(zhǔn)容器的尺寸。流化床的體積約為每室700升或總計4.2m3，其面積超過llm2。如果谷 物以每秒20升的速度從一個室傳送到其他室，或約為每小時20噸。其在反 應(yīng)器內(nèi)的平均駐留時間約為3.5分鐘。它們的干燥程度取決于空氣的溫度和 濕氣含量和其他的因素，該空氣通過冷卻風(fēng)扇馬達被冷卻，且可通過冷凝器， 但是一般比在普通干燥器內(nèi)快，這是因為空氣和谷物間的較寬的速度差，該 速度差是由于它們的切線方向和離心力而得到。在計劃外的停機時，需要設(shè)置旋風(fēng)器和/或過濾器以防止部分谷物被風(fēng)扇 帶走和排放到大氣中，和在各區(qū)域底部設(shè)置開口以在重啟前排空反應(yīng)器。通過加倍反應(yīng)器的長度和通過在谷物出口側(cè)使用附加風(fēng)扇以避免不得 不增加分配器和收集器的直徑，從而加倍產(chǎn)量。例11:根據(jù)本發(fā)明的流體噴射裝置的使用流體和固體微粒間的能量和動量的傳遞很大程度上取決于微粒的類型 和尺寸。然而，參考圖12和13,簡單的計算可以顯示，僅為說明目的，固 體微粒的密度高于流體密度700倍，進入走廊307和噴嘴的橫截面的比為3 至4,出口橫截面311等于或大于進入走廊和噴嘴的截面的總和，流體可被 以高于固體微粒平均旋轉(zhuǎn)速度5至15倍的速度噴射，且如果關(guān)于微粒尺寸 的該空間足夠長，流體可傳遞給它們至少75%的動能。
權(quán)利要求
1. 一種旋轉(zhuǎn)流化床裝置，其包括 一個圓柱形反應(yīng)器，其包括至少一個圓柱形室；一個用來供應(yīng)一種或多種流體，氣體或液體的裝置，其設(shè)置在所述圓柱 形室的圓形壁的周圍；一個排放所述流體或流體混合物的裝置；一個用來在所述圓柱形室的一側(cè)供應(yīng)固體微粒的裝置；和一個用來在所述圓柱形室的相反側(cè)排放所述固體微粒的裝置，其特征在于用來排放所述流體或流體混合物的所述裝置包括一個縱向穿過或穿進 所述圓柱形內(nèi)的中心導(dǎo)管，所述中心導(dǎo)管的壁包括至少一個排放口，其用來 將流體或流體混合物經(jīng)由所述中心導(dǎo)管從所述圓柱形室在中心排放；用來供應(yīng)所述流體或流體混合物的所述裝置包括流體噴嘴，其分布在 所述圓形壁的四周，噴嘴沿所述圓形壁噴射所述流體或流體混合物成連續(xù)層 狀和繞所述中心導(dǎo)管旋轉(zhuǎn)，同時帶動所述固體微粒旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)的離心力將固 體微粒推向所述圓形壁；所述離心力的平均值至少等于三倍的重力，因此所述固體微粒形成旋轉(zhuǎn) 流化床，流化床繞所述中心導(dǎo)管旋轉(zhuǎn)且距離所述中心導(dǎo)管一定距離，同時沿 所述圓形壁滑動且由所述流體的所述層支撐，所述流體在經(jīng)由所述中心導(dǎo)管 的所述排放開口從中心排放前穿過所述流化床，且其向心力被施加在所述固 體微粒上的所述離心力補償。
2. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，該裝置包括垂直于所述反應(yīng) 器的對稱軸且固定于所述反應(yīng)器的圓柱形壁上的中空盤，其，將所述反應(yīng)器 分隔成一連串圓柱形室，這些柱形室被穿設(shè)于所述中空盤的通道互相連接， 使懸浮在所述旋轉(zhuǎn)流化床中的所述固體微粒從所述一個圓柱形室到另一個 室，其特征在于，用于排放所述流體的所述裝置包括所述中空盤，每個所述 中空盤設(shè)置有至少一個繞所述對稱軸的中心開口以及至少一個連接到反應(yīng) 器外的至少一個收集器的側(cè)開口 ，側(cè)開口用于排放穿過所述中空盤的所述流 體和用來調(diào)節(jié)所述圓柱形室的出口壓力。