具有内部再循环流化床的平推流反应器的制作方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2014年6月9日提交的美国临时专利申请no.62/009,486的优先权和权益，其内容通过引用方式并入本文。

本公开涉及平推流流化床反应器，并且具体地，涉及如下的反应器，其中产物区和进料区通过一个或多个底流堰分开，以允许材料从产物区到进料区的内部再循环。本公开还涉及使用这种反应器处理各种颗粒材料的方法。

背景技术：

流化床反应器通常包括部分填充有颗粒物质、诸如砂的处理室。该室的底部被穿孔以允许流化介质、诸如热气体被注射到室中，以流化和加热和/颗粒或与颗粒反应。待处理的颗粒物质通过入口被同时供应到流化床，并且与加热的和/或反应性颗粒和待加热的流化介质混合，并且任选地发生反应。

平推流反应器用于需要具有最小回混的反应条件的应用场合中。

目前使用的流化床反应器可以是复杂的，并且可包括多个反应器中的多个流化床、用于将处理过的物质从产物区再循环到进料区的外部回路。仍然需要提供比已知的反应器更低的设备成本和/或更低的操作成本的更简单的平推流流化床反应器。

技术实现要素：

在一个实施例中，提供了一种反应器，其包括：围闭中空室的外侧壁和底壁，所述中空室包括下部流化床区和上部干区(freeboardzone)；多个流化介质入口，其用于将至少一种流化介质注射到流化床区中，其中流化介质入口适于在流化床区中产生回旋的材料流；至少一个进料入口，其与流化床区连通；至少一个产物出口，其用于从室移除产物，其中至少一个产物出口与流化床区或干区连通；以及至少一个内部阻隔件，其位于中空室内部，并且至少部分地位于流化床区中，其中每个所述内部阻隔件被定位成面向所述回旋流的方向，并且每个所述阻隔件在所述流化床区内具有至少一个开口。

在一个实施例中，每个所述阻隔件具有在所述底壁上方间隔开的底部边缘，并且其中所述至少一个开口在所述底壁和所述阻隔件的底部边缘之间包括在所述流化床区内的底流开口。

在一个实施例中，外侧壁具有基本上圆筒形的形状，并且具有中心轴线。反应器可还包括基本上圆筒形的内侧壁，并且/或者所述阻隔件中的每个可包括从外侧壁朝向中心轴线径向延伸的平面的板。

在一个实施例中，反应器包括所述阻隔件中的一个，并且所述阻隔件位于所述进料入口和所述产物出口之间，以便防止进料入口与产物出口之间的流动短路。例如，进料入口和产物出口都设置在外侧壁中，并且与流化床区连通。

在一个实施例中，流化介质入口位于反应器的底壁中，或者流化介质入口位于反应器的外侧壁中，其与下部流化床区连通。例如，流化介质入口包括指向回旋的流体流的方向的气体和/或液体注射器。

在一个实施例中，每个所述阻隔件具有位于流化床区上方的顶部边缘。

在一个实施例中，反应器包括至少两个所述阻隔件，并且阻隔件延伸贯穿反应器的整个高度，以便将中空室分成至少两个区段，其中，除了通过阻隔件中每一个的至少一个开口提供相邻区段之间的连通之外，还通过阻隔件分离各区段。例如，所述分段的每一个中设置有所述多个流化入口的子组，并且各子组被配置成将不同的流化介质注射到中空室中，并且/或者区段中的每一个包括所述产物出口中的至少一个。

在一个实施例中，反应器包括颗粒干燥器，其中外侧壁具有基本上圆筒形的形状，并且具有中心轴线；多个流化介质入口位于底壁中；反应器包括一个所述进料入口，其包括用于待干燥的颗粒固体的入口；反应器包括所述产物出口中的第一产物出口和所述产物出口中的第二产物出口，其中第一产物出口包括用于与流化床区连通的干燥的颗粒固体的出口；并且第二产物出口包括与干区连通的气体出口；反应器包括位于进料入口和产物出口之间的一个所述阻隔件，并且其中阻隔件具有被定位成接近流化床区的顶部的顶部边缘。

