用于以连续层将流体注入旋转流化床的装置及用其的方法

专利名称：用于以连续层将流体注入旋转流化床的装置及用其的方法
用于以连续层将流体注入旋转流化床的装置及用其的方法
技术领域：
本发明涉及用于以连续层将流体注入固定的圆形反应室中的旋转流化 床中的装置，及在该旋转流化床中悬浮的固体颗粒的催化聚合、干燥、浸 渍、涂覆或其它处理的方法，或釆用该装置的流体的裂化、脱氲或其它催 化转化的方法。
为在受单独的重力控制的常规流化床中获得高的固体颗粒浓度，通过 流化床的流体由于重力必须对固体颗粒施加向上压力低于固体颗粒的向下 压力，因此其向上速度必须低，从而限制可通过流化床的流体流速和流体 速度对在该流体中悬浮的固体颗粒的速度的差异。
在旋转流化床中，其中离心力可实质上高于重力，由径向通过流化床 的流体施加的向心力可实质上较高，从而其流速和其速度对所述固体颗粒 速度的差异可都实质上较高，从而改进流体与固体颗粒之间的接触，并实 质上提高可通过所述流化床的流体体积，并因此还提高其冷却、加热和/或 干燥所述固体颗粒的能力。
如果旋转流化床由固定圓筒形壁支撑，该流化床必须沿该壁滑动，则 通过所述固体颗粒对该固定圆筒形壁施加的压力使这些固体颗粒减慢至与 所述流化床的厚度、密度和旋转速度相当的程度。如果不采用旋转机械设 备保持旋转的角动量，则旋转速度将迅速下降，具有与反应器内移动设备 存在相关的和/或通过在所述流化床的旋转方向上以高速注入流体导致的问 题。然而，如果流体密度远低于固体颗粒的密度，则为将必要的角动量传 给所述固体颗粒而必须注入的流体量非常高，其可防止厚且稠密的流化床 的形成以及所述流体与固体颗粒的适当分离。
实际上，当将流体以高速沿所述圆筒形壁的切线方向和与被包括用于 除去该流体的排出口的中央管道横穿的圆筒形室的对称轴垂直地注入时， 如果排出口狭窄，则该流体在进入其中前可围绕该中央管道转若干圏。然 而，固体颗粒一引入该圆筒形室，它们就使流体减速至与该固体颗粒比重 与流体比重的比例相当的程度。因此，流体的除去变得更直接，这甚至可 导致在排出口下游沿中央管道的流体流动的反转，并产生将固体颗粒夹带至出口的湍流，从而限制在圓筒形室内形成厚且稠密的流化床的可能性。
本发明涉及一种旋转流化床装置，包括圆形反应室、围绕所述圆筒形 反应室的圆形壁布置的用于供给一种或多种流体的器件、用于除去所述一 种或多种流体的器件、用于在所述圆形反应室 一侧上供给固体颗粒的器件、 和用于在所述圆形反应室相对侧上除去所述固体颗粒的器件，
特征在于
-所述用于除去所述一种或多种流体的器件包括纵向通过或透入所述反 应室的中央管道，所述中央管道的壁包含用于从所述圆形反应室经所述中
央管道在中央除去所述一种或多种流体的排出口；
-所述用于供给所述一种或多种流体的器件包括分布在所述圓形壁周围 的流体注入器，用于以连续层沿所述圆形壁注入所述一种或多种流体，并 围绕所述中央管道旋转，同时夹带旋转运动的所述固体颗粒，离心力将所 述固体颗粒通过所述连续层推向所述圆形壁；
-所述离心力平均为重力的至少三倍，所述固体颗粒由此形成旋转流化 床，其围绕所述中央管道并与其保持一定距离旋转，同时沿所述圓形壁滑 动以及同时被所述流体的所述层支撑，所述流体在经所述中央管道的所述 排出口在中央除去前通过所述流化床，和所述向心力被施加在所述固体颗 粒上的离心力所抵消。
在本发明中，围绕圆形反应室的圓形壁分布的注入器沿圓形壁以连续 层注入一种或多种流体，以形成连续流体层，其在所述反应室内围绕中心 管道叠加并快速旋转，所述中央管道贯穿其中或沿其中心轴通过，并配有 一个或多个排出口，通过该排出口可在中央除去所述流体。所述圓形反应 室被在其一侧供给并在另 一侧排出的固体颗粒流横穿，该固体颗粒被快速 旋转运动的流体夹带，在它们离开该圓形反应室前，离心力足以使它们浓 缩在稠密的旋转流化床中，其至少部分地通过沿所述圆形壁运动并作为流 体垫的连续流体层的向心力支撑，降低固体颗粒对该壁的摩擦。所述流体 通过供给器件供给，该供给器件包括围绕所述圆形反应室的流体供给室， 供给器件与中央管道间的压力差，优选高于由于旋转流化床对圆形壁的离 心力引起的平均压力，和适于支撑和旋转在产生基本上平均离心力的速度 下所述流化床的流体流速，其中所述平均离心力优选大于三倍重力。
为避免在中央管道中夹带固体颗粒，随着反应室半径和固体颗粒与流体密度比例的增加，流体注入和除去的速度和/或之间的差异必须较大，和 固体颗粒旋转的角动量损失必须较小。基于此目的，为限制固体颗粒对反应室圓形壁的压力和浓度以及由此限制它们的减速，建议在该反应室的各环形部分中，在90。间隔应有至少一 个流体注入器，即4个，优选至少7个，最优选至少ll个，因此连续流体 层的数量应当高，或这些注入器之间的间距应当短，优选短于该圆形室的 平均半径，以限制在通过位于上游的注入器注入的流体层之后到达位于下 游的注入器注入的流体层之前与所述圆形壁接触的固体颗粒的量和浓度。还建议设计所述注入器的轮廓以使得以在足够速度下并以薄层，在与 所述圆形壁成锐角的方向，并对于所述流体注入器的出口的平面与位于下 游的圆形壁侧面形成优选60°-120°角度注入所述流体，其中所述速度优选为 在所述流化床中固体颗粒的所需旋转速度的至少两倍，所述薄层在它们注 入时厚度优选为低于所述反应室平均厚度的1/20,所述锐角优选低于30。， 从而当流体离开注入器时流体的推力比径向的或向心的更加正切。所述圓 形壁可以是圓筒形的，但其也可具有多个曲率半径或在流体注入器之间是 平的。在后者的情况下，所述圓形壁是多边形的，和其位于所述注入器每 侧的侧面随着注入器数量的增加形成接近180。的角。还优选，为促进流体围绕中央管道旋转和降低在排出口下游沿中央管 道壁可出现的流体流动反转的可能性，所述中央管道的横断面均不应包含 多于一个流体排出口，和这些排出口应窄，纵向布置，优选具有低于中央 管道与圆形壁之间平均间距一半的平均宽度，以及排出口截面之和应优选 低于流体注入器出口截面之和的两倍，该流体注入器出口截面之和本身优 选低于圆形反应室平均纵向截面的一半，和这些排出口的平面应与中央管 道壁形成优选60°-120°的角，该壁/人其位于排出口下游的一侧向其对侧逐渐 远离反应室的圆形壁，从而具有螺旋形外观。本发明可包括至少一个导流装置(deflector)，其为翼形的，纵向通过反 应室，接近中央管道壁，其前沿位于流体除去口的上游和其后沿位于流体 这些流体除去口的下游，以将固体颗粒重新引入反应室中，其中所述固体 颗粒通常是极精细的，其已进入导流装置与中央管道壁之间的空间。该空 间的入口截面优选大于所述排出口截面之和，和所述后沿与中央管道壁之 间的距离优选低于该边沿与所述圆形壁距离的一半。该导流装置可以是中空的，并具有沿其后沿排列的流体注入器，以在所述排出口下游与中央管
道壁近似平行和优选约30。角地高速注入流体的薄层，以防止这些固体颗粒 在排出口下游沿中央管道壁上升。
本发明可包括至少一个横向控制环，其位于接近固体颗粒的出口，外 缘沿圆形壁延伸并固定在圓形壁上，和内缘环绕中央管道并与中央管道处 于平均距离，该平均距离优选大于中央管道与圆形壁平均距离的1/4，以使 得固体颗粒能够从流化床的一侧通向另一侧，而不会太接近中央管道的排 出口。该控制环用于防止或减慢固体颗粒由该环的上游转移至其下游，只 要流化床在上游未达到期望厚度。该环可包括沿所述圆形壁的通路，以当 停止供给固体颗粒时容许足够的最小通路以逐渐排干该圓形反应室。