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于，流體供應(yīng)裝置包括處在 所述旋轉(zhuǎn)流化床內(nèi)的流體噴射裝置，所述流體噴射裝置包括至少一個導(dǎo)流 片，該導(dǎo)流片在所述旋轉(zhuǎn)流化床內(nèi)限定一個空間，該空間在一個或多個所述 噴射流體周圍，該流體沿所述旋轉(zhuǎn)流化床的旋轉(zhuǎn)方向送出，從一個或多個所 述流體噴嘴流出，所述導(dǎo)流片如此設(shè)置以便在所述噴嘴和所述導(dǎo)流片間限定 一個通向所述固體微粒流的通道或過道，來自所述噴嘴上游的固體微粒流懸 浮在所述旋轉(zhuǎn)流化床中，以便進入該空間，在此與所述噴射流體混合，所述 空間足夠長，使所述噴射流體在到達所述空間的出口前把大部分動能傳遞給 所述固體樣吏粒。
4. 如權(quán)利要求1至3任一項所述的裝置，其特征在于，所述排放口縱向 布置，它們的平均寬度小于所述中心導(dǎo)管的所述壁與所述圓形壁之間的平均距離。
5. 如權(quán)利要求1至4任一項所述的裝置，其特征在于，所述排放口的總 的橫截面小于所述流體噴嘴的總出口橫截面的兩倍。
6. 如權(quán)利要求1至5任一項所述的裝置，其特征在于，所述排放口的平 面與所述中心導(dǎo)管的壁形成60°與120。之間的角度。
7. 如權(quán)利要求1至6任一項所述的裝置，其特征在于，沒有一個所述中 心導(dǎo)管的橫向截面穿過多于一個所述排放口 。
8. 如權(quán)利要求1至7任一項所述的裝置，其特征在于，被所述流體噴嘴 噴射的所述流體或流體混合物的層的噴射方向與位于所述流體噴嘴下游一 側(cè)上的所述圓形壁形成小于30。的角度。
9. 如權(quán)利要求1至8任一項所述的裝置，其特征在于，所述流體噴嘴的 出口平面與位于所述流體噴嘴下游一側(cè)上的所述圓形壁形成介于60。至120°之間的角度。
10. 如權(quán)利要求1至9任一項所述的裝置，其特征在于，所述圓形壁的 每個環(huán)形部分間隔90。處包括至少一個流體噴嘴。
11. 如權(quán)利要求1至IO任一項所述的裝置，其特征在于，兩個連續(xù)流體 噴嘴間的距離優(yōu)選地小于所述圓形壁的平均半徑。
12. 如權(quán)利要求1至11任一項所述的裝置，其特征在于，所述流體噴嘴 的出口較細，優(yōu)選地具有小于所述反應(yīng)室的平均半徑的1/20的寬度。
13. 如權(quán)利要求1至12任一項所述的裝置，其特征在于，用來供應(yīng)流體 或流體混合物的所述裝置包括環(huán)繞所述圓形壁的流體供應(yīng)室，所述流體供應(yīng) 室和所述中心導(dǎo)管之間的壓力差多次被所述流體供應(yīng)和排放裝置保持在由 所述旋轉(zhuǎn)流化床作用在所述圓形壁上的平均離心力。
14. 如權(quán)利要求1至13任一項所述的裝置，其特征在于，所述中心導(dǎo)管 的壁在其兩端的至少 一端是擴張的，其特征還在于該中心導(dǎo)管包括用來排放 所述流體，與所述擴張的壁同心并保持一定距離的排放管，并且包括緊靠所 述張開的壁的排放管，用以分開排放帶到所述中心導(dǎo)管中的和被離心力沿所 述擴張壁推入的所述固體微粒。
15. 如權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于，所述圓柱形室在靠近排放 所述固體微粒的所述排放裝置側(cè)部附近包括一個控制環(huán)，控制環(huán)的外邊緣沿 所述圓形壁延伸且固定到所述圓形壁上，且其內(nèi)邊緣與所述中心導(dǎo)管的平均 距離大于所述中心導(dǎo)管與所述圓形壁之間的平均距離的1/4,懸浮在所述旋 轉(zhuǎn)流化床中的所述固體微粒只能進入所述內(nèi)邊緣與所述中心導(dǎo)管之間的空 間，從而從所述控制環(huán)的一側(cè)到另 一側(cè)。