在一个实施例中，提供了一种用于在颗粒干燥器中干燥湿颗粒固体的方法。该方法包括：将待干燥的所述湿颗粒固体供应到反应器的流化床区中的干燥颗粒的流化床，其中流化床处于升高的温度；将所述流化介质注射到流化床区中，其中流化介质包含热气体；当流化床从进料入口流朝向产物出口流动时，用所述热气体干燥湿颗粒固体；通过产物出口回收干燥的颗粒固体的第一部分；通过允许干燥的颗粒固体的第二部分流动通过所述至少一个开口以与通过所述进料入口进入室的待干燥的所述湿颗粒固体结合，使干燥的颗粒固体的第二部分再循环；以及从所述产物出口排放所述流化介质。

在一个实施例中，反应器包括生物质热解装置，其中：外侧壁具有基本上圆筒形的形状，并且具有中心轴线；所述反应器包括两个所述阻隔件，这两个所述阻隔件都延伸贯穿反应器的整个高度，以便将中空室分成用于生物质的热解的第一区段和用于任选地再加热流化床的第二区段，并且其中通过阻隔件的至少一个开口提供第一区段和第二区段之间的连通；多个流化介质入口位于底壁中，其中多个流化入口的第一子组设置在第一区段中，并且多个流化入口的第二子组设置在第二区段中；反应器包括一个所述进料入口，其包括用于生物质和任选惰性颗粒物质的入口，其中进料入口位于第一区段中；反应器包括第一所述产物出口，其包括用于生物碳的出口，其中用于生物碳的出口位于第二区段中，并且与流化床区连通；反应器包括第二所述产物出口，其包括与第一区段中的干区连通的用于第一废气的出口；并且反应器包括第三产物出口，其包括与第二区段中的干区连通的用于第二废气的出口。

在一个实施例中，提供了一种用于在生物质热解装置中的热解生物质的方法。该方法包括：通过生物质入口将所述生物质和任选的惰性颗粒物质供应到反应器的流化床区中的颗粒的流化床，其中流化床处于升高的温度；将第一所述流化介质注射到反应器的第一区段中的流化床区中，其中第一流化介质包含空气；从第一区段排放第一废气；使流化床从第一区段流动到第二区段；将第二所述流化介质注射到反应器的第二区段中的流化床区中，其中第二流化介质包含空气；通过产物出口回收生物炭颗粒的第一部分；通过允许热生物碳颗粒的第二部分流动通过至少一个开口以与通过所述进料入口进入室的所述生物质结合，使热生物碳颗粒的第二部分再循环，其任选地具有所述惰性颗粒物质；以及从所述第二区段排放所述第二废气。

在一个实施例中，反应器包括金矿焙烧装置，其中：外侧壁具有基本上圆筒形的形状，并且具有中心轴线；反应器包括两个所述阻隔件，两者都延伸贯穿反应器的整个高度，以便将中空室分成用于移除砷物质的第一区段和用于移除碳和硫的第二区段，并且其中通过阻隔件的至少一个开口提供第一区段和第二区段之间的连通；多个流化介质入口位于底壁中，其中所述多个流化入口的第一子组设置在第一区段中，并且所述多个流化入口的第二子组设置在第二区段中；反应器包括一个所述进料入口，其包括用于金的矿石和/或精矿石的入口，其中进料入口位于所述第一区段中；反应器包括第一所述产物出口，其包括用于煅烧产物的出口，其中用于煅烧产物的出口位于第二区段中，并且与流化床区连通；反应器包括第二所述产物出口，其包括与第一区段中的干区连通的用于第一废气的出口；并且反应器包括第三所述产物出口，其包括与第二区段中的干区连通的用于第二废气的出口。

在一个实施例中，提供了一种用于在金矿焙烧装置中焙烧金的矿石和/或精矿石的方法。该方法包括：通过进料入口将所述金的矿石和/或精矿石供应到反应器的流化床区中的颗粒流化床，其中流化床处于升高的温度；将第一所述流化介质注射到反应器的第一区段中的所述流化床区中，其中第一流化介质包含亚化学计量的空气或氮气；从所述第二产物出口排放所述第一废气，其中第一废气包含所述砷物质；使流化床从第一区段流动到第二区段；将第二所述流化介质注射到反应器的第二区段中的流化床区中，其中第二流化介质包含空气或氧气；通过产物出口回收热煅烧颗粒的第一部分；通过允许热煅烧颗粒的第二部分流动通过至少一个开口以与通过所述进料入口进入室的所述金的矿石和/或精矿石结合，使热煅烧颗粒的第二部分再循环；以及从第二区段排放所述第二废气，其中第二废气包含碳和硫的氧化物。