本发明可包括一组螺旋旋转(helical turn),其外缘沿圆形壁延伸并固定 在圆形壁上，和其内缘环绕中央管道并与中央管道处于平均距离，该平均 距离优选大于中央管道与圆形壁平均距离的1/4,以使得在一个方向纵向行 进的固体颗粒当沿这些螺旋旋转扩展时能够在这些螺旋旋转与中央管道之 间的空间中其它方向上行进，而不会太接近中央管道的排出口。可形成连 续或不连续螺旋螺线或可以是分裂成一组翼片的这些螺旋旋转适于使固体 颗粒从圆形反应室的一侧通向另 一侧数次和/或使它们纵向上升，如果流化 床的旋转轴倾斜或垂直。类似装置描述于2004年4月14日和12月12日 以同 一发明人的名义提交的比利时专利申请No. 2004/0186和2004/0612中。
在本发明中，流化床的旋转轴可以是水平的、倾斜的或垂直的。如果 其为水平或以低于45。，优选低于30°倾斜，则固体颗粒的平均速度、它们 的浓度和它们施加在所述流体薄层上的压力在该反应室底部较高。因此， 优选通过纵向分离壁将该外部分配室分割为几个纵向部分，以根据在反应 室内它们的位置区分在各流体注入器中的流体注入压力。
如果该流化床的旋转轴近似垂直或以大于45°,优选至少60。倾斜，则 分割环可相对圆形壁固定以防止固体颗粒的过度迅速的下落，该分割环以 与中央管道的特定距离环绕该中央管道，其中所述距离优选低于圆形壁与 中央管道之间平均距离的1/3,以使得固体颗粒能够进入该空间，而不会太 接近中央管道的排出口。由这些固体颗粒对所述分割环上表面施加的压力 不但减慢其下落，还减慢其旋转运动。若必要，这可以被补偿，如果这些 环是中空的并具有用于在固体颗粒旋转方向沿其上表面以薄层注入流体的流体注入器。
在本发明中，这些分割环可用螺旋旋转代替，所述螺旋旋转也可为中 空的并可形成连续或不连续螺旋螺线或可分裂为翼片，固定在圓形壁上， 该旋转或翼片的斜面的方向夹带固体颗粒向上，所述固体颗粒沿圆形壁快 速旋转，所述旋转的内缘与中央通道之间的平均距离，优选大于圓形壁与 中央通道之间平均距离的1/4，使得已经沿这些旋转的上表面上升的固体颗 粒能够回落到所述空间中，而不会太接近中央通道中的排出口。这用于将 固体颗粒供给至圆形反应室底部和在顶部将它们除去。类似装置描述于
2004年4月14日和12月12日以同一发明人名义提交的比利时专利申请 No. 2004/0186和2004/0612中。
在本发明中，所述中央管道可仅在圆形反应室的一侧横穿，如果该流 化床的旋转轴为垂直或倾斜的，则优选在其上侧横穿，并可在到达另一侧 之前终止。其截面可逐渐减小，和其位于圆形反应室内的末端可为敞开的 或封闭的。
在本发明中，所述分配室可通过横向环形分割壁分为连续环形区域， 以区分供入不同部分和通过旋转流化床对应部分的流体的品质和数量，和 这些流体可再循环回相同部分或其它部分，如果该中央管道也分为连接至 通过中央管道内部的管并适于独立地除去这些流体的连续部分。
在本发明中，几个圓形反应室可串联安装，将一个反应室的固体颗粒 的出口连接至下一个反应室的固体颗粒入口，和在圆形反应室中，^L需要， 如果消耗或多或少的长时间段后，可通过适当装置将已再生的固体颗粒再 循环(如果它们是催化的)。在另一个实施方式中，本发明所述装置特征在于， 所述圆形反应室通过用于将所述固体颗粒由所述圆形反应室传输至类似反 应室的传输管线连接至所述另一类似的反应室，其中入口在所述用于供给 固体颗粒的器件相对侧上接近所述圆形反应室的圆形壁布置，和出口在所 述用于由所述类似反应室中除去固体颗粒的器件相对侧上接近所述类似反 应室的中央管道布置。类似装置记载于2004年12月12日以相同发明人名 义提交的比利时专利申请No. 2004/0612 。
本发明适于使非常大量的流体通过稠密的旋转流化床，固体颗粒与流 体之间良好分离，以及适于使其快速旋转以在反应器内部不采用旋转机械 而获得高离心力，即使所述流体密度低。它容许流体和/或固体颗粒的在适当处理后的容易的再循环，其中停留时间可根据需要调节。其对于要求以
下条件的方法是特别有利的流体与固体颗粒之间非常好接触，如在紧凑
反应器中的固体颗粒的快速干燥，和/或用于控制高放热催化反应或高吸热 反应的温度的高传热能力，所述高放热催化反应如乙烯的催化聚合，所述 高吸热反应如乙苯的催化脱氢或轻油的催化裂化。其还适用于在期望速度 下的催化剂颗粒再生，和这些固体颗粒的高旋转速度降低它们形成聚集体 或附着在反应器表面的可能性。固体颗粒与反应器表面之间流体垫的存在 还降低了固体颗粒和反应器壁的磨损。


图1显示了在(x)和(z)轴平面上的示意性纵剖面，所述(x)轴与流化床的 旋转轴(OO，)一致，和向上的(z)轴与圆筒形反应器的垂线一致，该圆筒形反 应器包括三个同心壁，外壁(l)、称作圓形壁的中间壁(2)和称作中央管道壁 的中央壁(3),包含在外壁与中央壁之间的空间由两个环形侧壁(4.1)和(4.2) 封闭。外壁与圆形壁之间的空间(5)为用于供给流体的室，圓形壁与中央壁 之间的空间(6)为圆形反应室，和中央壁内部的空间为中央管道(7)。
管(8)用于将所述流体按照箭头(9)所示通过外壁(1)或环形侧壁(4.1)和 (4.2)引入供给室(5)，和管(10)用于按照箭头(11)所示由中央管道(7)脱除所述 流体。纵向切口(12)可由圓形反应室的一端向另一端连续延伸，或在本图的 情况下，可延伸或多或少的长度并相互分离或多或少的距离，通过圓形壁 (2),其说明用于向圆形反应室(6)中按照箭头(13)所示以薄层在高速下沿圆 形壁(2)注入流体的流体注入器，和在中央管道壁(3)中的排出口(14)用于按 照箭头(15)所示由圓形反应室(6)在中央管道(7)中排出所述流体。由于流体 在圆形反应室中快速旋转，因此其速度的切向分量基本上大于其径向分量， 但由于其垂直于该图平面，因此不可见。
线(16)可用于通过侧壁(4.1)引入由小圆圈(17)表示的固体颗粒。该固体 颗粒被旋转运动的流体夹带，和离心力使它们保持沿着圓形壁(2)，其中它 们与近似圆筒形的表面(18)形成流化床。线(19)用于通过相对环形侧壁(4.2) 除去所述固体颗粒(17)。
环形壁(20)可将分配室(5)分为环形部分(A)、 (B)和(C),以供给具有不同 性质和/或不同压力的流体。
用于除去所述流体的管(10)可透入中央管道(3)中，从而形成各种旋流， 所述中央管道在其两端较宽。已经透入中央管道并快速旋转的固体颗粒沿其圆锥形壁(24)浓缩，和通过管(25)除去并任选地再循环。
所述流化床可通过控制环(26)分割，该控制环(26)任选地配有对圓形壁 的一个或多个通道(27)，以使得固体颗粒能够从一侧通向另一侧。如果固体 颗粒(17)经线(16)的供给速率高于该固体颗粒通过通道(27)的传输速率，则 所述流化床在控制环(26)上游的厚度(28)增加，直至所述颗粒足以经该环中 央溢流通向另一侧。如果固体颗粒经线(19)的出口流速高于供给速率，则控 制环(26)下游的流化床厚度(29)下降，直至固体颗粒的稀薄以这些颗粒的入 口流速自动调节其出口流速。所述装置用于保持控制环(26)上游，优选位于 接近出口(19)的流化床体积近似恒定，如果所述固体颗粒的供给速率足够 高。当固体颗粒供给停止时，路径(27)还用于从圆形反应室中除去所有固体 颗粒。