16. 如權(quán)利要求1至15任一項所述的裝置，其特征在于，所述流體或流 體混合物是氣體，其特征還在于該裝置包括噴射液體的裝置，所述噴射液體 的裝置通過所述中心導(dǎo)管，用來將所述液體在所述流化床的至少部分表面上 霧化成微小液滴。
17. 如權(quán)利要求1至16任一項所述的裝置，其特征在于，所述流化床的 旋轉(zhuǎn)軸線與垂直方向呈小于45。的夾角，其特征還在于所述中心導(dǎo)管穿過所 述圓柱形室的上側(cè)且終止于相對側(cè)一定的距離，所述中心導(dǎo)管的橫截面逐漸 ;也/人頂部向下減少。
18. 如權(quán)利要求13至17任一項所述的裝置，其特征在于，所述流化床 的旋轉(zhuǎn)軸線與垂直方向呈大于45。的夾角，其特征還在于所述排放口位于所 述圓柱形室的下部鈔人向部分的側(cè)部。
19. 如權(quán)利要求1至18任一項所述的裝置，其特征在于，該裝置包括一 個用來將所述流體排放裝置排放的所述流體或流體混合物再循環(huán)到所述流 體供應(yīng)裝置的再旋環(huán)裝置，該再旋環(huán)裝置包括所述再循環(huán)流體的處理裝置， 處理裝置能調(diào)節(jié)所述再循環(huán)流體的溫度和/或成分。
20. 如權(quán)利要求1至19任一項所述的裝置，其特征在于，該裝置包括一 個用來將所述固體微粒排放裝置排放的固體微粒再循環(huán)的裝置，該再旋環(huán)裝 置通過所述固體微粒供應(yīng)裝置將固體微粒再循環(huán)到所述圓柱形室中。
21. 如權(quán)利要求3至20任一項所述的裝置，其特征在于，被所述導(dǎo)流片 限定的和圍繞所述噴射流體的所述空間是先收斂后發(fā)散。
22. 如權(quán)利要求3至21任一項所述的裝置，其特征在于，加大所述流體 噴嘴的截面，以便沿反應(yīng)器圓柱壁噴射不太厚的 一個或多個薄膜形式的所述 流體，翼片形的所述導(dǎo)流片與所述反應(yīng)器的圓柱形壁限定所述空間，所述不 太厚的流體薄膜通過該空間。
23. 如權(quán)利要求3至22任一項所述的裝置，其特征在于，該裝置包括環(huán) 或橫向環(huán)的片段，其沿包括所述流化床的反應(yīng)器圓柱形壁固定，且與所述導(dǎo) 流片和所述反應(yīng)器的所述圓柱形壁限定所述空間，所述噴射流體通過所述空 間。
24. 如權(quán)利要求2至23任一項所述的裝置，其特征在于，所述中空盤的 所述中心開口設(shè)置有一個或多個中心導(dǎo)流片，所述導(dǎo)流片沿縱向通過所述圓 柱形室，而且具有限定一個或多個中心入口縫隙的曲率，所述流體或流體混 合物通過縫隙吸入到所述中心開口中，所述曲率和所述中心入口縫隙的的布 置是為了降低所述固體微粒能夠進入所述中空盤的所述開口內(nèi)的可能性。
25. 如權(quán)利要求2至24任一項所述的裝置，其特征在于，至少一個所述 中空盤包括一個或多個隔離部分，可以隔開從被所述中空盤隔開的所述圓柱 形室流出的和進入所述中空盤的所述流體。
26. 如權(quán)利要求2至25任一項所述的裝置，其特征在于，至少一個所述 中空盤可以使一個噴嘴通過，該噴嘴能夠在所述圓柱形室的至少一個室的至 少一個旋轉(zhuǎn)流化床表面上霧化第二細微流體滴，其它流體中的至少一種是氣 體。
27.如權(quán)利要求2至26任一項所述的裝置，其特征在于，所述反應(yīng)器包 括在每個所述圓柱形的側(cè)壁上的出口，用來完全排放每個所述圓柱形室內(nèi)存 在的所述固體微粒。