在一个实施例中，反应器包括催化反应器，其中：外侧壁具有基本上圆筒形的形状，并且具有中心轴线；所述反应器包括两个所述阻隔件，两者都延伸贯穿反应器的整个高度，以便将中空室分成用于在存在催化剂的情况下的催化反应的第一区段和用于催化剂的再生的第二区段，并且其中通过阻隔件的至少一个开口提供第一区段和第二区段之间的连通；多个流化介质入口位于底壁中，其中所述多个流化入口的第一子组设置在第一区段中，并且所述多个流化入口的第二子组设置在第二区段中；反应器包括一个所述进料入口，其包括用于固态、液态和/或气态形式的一种或多种反应物的入口，其中进料入口位于所述第一区段中；反应器包括第一所述产物出口，其包括用于所述催化反应的一种或多种产物的出口，其中第一产物出口位于第一区段中，并且与干区连通；反应器包括第二所述产物出口，其包括与第二区段中的干区连通的用于废气的出口。

在一个实施例中，提供了用于在催化反应器中进行催化反应的方法。该方法包括：通过进料入口将所述一种或多种反应物供应到反应器的流化床区中的颗粒的流化床，其中流化床处于升高的温度，并且包含所述催化剂；将第一所述流化介质注射到反应器的第一区段中的流化床区中，其中第一流化介质包含一种或多种反应物、空气和/或氮气；从所述第一产物出口排放所述催化反应的所述一种或多种产物；使流化床从第一区段流动到第二区段；将第二所述流化介质注射到反应器的第二区段中的流化床区中以再生催化剂，其中第二流化介质包含热空气；使包含热再生催化剂的流化床从第二区段流动到第一区段，以使包含再生催化剂的流化床与进入室的所述一种或多种反应物结合；以及从第二区段排放所述废气。

在一个实施例中，反应器包括需氧/厌氧生物反应器，其中：外侧壁具有基本上圆筒形的形状，并且具有中心轴线；反应器包括两个所述阻隔件，其将中空室分成包括厌氧区和缺氧区的第一区段，以及包括需氧区的第二区段，并且其中通过阻隔件的至少一个开口提供第一区段和第二区段之间的连通；多个流化介质入口位于底壁中，其中所述多个流化入口的第一子组设置在第一区段中，并且所述多个流化入口的第二子组设置在第二区段中；反应器包括一个所述进料入口，其包括用于废水的入口，其中进料入口位于所述第一区段中；反应器包括第一所述产物出口，其包括用于处理过的废水的出口，其中用于处理过的废水的出口位于第二区段中，并且与流化床区连通；反应器包括第一再循环回路，其用于使来自第一区段的废水的一部分再循环到流化入口的第一子组；并且反应器包括第二再循环回路，其用于将来自第二区段的处理过的废水的一部分再循环到流化入口的第二子组。

在一个实施例中，提供了一种用于在需氧/厌氧生物反应器中处理废水的方法。该方法包括：通过进料入口将所述废水供应到反应器的流化床区中的循环流体，其中循环流体包括反应性和悬浮的生物膜；任选地将第一所述流化介质注射到反应器的第一区段中的流化床区中，其中第一流化介质包括从所述第一区段再循环的所述废水的一部分；使流体从第一区段流动到第二区段；将第二所述流化介质注射到反应器的第二区段中的流化床区中，其中第二流化介质包括从所述第一区段再循环的所述废水和/或从所述第二区段再循环的所述处理过的废水，和/或空气或氧气，其中再生出充气生物膜；通过产物出口回收处理过的废水的第一部分；通过允许处理过的废水的第二部分流动通过所述至少一个开口以与通过所述进料入口进入室的所述废水结合，使处理过的废水的第二部分再循环；以及使包含充气的和再生的生物膜的流化床从第二区段流到第一区段，以使包含生物膜的流化床与通过所述进料入口进入室的所述废水结合。