由于该反应器为水平的，重力作用产生流化床的厚度和/或圓形反应室 顶部(28)和底部(30)之间的固体颗粒浓度的差异。出口(14)优选在反应器底 部，因为在这里所述颗粒的速度和浓度最大，和因此在这里流化床的厚度 最小，从而降低了其被夹带到中央管道(7)的可能性。
由于排出口(14)的平面与中央管道壁垂直，因此反应室的厚度或宽度 (3l)在排出口 (14)的下游最小和在其上游最大(32)。在该图解中圆形壁(2)为 圓筒形，从而其半径(33)恒定，但中央管道壁(3)的曲率半径可变。其在出口 (14)的上游最小(34)和在下游最大(35)。
排出口(14)的宽度(36)在反应室中间处最大，和在接近环形侧壁(4.1)和 (4.2)处最小，使得中央管道的截面在其两端较大，以促进流体(ll)的除去。 应观察到所述宽度(36)相对于这些壁优选为零，以防止被这些壁减慢速率的 固体颗粒被夹带到中央管道中。
该反应器可轻微倾斜，以增加向其出口的颗粒流动，和从而减少其在 反应室内的停留时间。在此情况下，根据倾斜程度和重力与离心力的比， 该流化床的表面是轻微圓锥形的。
图2显示了图1中的反应器沿其(y)和(x)轴平面的示意性截面，其中环 形分配室(5)被四个管式分配室(5.1)-(5.4)代替，每个分配室均连接于一个或 一组流体注入器(12)。当注入器数量少时，这种布置是优选的。
应观察到，中央管道壁(3)的曲率半径(35)在排出口(14)的部分上游较小 (34),表现出螺旋型外观，和圓形室的宽度(31)优选在下游小于上游(32)，这是因为当其接近排出口 (14)时围绕中央管道旋转的流体流速增加。
表面(37)说明在中央管道出口(14)的下游通过如箭头(38)所示的任选流 体流动反转产生的湍流区的截面。该湍流可导致通常最精细的固体颗粒经 排出口(14)除去。
有益地观察到，在反应器底部加入离心力且增加在那里的固体颗粒速 率及因此增加离心力的重力在那里产生对圆形壁较高的压力，这可证明在 管状分配室(5.3)中的较高的注入压力。而且，可合适的是降低在排出口(14) 上游的管状分配室(5.2)中的注入压力，以降低其中流体在固体颗粒上的向心 压力并因此降低将它们夹带到中央管道中的风险。
数值模拟表明在具有4个流体注入器的直径40cm的圓筒形室中，以与 圆筒形壁成30。角的方向在大气压下注入空气(围绕圓筒形室的各个环形部 分以卯。间隔分布)以形成稠密的旋转流化床是可能的。然而，已经发现大 量固体颗粒通过所述薄流体层，并沿注入切口上游的圆形表面减慢，其中 它们的浓度接近理论上的最大值，从而提高对流化床的旋转的抗性。还已 经发现，其减慢产生在注入器上游的高压的固体颗粒与其注入压力必须高 以抵消在注入器出口处的固体颗粒高压的流体之间的相互作用，可局部地 产生强向心推力，如果该强推力在排出口上游其可使固体颗粒向排出口投 出，从而导致固体颗粒损失。
为免可导致固体颗粒损失的共振现象和降低制动作用，可取的是增 加注入器数量，优选初级数量(primary number),和/或在全部中注入器之间 距离不相同。还优选赋予注入器和圆形壁适于最小化流体的向心推力和有 利于其切向推力的形状。
从而在图2中，注入器的出口开口平面实际上与平行于圆形表面(其为 圆筒形)的平面融合，从而即使流体注入角小时，也可由于在固体颗粒上的 流体压力有利于向心推力。
图3显示了围绕流体注入器的区域的示意性截面，显示了流体注入器 (12)下游的圆形壁(2,2)的小改变如何使其出口平面的方向改变，这因此与平 面壁(2,2)成约卯。的角(40),流体注入器(12)在圆形壁(2.3)的延长部分在(B) 处变成平面和切向。从而，在(A)处由在其出口上游侧上的流体(13.1)的高压 产生的推力更加与该圓形壁成切线。
高浓缩的由小圓圈(17)表示的固体颗粒形成在注入器(12.1)上游沿圆形壁(2.1)以方向(41.1)滑动的紧密组(compact set)。它们与流体(13)的流动线 (42.1)在注入器出口处的相遇使它们逐渐偏离并沿流动线(41.2)加速，从而它 们的浓度逐渐下降，使得通过按照流体流动线(42.2)越来越多的流体部分进 入该越来越少的固体颗粒紧密组中，其中流体流动线(42.2)在脱离壁(2.3)的 同时，越来越多地穿过(42.3)进入所述流化床中。
在壁(2.2)与固体颗粒的流动线(41.2)之间空间(43)内的流体压力必须足 以防止固体颗粒堵塞流体出口，并从而使它们沿流动线(41,2)偏离。随着流 体将固体颗粒加速，其能量和从而其压力下降，使得按照流动线(41.3)的固 体颗粒能够接近圓形壁(2.3),其使得固体颗粒减速并从而增加其浓度，直至 固体颗粒通过下一个注入器的前面等等。
如图2所示，如果注入器出口(12)的平面与圓形壁之间的角(40)更接近 0°，则固体颗粒的(41.2)方向上的变化将更突然，产生在垂直于该平面方向 上更大的压力和从而产生在位于对注入器部分上游的固体颗粒上的向心的 更大的流体推力，和流动线(41.2)将更偏离壁(2.2)，从而增加了上游固体颗 粒的减速，并使其更靠近中央管道。
该图解显示了通过反应室的弯曲壁减速和撞击通过流体射流注入51起 的障碍物的固体颗粒如何可形成充分减速这些固体颗粒的正常滑动的紧密
组，和注入器出口开口和流体注入方向的取向和布置如何可最小化由流体 在出口上游固体颗粒上施加的向心压力和制动作用。
图4显示了沿反应器的(y)和(z)轴平面的示意性截面，其中改进了用于 供给流体和从反应室除去流体的器件，以改善流体向固体颗粒的切向和向 心角动量的传输之间的比例，和减少经中央管道的排出口 (14)排出的固体颗 粒的量。流体注入器数量已经增加，在该例子中为11，供给室优选被环绕 圆形壁(2)的圓筒壁(1)限定，和其通过纵向壁(49)分成纵向部分，(5.1)-(5.4), 以在不同压力下供给多个流体注入器(12)。
圆形壁在两个注入器(12)之间为平面。因此其是多边形的。根据图5所 示布置，流体平行于该表面注入，以促进固体颗粒沿其的滑动，和减少它 们在注入切口上游的浓度，并从而降低其对行进的抗性。
中空翼形导流装置具有截面(50),纵向(垂直于图的方向)通过圆形反应 室(6)和固定于在本图中未显示的通过其将加压流体引入其中的两个环形侧 壁(4.l)和(4.2)上，该中空翼形导流装置布置在排出口上游与中央通道壁(3)距离(5l)处。其引导流体流(52)进入其与中央管道壁之间的空间(53)。
可沿导流装置(50)的前缘(54)产生的湍流区(37)可将固体颗粒夹带到该 空间(53)中。距离(51)优选大于排出口(14)的厚度(36),加速这些固体颗粒的 流体(52)速率逐渐增加，和离心力沿中空导流装置(50)的弯曲内壁(55)推动 它们。