28. 如權(quán)利要求2至27任一項所述的裝置，其特征在于，該裝置包括所 述通道，該通道的外形易于將所述固體孩i粒/人一個所述圓柱形室朝向所述反 應(yīng)器的一端附近的其他室傳遞，且該通道與所述中空盤的所述中心開口保持 想要的距離，以穩(wěn)定其中的所述旋轉(zhuǎn)流化床的所述表面，根據(jù)所述通道浸沒 在所述旋轉(zhuǎn)流化床中多還是少，朝向所述那一端傳遞的微粒的流速增加或降 低。
29. 如權(quán)利要求2至28任一項所述的裝置，其特征在于，該裝置包括所述通道，該通道沿所述反應(yīng)器的所述圓柱形壁延伸，且該通道的形狀易于將 所述固體微粒沿一定方向從一個所述圓柱形室傳遞到另一個室，逐漸將所述 固體微粒注入所述反應(yīng)器的所有所述圓柱形室，或從所述圓柱形室排空。
30. 如權(quán)利要求2至29任一項所述的裝置，其特征在于，該裝置包括所述第二通道，第二通道沿所述反應(yīng)器的所述圓柱形壁延伸，且其外形易于將 所述固體微粒沿與其他所述通道相反的方向從一個所述圓柱形室傳遞到其 他室，/人而確保最重的所述固體樣i粒優(yōu)先回流。
31. 如權(quán)利要求2至30任一項所述的裝置，其特征在于，用來供應(yīng)所述 流體或流體混合物的所述裝置包括通過其所述側(cè)壁并與所述反應(yīng)器的對稱 軸平行的縱長縫隙，所述的這些縱長縫隙連接到所述反應(yīng)器外部的至少一個 流體分配器上，并且能夠通過所述長縫隙調(diào)節(jié)噴射到所述反應(yīng)器中的所述流 體或流體混合物的入口速度。
32. 如權(quán)利要求2至31任一項所述的裝置，其特征在于，用來排放所述 流體或流體混合物的所述裝置包括所述反應(yīng)器的對稱軸垂直的橫向縫隙，這 些縫隙沿所述中空盤的所述側(cè)面開口通過所述圓柱形壁，所述的這些^f黃向縫 隙連接到所述反應(yīng)器外部的至少一個流體收集器上，并且能夠通過所述橫向 縫隙調(diào)節(jié)從所述反應(yīng)器排放出的所述流體或流體混合物的出口壓力。
33. 如權(quán)利要求1-32所述的裝置，其特征在于，所述反應(yīng)器是水平的。
34. 如權(quán)利要求2至32任一項所述的裝置，其特征在于，所述反應(yīng)器是 垂直的，并且各個所述中空盤僅包括一個位于其下壁的中心開口 。
35. 如權(quán)利要求2至32任一項所述的裝置，其特征在于，該裝置包括一 個處在所述反應(yīng)器外的傳送柱或管，用來將從一個所述圓柱形室排放到所述 反應(yīng)器 一 端的所述固體微粒再循環(huán)到位于所述反應(yīng)器的另 一 端的所述圓柱 形室中。
36. —種對懸浮在旋轉(zhuǎn)流化床中的固體微粒進行催化聚合、干燥或其他 處理或?qū)νㄟ^所述旋轉(zhuǎn)流化床的流體進行催化轉(zhuǎn)變的方法，其特征在于，該 方法包括以下步驟根據(jù)權(quán)利要求1至35任一項的裝置，按照能使固體微 粒到達一個可以產(chǎn)生至少比重力大3倍的離心力的平均旋轉(zhuǎn)速度的噴射流量 和壓力，將一種或多種流體呈連續(xù)層狀地噴射到反應(yīng)器的圓柱形室內(nèi)，以及 利用 一個通到或插到所述圓柱形室中的中心導(dǎo)管將流體從中心排放。
37. —種對懸浮在旋轉(zhuǎn)流化床中的固體微粒進行催化聚合、干燥或其他 處理或?qū)νㄟ^所述旋轉(zhuǎn)流化床的流體進行催化轉(zhuǎn)變的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟根據(jù)權(quán)利要求1至33任一項的裝置，按照能使固體微 粒到達一個比反應(yīng)器直徑和重力加速度g的乘積的平方根大的平均旋轉(zhuǎn)速度 的速度和流量，將流體或流體混合物噴射到水平圓柱形反應(yīng)器內(nèi)。