位于与中央管道壁(3)距离(57)处的导流装置后缘(56)装配有一个或多 个流体注入器，其用于或多或少地平行于中央管道壁(3)(优选以小于约30。 的角)高速注入流体(58)薄层，产生越过排出口(14)返回反应室(6)的吸气作 用，固体颗粒沿导流装置的内壁(55)流动。然而，湍流区(59.1)可在薄流体 层(58)和中央管道壁(3)之间形成，并产生将部分固体颗粒返回出口(14)的流 动反转。为最小化这种影响，优选在空间(53)内的压力降低，从而流体流(52) 必须加速的固体颗粒量低，和距离(57)短，优选短于前缘与圆形壁之间的距 离(60)的一半。
另 一个湍流区(59.2)可在流体射流(58)和圆形壁之间形成，并导致增加 对在该区域上游流化床旋转的抗性的流体流动反转。为最小化其影响，优 选薄流体层(58)的注入平行于中央通道壁(3)或对中央通道壁(3)轻微导向。
图5显示了围绕两个注入器(12.1)和(12.2)的区域的放大图。注入器(12.1) 上游的固体颗粒沿平面壁(2.1)沿流动线(41.1)滑动。它们在从注入器(12.1) 的出口处对流体流(13.1)施加压力，其中出口表面与壁(2.2)平面形成约90° 的角(40)，和它们防止流体的正常扩展进入反应室，使其按照流动线(42.1)， 其中该压力补偿固体颗粒的压力，和使它们沿流动线(41.2)转移，其逐渐进 入该流体层中。所述固体颗粒形成阻碍，该阻碍根据其浓度起到或多或少 的可渗透导流装置的作用，和它们将流体限制在流动线(42.2)和多边形壁 (2.2)之间，和因为其限制在窄空间中，因此在其转移到沿流动线(41.3)流动 的固体颗粒，使它们加速时，保持高平均速度的流体失去能量和从而失去 压力，并从而其浓度下降和可渗透性增加，从而使得流动线(42.3)能够脱离 壁(2.2)，并因此使得丧失部分能量的流体能够减速。固体颗粒的流动线(41.4) 最终沿壁(2.2)运动，它们沿该壁滑动、减速，和在达到下一个注入器(12.2) 前，它们的浓度升高等等。
注入器上游固体颗粒流的浓度随着流体注入器(12.1)和(12.2)间距离的 增加而增加，从而随着其数量下降，和如果平面壁(2.2)的表面如图3中的壁(2.1)和(2.3)—样弯曲，则它们会在固体颗粒流(41.1)和(41.4)上施加额外压 力，这将使得它们减速并增加它们的浓度以及对流化床旋转的抗性。
如果注入器数量较高，则两个注入器之间的偏向角(66)较小，从而减小 固体颗粒流(41.2)和(41.3)的偏离，和由此减小施加在流体流(13.1 )和(13.2) 上的压力，和由此还减小可在通过这些流体流后沿多边形圓形壁浓缩的固 体颗粒的量，和由此还可减小对流化床旋转的抗性。由注入器出口(12.1)和 多边形圆形壁(2.2)的平面形成的角(40)约为90°,使得流体(13.1)能够在基本 上平行于该壁(2,2)的方向上注入，从而增加传递给固体颗粒的切向角动量的 量。
该图解表明，如果流体注入器数量高，则固体颗粒由流体垫支持，其 中所述压力抵消离心力并使得这些颗粒能够以对旋转非常低的抗性沿多边 形圆形壁滑动。
圆形反应室可与其它类似的室串联连接，固体颗粒从上游反应室的出 口(19)连接至下一室的入口(16)。这些圓形反应室在其相互延长部分可为并 排的或叠加的。它们可以是倾斜或垂直的。
图6显示了叠加圓形室的两部分连接在(x)和(z)轴平面的示意性纵截 面，(z)轴是垂直的并与流化床的旋转轴(OO，)一致。流化床表面(18)为圆锥 形，通过分割环(80)将反应室(6)的流化床再分为环形部分，该分割环支撑直 接位于其上的流化床部分。这些为中空的，并经用于注入的开口(81)、经注 入器(82)连接至流体分配室(5),或多或少地平行于(x)和(y)轴的平面及垂直 于旋转轴(OO，)，以薄层由箭头(83)表示，其支持并旋转靠在分割环(80)上部 上的固体颗粒。
位于反应室底部的分割环(85)延长至中央管道壁(3),同时其它分割环 (80)具有宽的中央开口，优选大于圆形壁与中央管道之间平均距离的1/4, 以使得固体颗粒能够通过其中，同时保持在与中央管道壁(3)—定距离处， 以避免经排出口(14)夹带到中央管道中。
固体颗粒流(90)经通过分割环(85)的传输管线(91)脱离上部圓形反应 室，并进入(92)下部反应室的上部。流体流(11)通过一条或多条管线(93)由 中央管道(7)除去。
应观察到，如果超出流化床的流体压力在各个圆形反应室中大约相同， 则位于流化床内靠近圆形壁的传输管线(91)入口的压力高于位于流化床外靠近中央管道壁的出口处压力，从而促进固体颗粒由一个反应器向另一个 反应器传输，即使是当反应器为水平并位于相同高度时。
最后，将已经通过排出口(14)进入中央通道(7)，并当在中央通道底部落 下同时旋转的固体颗粒(95),通过管(96)从其中除去，所述管(96)实际上不 与传输管线(90)在同一平面内，以使得它们交叉。由于在该处的压力低于在 反应室内的压力，从而这些固体颗粒必须单独收集，以任选地通过适宜的 方式再循环。
所述分割环(80)可使用螺旋旋转代替。如果该旋转的斜面是向上的，则 沿圆形壁和螺旋旋转转动的固体颗粒将上升。在此情况下，如果传输管线(91) 的下部位于沿着其中压力最高的圓形壁，和该管线(91)的上部位于对着其中 压力最低的中央管道，则可将固体颗粒从下部的室传输至上部的室。未从 圓形反应室上部传输或除去的颗粒可落回所述旋转的内缘与中央管道之间 的中央空间。所述螺旋旋转也可是中空的，并供给有沿其上表面注入圆形 反应室的流体。它们可形成连续或不连续螺旋螺线，或可分裂成旋转片段， 类似于固定翼片，取向为向上的方向。
所述流体流可根据适合于目的的布置再循环。例如，图7显示了适于 干燥固体颗粒的布置，所述固体颗粒通过在串联布置的两个圆形反应室之 一的一侧的管(16)引入和经位于第二个反应室的相对侧的管(19)排出，这些 颗粒由一个反应器向另一反应器的传输经所述传输管线(91)实现。
冷却和干燥气体(100)通过管(8.1)引入，供给位于固体颗粒出口(19)一侧 的供给室的环形部分(F)。其与其所冷却的热固体颗粒接触而被加热，同时 在经过管(19)排出前完成其干燥，然后通过压缩机(101.1)经出口管(ll.l)将 这些气体吸出。其经由处理单元(102.1)和(102.2)如热交换器和/或冷凝器， 通过管(8.2)和(8.3)再循环至环形部分(E)和(D)。然后将其通过压缩机(101.2) 和(101.3)在管(8.3)-(8.6)中经由处理单元(102.2)-(102.5)连续再循环至环形部 分(D)-(A)，以逐渐从固体颗粒中除去湿气。所述满载湿气并已通过固体颗 粒冷却的流体在(103)处除去，所述固体颗粒在管(8.6)侧通过管(16)引入。
所述固体颗粒可以是催化通过流化床的流体化学转化的催化剂。在此 情况下，所述流体被逐渐转化。其在第一次通入反应器过程中与可通过适 宜器件再循环和再生的废催化剂接触，和在其第二次通过过程中与新鲜或 再生的催化剂接触，和处理单元(102.1)-(102.5)还可用于除去不期望的组分，例如通过吸收或浓缩。
图8显示了与图1类似的反应器的示意性纵截面的布置，除了流化床
的旋转轴是垂直或陡峭倾斜的，和中央管道(7)在下侧(4.2)上一定距离处终 止。中央管道的底部可为封闭的，如图8所示，或敞开的。在此情况下，
进入中央通道的固体颗粒可在停止运转期间经底部除去，但在运转期间， 漩涡可将固体颗粒夹带其中，该固体颗粒在圆形反应室底部堆积。
在待除去的流体量不太大时，该构造可为有利的。由于流化床表面(18) 是圆锥形的，因此在此图中非常轻微的圓锥，意味着非常高的离心力，流 体(13)必须在反应室下部流体穿过更高厚度的流化床，从而在其中的停留时 间更长。如果可避免这种情况，则圆形室(2)也可是圆锥形的，以降低所述 差异和/或可提高注入圆形反应室下部的流体量，例如通过增加其中流体注 入器的数量和/或截面，和/或提高分配室的环形部分(C)中的压力。
为了说明，图8还包括用于通过喷射器供给流体的体系的布置，以不 采用压缩机而再循环所述流体的一部分。所述布置对于流体必须再循环仅 一次或两次，和当例如因流体的腐蚀性或极高温度如用于乙苯脱氩或汽油 到轻质烯烃的催化裂化而难于使用压缩机时是有益的。
将任选地预热的流体供给(100)在压力下注入喷射器(105)中，以在非常 高的速度下注入(106)待再循环(11.1)流体的出口管(10.1)中，以将其夹带到 处理单元(102)如炉中，并将其经管(8)再循环至反应器，在经由管(10.2)除去 (11.2)至处理单元前。
图9显示了与图1类似的反应器的纵截面图，包括在中央管道每端的 离心压缩机(108.1)和(108.2),由叶轮(109.1)和(109.2)表示，其采用穿过中央 管道的传动轴(111)通过共用马达(110)驱动。新鲜流体(112)通过位于固体颗 粒出口侧(19)的管(8.1)供给，任选地通过处理单元(113)如湿气冷凝器。然后 在排出前使其连续地通过压缩机(108.1)和(108.2)经由管(8.2)和(8.3)以及处 理单元(102)如加热器再循环多次。这种非常紧密的布置可有利地用于易于 运输的单元，如用于干燥农业颗粒。
所述流体流可再循环至相同环形部分，例如以使在包含单体的活性流 体混合物中悬浮催化剂颗粒聚合，和可能在一个部分与另 一部分之间具有 不同的组成和/或温度，以得到多峰和/或宽分子量分布的聚合物。
图10显示了可用于该类应用的布置。供给室和中央管道通过横向壁(20.1)-(20.3)和(115.1)-(115.3)分割为四个部分，分别为(A)-(D)和(A。)-(D。)。 这些壁还可通过环形横向壁(H6j)一(U6.3)延长，以将圆形反应室也分割为
与供给室和中央管道的四个部分相对应的四个环形部分，以更好地将流体 从一个部分与另一个部分分离，只要在这些环形横向壁(116.1)-(116.3)中沿 圓形壁提供通道(117.1)-(117.3),以将固体颗粒由一个环形部分传输至另一 个环形部分，则对着中央管道或在其内的用于流体流通的通道 (118.1)-(118.3)，以补偿中央管道各个部分之间的压力。
四个压缩机(108.1)-(108.4)将流体(11.1)-(11.4)从中央管道的部分 (A。)-(D。)通过同心管(10.1)-(10.4)吸出，以通过管(8.1)-(8.4)经过处理单元 (92.1)-(92.4)如热交换器和在再循环前任选的取出不期望的组分和/或待纯化 的流体，使其再循环至供给室(AHD)。然后使再循环的流体通过旋转流化 床，并进入中央管道的排出口(14.1)-(14.4),以再次再循环至同样部分。如 果需要，新鲜流体(119)可直接通过供给管(8.1)-(8.4)供给。
如果流体为气体，则可在至少部分流化床表面上通过一条或多条通过 中央管道的管(121)喷雾液体的细滴(120)。
只有当其由反应室内以平均旋转速度Vp传输，由流体传递至固体颗粒 的动量足以使它加速时，这些布置可运转，Vp对于离心力足够高以抵消流 体施加的向心压力，和抵消因湍流和沿壁摩擦导致的角动量损失。
对于流体还必须在以通过固体颗粒减慢后，以保持足够的平均切向速 度以避免显著的回流。例如，在上述装置中离开反应室前必须平均进行至 少一半旋转，所述装置每个部分仅包含一个出口(14)，和其中流体沿圆形壁 基本上均匀地注入。
通过代表性实施例，对于反应室的环形部分可近似地记载第一条件， 忽略假定轻微的压力变化对流体密度的影响
Kexmx(Vi-Vt)xVixEi, = CcxMxpxEx(2xR-E)xKfxVp (1)
其中
Ke为由流体向颗粒的角动量传递效率的可变系数，当将已经注入的流 体限制在固体颗粒"壁"与圆形壁之间以将其部分动能和/或压力转化为角动 量时，其可大于1，
m、 Vi和Vt分别为流体的密度、注入速度和切向速度的平均值，
Ei为通过环形部分的注入器出口的厚度(宽度)之和，Cc和M为固体颗粒的平均浓度和密度，
E和R为反应室半径的平均厚度(宽度)和半径，以及
Kf为表示固体颗粒每单位时间必须接收以达到并保持平均旋转速度
Vp的角动量％的可变摩擦系数。
假定m恒定，其对于压力的轻微变化是近似正确的，流体质量的守恒
得到EixVi-(l-Cc)xExVt/a,其中a为在离开反应室前流体行进的旋转或旋
转片段的平均数。
如果Vp-pxVt(其中卩<1)为固体颗粒在流体中的滑动系数，则方程(l) 变为
(l-Cc)/a-Ei/E+Xx(2-E/R) (2),其中X = pxRxpxCcxKfxM/(KexmxVi)。 可记载第二条件，a>a。，其中a。通常接近于1/2,其为流体围绕中央管 道必须平均行进以避免容许将过量的固体颗粒夹带入所述管道的回流的旋 转片段的最小数。然后方程(2)给出X = pxRx卩xCcxKfxM/(KexmxVi) <[(l-Cc)/a°-Ei/E]/(2-E/R) (3),和优选小于1。
这表明，当密度比M/m非常高时，这是当流体为接近于大气压下的气 体时通常的情况，比例的乘积(R/Vi)x(CcxKf/Ke)必须非常小，这要求较小的 CcxKf/Ke比和/或较高的流体注入速度Vi、较大的半径R。因此必须具有流 体向固体颗粒的角动量传递的高效率以及固体颗粒与圓形壁之间的低摩 擦，以在采用接近于大气压的气体的工业规模反应器中获得可接受的平均 固体颗粒浓度。
另外，施加在固体颗粒上的离心力也必须大于流体的向心力，与靠近 圓形壁的流体平均径向速度Vr的平方近似成比例，以防止过量的颗粒接近 出口(14)或导流装置(40)上游的中央管道壁(3)。这可记载至第一近似为 Vr<VcxVp/(gxR)1/2 (4);其中，g为重力加速度和Vc为临界上行速度，固 体颗粒尺寸越小其越低，不超过以获得稠密的流化床，如果仅由重力平衡。
在使得能够忽略流体密度变化的轻微压力变化的情况下，流体质量的 守恒得到2xpxRxVr ~ ExVt/a , 和不等式(4)近似变为 E<2xpxax(3xVcx(R/g)1/2<2xaxVcx(R)1/2 (5),如果R与Vc以m和m/s表示。
该不等式表明，当临界速度Vc和由此固体颗粒尺寸非常低时，反应室 的最大平均厚度可仅与R的平方根成比例地增加，和如果不期望具有非常 低的E/R比，则优选使用小直径反应室。
22如果期望当最大流体注入速度Vi受限时具有由最大流体流动横穿的流
化床，则流体注入其的总截面Ei必须增加。如果临界速度Vc低，则上述 条件用于确定当反应室的平均厚度(宽度)近似如下时达到最佳