38. —種對懸浮在旋轉(zhuǎn)流化床中的固體微粒進行催化聚合、干燥或其他 處理或?qū)νㄟ^所述旋轉(zhuǎn)流化床的流體進行催化轉(zhuǎn)變的方法，其特征在于，該 方法包括以下步驟"根據(jù)權(quán)利要求34或35的裝置，以在所述旋轉(zhuǎn)流化床 中產(chǎn)生比重力高的離心力的速度和流量，將流體或流體混合物噴射到垂直圓 柱形反應(yīng)器內(nèi)，所述固體微粒朝所述反應(yīng)器的底部從一個所述圓柱形室傳遞 到另一個室。
39. —種對懸浮在旋轉(zhuǎn)流化床中的固體微粒進行催化聚合、干燥或其他 處理或?qū)νㄟ^所述旋轉(zhuǎn)流化床的流體進行催化轉(zhuǎn)變的方法，其特征在于，該 方法包括以下步驟根據(jù)權(quán)利要求34或35的裝置，以一定的速度和流量將 流體或流體混合物噴射到垂直圓柱形反應(yīng)器內(nèi)，所述速度和流量使所述固體 微粒得到比它們從所述圓柱形室的頂部落到底部可以獲得的速度高且能使 它們經(jīng)由所述中空盤內(nèi)的至少一個通道從下面的 一個所述圓柱形室到上面 的所述圓柱形室的平均旋轉(zhuǎn)速度，所述中空盤將上下室間隔開，并將方向定 在使所述固體微粒上升的方向。
40. 如權(quán)利要求36至39任一項所述的方法，其特征在于，所述方法包 括再循環(huán)所述流體的步驟。
41. 如權(quán)利要求36至40任一項所述的方法，其特征在于，該方法包括 再循環(huán)所述固體微粒的步驟。
42. 如權(quán)利要求36至41任一項所述的方法，其特征在于，成微小液滴 狀地將液體霧化到所述固體微粒上的步驟，以及使浸漬所述固體微?；驀@ 固體微粒的所述液體與穿過所述旋轉(zhuǎn)流化床的所述氣態(tài)流體發(fā)生化學(xué)反應(yīng) 的步驟。
43. 將權(quán)利要求1至35任一項所述裝置用于使懸浮在旋轉(zhuǎn)流化床中的固 體微粒聚合的方法中。
44. 將權(quán)利要求1至35任一項所述裝置用于使穿過旋轉(zhuǎn)流化床的流體或 流體混合物催化轉(zhuǎn)化的方法中，其中所述固體微粒是催化劑。
45. 將權(quán)利要求1至35任一項所述裝置用于對所述固體微粒中的揮發(fā)性 成分進行干燥或提f^的方法中。
46.將權(quán)利要求1至35任一項所述裝置用于浸漬或涂覆所述固體微粒的 方法中。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種在一個或一連串圓柱形室內(nèi)具有旋轉(zhuǎn)流化床的裝置，其中圍繞所述圓柱形室的固定圓形壁(2)的噴嘴(12)沿所述壁成連續(xù)層狀噴射一個或多個流體(13)，該流體攜帶固體微粒(17)穿過這個/這些室，快速旋轉(zhuǎn)運動，其離心力沿該壁聚集所述微粒，由此形成繞一個或多個中心導(dǎo)管(3)旋轉(zhuǎn)的流化床，通過該導(dǎo)管流體被去除。本發(fā)明還涉及一種使用根據(jù)本發(fā)明的裝置的催化聚合、干燥或其他懸浮在旋轉(zhuǎn)流化床中的固體微粒的處理或穿過所述旋轉(zhuǎn)流化床的流體的催化轉(zhuǎn)化的方法。
文檔編號B01J8/36GK101124039SQ200580048357
公開日2008年2月13日 申請日期2005年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月15日
發(fā)明者阿克塞爾·德布羅克維爾 申請人:阿克塞爾·德布羅克維爾