E = 2xpxa°x(3xVcx(R/g)1/2 (6)和
Ei = Ex[(l-Cc)/a。-Xx(2-E/R)] (7)。
或作为第一近似，a。通常接近0.5和p接近1,可取地
E/R<Vc/(R)1/2 (8),以m和m/s表示，和Ei/E<2x(l-Cc)-Xx(2-E/R) (9), 其赋予低X和因此通常高的注入速度Vi，当Vc和由此E/R低时，由于固 体颗粒小。
然而，为避免接近边界条件，在实践中为估计反应室和气体注入器的 最佳厚度(宽度)可取的是采用固体颗粒平均浓度Cc和/或理论流体注入速度 Vi，其分别高于计划使用的固体颗粒浓度和低于流体注入速度。
代表性实施例
数值模拟显示，具有临界速度Vc = 0.4m/s的非常小的固体颗粒的平均 浓度Cc = 30 %在具有直径0.14m仅有一个排出口的中央管道的直径0.4m的 反应室内通过如下以流体和固体颗粒的良好分离而得到以30m/秒速度经 各自具有0.004m出口厚度(宽度)的8个注入器注入大气压下的空气，流体 平均仅进行围绕中央管道的 一半旋转和流体在反应室中的停留时间约为 1A0秒。当固体颗粒浓度逐渐由10%升高至30%时，估计的固体颗粒与气 体的平均切向速度分别从约4.6变化至4m/s和从5.5变化至5m/s，和系数X 和乘积CcxKf/Ke仅从0.9变化至1和从7 %/s变化至8 % /s,证明当固体颗 粒浓度和由此引导流体的固体颗粒"壁"增加时，由流体向固体颗粒的角动量 传递效率改进。当平均固体颗粒浓度接近28。/。和系数X接近1时，经中央 管道的固体颗粒损失出现并迅速增加。
如果流体注入器数量降至4,乘积CcxKf/Ke变为约2.5倍高，使气体 注入速度Vi增至60m/秒，使得系数X保持低于1和经中央管道的固体颗粒 损失变大在25%浓度以上，这证实当比例M/m非常高时，需要具有大量的 气体注入器。如果中央管道中的排出口数量增加，则在甚至较低浓度时， 固体颗粒损失已经变得显著，证实每个中央管道的横断面仅具有一个排出 口的优点。
如果固体颗粒密度与流体密度的比为25倍以下，例如通过将压力增至25巴，则流体旋转约5倍快，并在进入中央管道前进行围绕其平均大于2 圏的旋转，和离心力约为25倍高。这使得能够提高固体颗粒浓度和/或降低 流体注入速度和/或增加反应室直径，同时保持流体与固体颗粒的非常好的 分离。如果摩擦系数Kf较低和如果角动量传递系数效率Ke较高，则性能 也可改善，其可通过增加流体注入器数量和通过改进注入器和圓形室的轮 廓而得到。
如果流体为比固体颗粒略轻的液体，其旋转数、旋转速度以及离心力 进一步增加，使得能够保持液体与固体颗粒的可接受的分离，即使临界速 度Vc由于密度的轻微差异而变得低得多。
这些实施例显示，仅在固体颗粒密度与流体密度比为数百时，流体注 入速度必须远远高于固体颗粒的期望旋转速度和/或反应室必须具有小的直 径。
本发明的装置可用于在流化床中悬浮的固体颗粒的催化聚合、干燥、 浸渍、涂覆、煅烧或其它处理的工业工艺，或通过流化床的流体或流体混 合物的裂化、脱氢或其它催化转化的工业工艺。
采用该装置的方法的实施例
裂化汽油向轻质烯烃的转化
基于提供信息的目的，图8所示的圓筒形反应室直径lm、长4.5m和 平均厚度(宽度)0.23m,赋予其约2.51112的体积。将由预热至高温、具有约 5kg/m3密度的裂化汽油构成的流体(IOO)，在注入温度和压力下高速(如 200-300m/s,提供100-200 OOOPa的位置高差)注入待过热至期望温度(高于 60(TC)的喷射器(105)中，同时作为再循环流体其进入炉(102)中和然后进入 反应室中，其中将它们例如以60m/s的速度通过17个0.005m厚的注入切口 注入，以提供约23mVs或400吨/小时的流速。(该高流速要求通过反应室的 中央管道以在其两侧除去流体，和反应器可以是水平或垂直的)。如果再循 环的流体量为约50%,则裂化汽油供给流速为约200吨/小时，和其在反应 室内的平均停留时间为1/10秒的约两倍。
如果CcxKfxM/mxKe-30,其提供X-0.7，则经管(16)供给的催化剂粉 末由平均旋转速度Vp约13m/s的流体夹带，形成35倍于重力的离心力， 在圆筒形壁上产生约30 OOOPa的压力，并使得流体能够以大于2m/s的速度 通过流化床。催化剂粉末经管(19)除去，并可在再生后容易地再循环，循环时间可为数分钟至数小时。 干燥农业颗粒
农业源的颗粒可根据图9中的图干燥。反应室或干燥室可与上述实施
例中的那些具有相同尺寸。在此情况下，新鲜空气(112)经管(8.1)引入，任 选地通过湿气冷凝器(113),通过颗粒出口(19)侧上的反应室末端以将它们加 热，同时使它们冷却并完成干燥。然后将该空气(ll.l)通过离心压缩机或风 扇(108.1)经线(10.1)吸出，并在加热器(102)中额外地加热后经线(8.2)再循环 至反应器。在再循环数次后，将该空气(11,2)通过离心压缩机或风扇(108.2) 通过线(10.2)吸出，并在通过加热器(102)加热后，经线(8.3)再循环至反应器。 在再次再循环数次后，将通过颗粒冷却的该满载湿气的空气在(114)排出， 该颗粒经线(16)供给并已经加热。
通过压缩机或风扇吸出空气，反应器内压力低于大气压，其有利于干 燥，和机械装置可容易地转移该干燥的颗粒以在大气压下存储。空气可在 与上述实施例中相同的23mVs或100吨/小时的速率下注入干燥室中。如果 将其再循环5-10次，这提供了 10-20吨/小时的新鲜空气量和与颗粒的接触 时间为0.1秒的约5-10倍。
在干燥室中的颗粒量可以为约500kg，提供90秒的平均停留时间以干 燥20吨/小时，其可为充分的，假定由于在它们离开反应器前的短的停留时 间和颗粒冷却的空气的高速率和低压力和在较高温度下工作的可能性。
该装置可建造为紧凑并易于运输的，其证实了具有由于离心力而由在 高速下非常大量的流体横穿的稠密的流化床的优点。
乙烯与辛烯的气相共聚
由于辛烯的分压在70。C被限制为约0.2巴，因此只要在反应器内压力 低，最大不高于大气压数倍时乙烯与辛烯的气相共聚才是可能的。在这些 压力下，由这些高放热反应产生的热量仅可通过采用相对不活泼的催化剂 或采用不活泼气体稀释活性气体混合物延緩反应速率来除去，从而增加了 装置的成本，或通过使大量的气体通过流化床以致于要求例如根据图10所 示图的旋转流化床而除去。
辛烯可由通过中央管道的管(121)以细滴(120)喷入反应室中，和/或可与 新鲜乙烯(119)和再循环的流体同时以气态形式经管(8.1)-(8.4)的一条或多条 供给。基于提供信息的目的，所述圆筒形反应室可例如具有1.6m直径、10m长度和包括29个厚度为0.005m的注入切口的0.32厚度，以注入约50m3/s 的活性流体，如果流体注入速度为35m/s。如果压力为约3倍大气压，允许 约20重量％的辛烯浓度，再循环的活性流体流动为约700吨/小时，适于除 去约10-20吨/小时聚合物的聚合热。在体积为约121113反应室中的聚合物量 为约3吨，提供聚合物颗粒在反应室内10-15分钟的停留时间，使得能够使 用高活性催化剂。聚合物颗粒的旋转速度可为约11m/s,提供约16倍于重 力的离心力，使得流化床可以大于1.5m/s的径向速度在约0.2秒内被穿过。
该反应器可串联安装在例如可在高得多的压力下不含共聚单体或具有 较轻共聚单体工作的另一反应器后，以得到多峰聚合物。其还适于逐渐改 变通过旋转流化床的流体组成和/或温度。
固体颗粒的浸渍或涂覆
图10的图还可用于浸渍或涂覆固体颗粒。用于浸渍或涂覆的流体可以 细滴(120)的形式通过管(16)喷入位于固体颗粒供给侧上的反应室部分。然后 可将这些颗粒在圆形反应室的连续环形部分干燥，和如果再循环流体的温 度足够高，则甚至可烘烤用于浸渍或涂覆固体颗粒的组分，和如果必须涂 覆数层涂层，则所述固体颗粒可通过适宜的装置再循环。
权利要求
1.一种旋转流化床装置，包括圆形反应室(6)、位于所述圆形反应室(6)的圆形壁(2)周围的用于供给一种或多种流体的器件、用于除去所述流体的器件、在所述圆形反应室(6)一侧上用于供给固体颗粒的器件和在所述圆形反应室(6)相对侧上用于除去所述固体颗粒的器件，特征在于所述用于除去所述流体的器件包括纵向通过或透入所述反应室(6)的中央管道(7)，所述中央管道(7)的壁包括用于从所述圆形反应室(6)经所述中央管道在中央除去所述流体的排出口(14)；所述用于供给所述流体的器件包括分布在所述圆形壁(2)周围的流体注入器(12)，用于以连续层沿所述圆形壁(2)注入所述流体(13)，并在所述中央管道(7)周围旋转，同时在旋转运动中夹带所述固体颗粒，其中离心力将它们推动通过所述连续层推向所述圆形壁(2)；所述离心力平均至少等于重力的三倍，从而所述固体颗粒(17)形成旋转流化床，所述旋转流化床在所述中央管道(7)周围并在与其一定距离处旋转，同时沿所述圆形壁(2)滑动和同时被所述流体的所述层支持，所述流体在经所述中央管道(7)的所述排出口(14)在中央除去前通过所述流化床，和该向心力被施加在所述固体颗粒(17)上的离心力所抵消。
2. 权利要求1所述的装置，特征在于所述排出口(14)纵向布置，和它 们的平均宽度(36)低于所述中央管道壁(3)与所述圓形壁(2)之间平均距离的 一半。
3. 权利要求1或2所述的装置，特征在于所述排出口(14)的截面之和 小于所述流体注入器(12)的出口截面之和的两倍。
4. 权利要求1-3任意一项所述的装置，特征在于所述排出口(14)的平 面与所述中央管道壁(3)形成60。-120。的角。
5. 权利要求l-4任意一项所述的装置，特征在于没有所述中央管道(7) 的横向截面通过多于一个所述排出口(14)。
6. 权利要求1-5任意一项所述的装置，特征在于通过所述流体注入器 (12)的所述流体层的注入方向与位于所述流体注入器(12)下游一侧上的所述 圓形壁C2;)形成小于30°的角。
7. 权利要求1-6任意一项所述的装置，特征在于所述流体注入器(12)的出口平面与位于所述流体注入器下游一侧上的所述圓形壁(2)形成60°-120。的角。
8. 权利要求l-7任意一项所述的装置，特征在于所述圆形壁(2)的每个 环形部分以90°间隔包含至少一个所述流体注入器(12)。
9. 权利要求l-8任意一项所述的装置，特征在于两个所述相邻的流体 注入器(12)之间的距离优选小于所述圓形壁的平均半径(33)。
10. 权利要求l-9任意一项所述的装置，特征在于所述流体注入器(12) 的出口薄，优选具有小于所述圆形反应室平均半径(31)的1/20的宽度。
11. 权利要求1-10任意一项所述的装置，特征在于位于两个所述相邻 注入器(12)之间的所述圓形壁(2)表面为平面，该圓形壁(2)是多边形的。
12. 权利要求1-11任意一项所述的装置，特征在于用于供给所流体的 所述器件包括围绕所述圆形壁(2)的流体供给室(5),所述流体供给室(5)与所 述中央管道(7)之间的压力差通过所述所述流体供给和除去器件保持为大于 由所述流化床在所述圆形壁(2)上施加的平均向心压力。
13. 权利要求12所述的装置，特征在于所述供给室(5)通过纵向壁分为 纵向部分，以在不同压力下供给与该纵向部分对应的所述注入器(12)。
14. 权利要求12或13所述的装置，特征在于所述供给室(5)通过横向 环形壁(20)分为连续环形部分，以独立地供给与所述连续环形部分的每个对 应的所述注入器(12)，和从而使得所述旋转流化床的对应环形部分被具有不 同组成和/或温度和/或注入速度的流体穿过。
15. 权利要求l-14任意一项所述的装置，特征在于所述圓形反应室(6) 被至少一个导流装置纵向穿过，所述导流装置为翼形，接近至少一个所述 排出口(14)上游的中央管道(7)，并延伸越过该排出口(14)。
16. 权利要求15所述的装置，特征在于所述导流装置(50)为中空的， 通过所述流体供给器件(5)用所述流体供给，并沿其后缘(56)装备有至少一个 流体注入器(12),用于以薄层(58)沿所述排出口(14)下游的中央管道壁(3)注 入所述流体。
17. 权利要求15或16所述的装置，特征在于位于所述中空导流装置 下游的所述边缘(50)与位于所述排出口(14)下游的所述中央管道壁(13)之间 的距离(57)小于所述边缘(56)与所述圆形壁(2)之间的距离(60)的一半。
18. 权利要求l-17任意一项所述的装置，特征在于所述中央管道壁(3)在其两端中的至少 一端是喇p八形的，和其包括与所述喇叭形壁同心并处于 一定距离的用于所述流体除去的管(IO),和对着所述喇叭形壁的排出管，该 排出管独立地除去已被夹带入所述中央管道(7)和沿所述喇叭形壁通过离心力推动的所述固体颗粒(l 7)。
19. 权利要求l-18任意一项所述的装置，特征在于所述圆形反应室(6) 通过传输管线(91)连接至另一类似反应室，该传输管线(91)用于将所述固体 颗粒(17)从所述圆形反应室(6)向所述类似反应室传输，和其中入口位于接近 在用于供给所述固体颗粒的所述器件的相对侧上的所述圓形反应室(6)的圆 形壁(2)，和其中出口位于接近在用于从所述类似反应室中除去所述固体颗 粒的所述器件的相对侧上的所述类似反应室的所述中央管道(7)。
20. 权利要求l-19任意一项所述的装置，特征在于所述圓形反应室(6) 包括接近用于除去所述固体颗粒的所述器件侧的控制环(26),其外缘沿所述 圆形壁(2)延伸并固定在所述圆形壁(2)上，和其内缘与所述中央管道(7)的平 均距离高于所述中央管道(7)与所述圓形壁(2)之间平均距离的1/4,在所述旋 转流化床中悬浮的所述固体颗粒(17)必须进入位于所述内缘与所述中央管 道之间的空间以从所述控制环的一侧通向另 一侧。
21. 权利要求20所述的装置，特征在于所述控制环(26)包括位于对着 所述圆形壁(2)的至少一个通道(27),以将位于所述控制环(26)—侧的所述固 体颗粒(17)传输到另一侧，而不必通过位于所述内缘与所述中央管道(7)之间 的空间。
22. 权利要求1-21任意一项所述的装置，特征在于所述流体为气体 (100)，和其包括经所述中央管道(7)通过的液体注入器件，以将所述流体以 细滴(120)喷在所述流化床表面的至少部分上。
23. 权利要求l-22任意一项所述的装置，特征在于所述圓形反应室(6) 包含一组旋转或螺旋旋转片段，其外缘沿所述圆形壁(2)延伸并固定在所述 圆形壁(2)上，和其内缘与所述中央管道(7)的平均距离大于所述中央管道与 所述圆形壁(2)之间平均距离的1/4。
24. 权利要求1-23任意一项所述的装置，特征在于所述用于供给一种 或多种流体的器件包括进入用于脱除所述流体的管线的至少一个喷射器 (105)，和由此所述供给流体以非常高的速度注入，并在所述除去管线中除 去的流体混合，以再循环至所述圆形反应室(6)。
25. 权利要求l-24任意一项所述的装置，特征在于所述流化床的旋转 轴(OO，)与垂线成小于45。的角，和所述中央管道(7)通过所述圆形反应室(6) 的上侧，和在相对侧上一定距离处终止，所述中央管道(7)的横截面由上向 下逐渐减小。
26. 权利要求25所述的装置，所述圓形反应室(6)的平均半径由上向下 逐渐减小。
27. 权利要求l-26任意一项所述的装置，特征在于所述流化床的旋转 轴(OO，)与垂线成小于45。的角，和所述圆形反应室(6)包括将所述旋转流化 床分为数个环形部分的分割环(80),所述分割沐(80)的外侧沿所述圆形壁延 伸并固定在所述圆形壁上，和它们的内缘与所述中央管道(7)的平均距离大 于所述中央管道(7)与所述圆形壁(2)之间平均距离的1/4，在所述旋转流化床 中悬浮的所述固体颗粒(17)必须进入位于所述内缘与所述中央管道(7)之间 的空间，以/人所述分割环(80)之一的一侧通向另 一侧。
28. 权利要求27所述的装置，特征在于所述分割环(80)为中空的，并 通过所述供给器件用流体供给，所述流体沿所述环(80)的上表面在所述旋转 流化床的旋转方向上以连续层注入。
29. 权利要求27或28的装置，特征在于所述分割环(80)包括位于对着 所述圓形壁(2)的至少一个通道，以容许位于该分割环(80)上的所述固体颗粒 (17)向下流动，而不必通过位于所述内缘与所述中央管道(7)之间的空间。
30. 权利要求27-29任意一项所述的装置，特征在于所述分割环(80)为 旋转或螺旋旋转片段，其斜面为向上取向的。
31. 权利要求l-24任意一项所述的装置，特征在于所述流化床的旋转 轴(OO，)与垂线成大于45°的角，和所述排出口(14)位于所述圆形反应室(6) 的下部纵向部分一侧上。
32. 权利要求15-24任意一项所述的装置，特征在于所述流化床的旋转 轴(OO，)与垂线成大于45°的角，和所述导流装置的前缘(54)位于所述圓形反 应室(6)的下部纵向部分一侧上。
33. 权利要求l-32任意一项所述的装置，特征在于其包括用于将通过 用于除去所述流体的所述器件除去的所述流体再循环至用于供给所述流体 的所述器件的器件，所述再循环器件包括用于处理(102)所述再循环流体以 调节其温度和/或组成的器件。
34. 权利要求l-33任意一项所述的装置，特征在于所述中央管道(7)采 通过横向壁(115.1-115.3)横向分为部分(A。-D。)，该部分(A。-D。)连接到位于中 央管道(7)内的排出管(10),以独立地除去由所述中央管道(7)的所述部分流 出的流体和独立地将它们处理并再循环到所述圓形反应室(6)的对应部分或 其它部分中。
35. 权利要求34所述的装置，特征在于所述圓形反应室(6)通过固定在 所述圓形壁(2)与所述中央管道(7)之间的环形壁(116.1-116.3)分为与所述中 央管道的所述部分对应的环形部分，这些所述环形壁(116.1-116.3)包括对着 所述圆形壁的至少一个通道(117.1-117.3)，以使固体颗粒由一个所述环形部 分通向所述相邻环形部分，和所述环形壁或所述中央管道的横向壁包括位 于对着所述中央管道(7)或在所述中央管道(7)中的至少一个通道 (118.1-118.3)，以使所述流体由一个所述部分通向所述相邻部分。
36. 权利要求1-35任意一项所述的装置，特征在于其包括用于将通过们通过用于供给所述固体颗粒的所述器件再循环至所述圆形反应室(6)。
37. 权利要求36所述的装置，特征在于所述固体颗粒(17)为催化剂颗件。 、
38. —种在旋转流化床中悬浮的固体颗粒的催化聚合、干燥或其它处 理或通过所述旋转流化床的流体的催化转化的方法，特征在于其包括如下 步骤将流体以连续层注入圓形反应室(6)中，和经由通过或透入所述圓形 室的中央管道(7)在中央将它们除去，如权利要求1-32中任意一项所述，在 夹带处于产生至少三倍于重力的离心力的平均旋转速度的所述固体颗粒(17) 的流速和注入压力下。
39. 权利要求38所述的在旋转流化床中悬浮的固体颗粒的催化聚合、 干燥或其它处理或通过所述旋转流化床的流体的催化转化的方法，特征在 于其包括如权利要求33-35中任意一项所述的再循环所述流体的步骤。
40. 权利要求38或39所述的在旋转流化床中悬浮的固体颗粒的催化 聚合、干燥或其它处理或通过所述旋转流化床的流体的催化转化的方法， 特征在于其包括如权利要求36或37所述的再循环所述固体颗粒(17)的步 骤。
41. 权利要求38-40中任意一项所述的在旋转流化床中悬浮的固体颗粒 的催化聚合、干燥或其它处理或通过所述旋转流化床的流体的催化转化的 方法，特征在于其包括如下步骤将液体以细滴(12)喷到所述固体颗粒上， 和将浸渍或环绕所述颗粒的所述液体与通过所述旋转流化床的气态流体 (100)化学反应。
42. 权利要求1-37中任意一项所述装置在聚合方法中的用途。
43. 权利要求42所述用途，特征在于所述流体的至少一种包含a-烯烃。
44. 权利要求1-37中任意一项所述的装置在通过旋转流化床的流体或 流体混合物的催化转化方法中的用途，其中所述固体颗粒为催化剂。
45. 权利要求44所述的用途，特征在于所述流体或流体混合物包含烯 烃，和所述催化转化涉及改变所述烯烃的分子量分布。
46. 权利要求44所述的用途，特征在于所述流体或流体混合物包含乙 苯，和所述催化转化涉及其脱氢以将其转化为苯乙烯。
47. 权利要求46所述的用途，特征在于所述固体颗粒包含可与源自所 述脱氢的氢反应的组分，以降低其在流体或流体混合物中的浓度，这些所 述组分能够在所述圓形反应室外再生。
48. 权利要求1-37中任意一项所述装置在干燥所述固体颗粒或从所述 固体颗粒中提取挥发性组分的方法中的用途。
49. 权利要求1-37中任意一项所述装置在所述固体颗粒浸渍或涂覆的 方法中的用途。
50. 权利要求48或49所述的用途，特征在于所述固体颗粒为农业源 的颗粒、粉末或其它碎片。
全文摘要
本发明涉及用于在循环流化床中注入流体的连续层的装置，和固体颗粒的催化聚合、干燥或其它处理的方法，或流体催化转化的方法，其中分布在圆形反应室的固定圆形壁(2)周围的一系列注入器(12)沿所述壁注入一种或多种流体(13)的连续层方式，其驱动固体颗粒(17)以快速旋转运动的方式通过所述室，其中离心力将这些颗粒沿所述壁集中，从而形成在中央槽(3)周围循环的流化床，通过该中央槽将流体抽出。
文档编号B01J8/08GK101309745SQ200680042667
公开日2008年11月19日 申请日期2006年9月15日 优先权日2005年9月15日
发明者阿克塞尔·德布罗克维尔 申请人:阿克塞尔·德布罗克维尔