附图说明

现在将参照附图仅以举例的方式来描述本发明，其中：

图1a和图1b是根据第一实施例的具有单个底流堰的平推流流化床反应器的侧面剖视图和顶部剖视图；

图2a和2b是根据第二实施例的具有两个底流堰的平推流流化床反应器的侧面剖视图和顶部剖视图；

图3是煤干燥应用场合中使用的平推流流化床反应器的示意图；

图4是砷焙烧应用场合中使用的平推流流化床反应器的示意图；

图5是生物质热解应用场合中使用的平推流流化床反应器的示意图；

图6是用作催化反应器的平推流流化床反应器的示意图；以及

图7是用作两阶段式需氧/厌氧生物反应器的平推流流化床反应器的示意图。

具体实施方式

下面是具一种平推流流化床反应器的详细描述，所述反应器具有一个或多个底流堰以分离产物区和进料区，并且允许材料从产物区到进料区的内部再循环。详细描述还涉及使用这种反应器处理各种颗粒材料的方法，例如在干燥应用场合、焙烧应用场合、热解/裂化应用场合、热功率/气化应用场合、化学应用场合和生物应用场合中。

图1a和图1b示出根据第一实施例的反应器10。反应器10包括外侧壁12、底壁14和顶部16。在底壁14上方，反应器10的内部包括中空室18，其包括下部流化床区20和上部干区22。

外侧壁12被成形为限定用于流化床循环的闭环形式的中空室18。侧壁12和/或室18可具有圆角，以便促进回旋流。侧壁12和/或室18在本文中有时被称为“基本上圆筒形”，意指它们近似垂直，并且具有圆形横截面形状，其中圆形横截面形状可以是具有圆角的圆形、椭圆形、跑道形、矩形或其它多边形形状等。外侧壁12还限定反应器10的中心垂直轴线y。

反应器10包括多个流化介质入口24，用于将至少一种流化介质注射到流化床区20中。这些入口24与流化床区20连通，并且可位于侧壁12的下部部分和/或底壁14中。在图1a和图1b中，流化介质入口24被布置成遍布整个底壁14，并且入口室26可设置在底壁14下方，流化介质可通过入口27被供应到所述底壁14中，并且流化介质通过入口24从所述底壁14被注射到流化床区20中。

流化介质入口24被布置成在室18内产生包括流化床的气态、液态和/或固态物质的回旋的材料流。尽管入口24在图1a中被示为包括简单的孔，但是应当理解，入口可包括面向回旋流方向的定向喷嘴或其它注射装置，并且这些注射装置可以例如包括定向的、高速、底床注射风口，以引起固体在循环流化床内的悬浮和循环。

在入口24位于侧壁中的情况下，它们可被布置成沿着侧壁12切向地引导流化介质。

反应器10还包括至少一个进料入口28，其可位于侧壁12的下部部分，与流化床区20连通。进料入口28提供到流化床中的待处理的气态、液态和/或固态材料的进给。在其中引入有进给材料的室18的区域有时被称为“进料区”30。

反应器10还包括用于从室18移除产物的至少一个产物出口32。本文使用的术语“产物”在广义上包括从室18中移除的所有气态、液态和/或固态材料，无论它们是反应产物、副产物、废气等。根据产物的性质，至少一个出口32可位于反应器10的侧壁12或顶部16中。例如，在产物包括固态和/或液体物质的情况下，反应器10将包括在侧壁12的下部部分中的产物出口32a，其与流化床区20连通。在产物包括包含废气的气态物质的情况下，反应器10将包括在顶部16中或在侧壁12的上部中的产物出口32b，其与干区22连通。在许多情况下，反应器10将包括与流化床区20连通的一个出口32a和与干区22连通的一个出口32b，并且这种配置如图1a和图1b中所示。

产物从其被移除的室18的区域在本文中有时被称为“产物区”33。

反应器10还包括至少一个内部阻隔件34，其位于室18内部，并且至少部分地位于流化床区20中。图1a和图1b的反应器10包括一个阻隔件34，其被定位在室18内，以便面向流化床的旋转流的方向。内部阻隔件34可以是平坦的板或挡板的形式，并且在侧壁具有大体上圆筒形形状的情况下，每个阻隔件34从侧壁12朝向反应器10的中心轴线y径向向内延伸。

阻隔件34具有至少一个开口36，流化床可流动通过该开口36。至少一个开口36位于阻隔件34的一部分中，所述阻隔件34位于流化床区20中，因此，在反应器10的使用期间，至少一个开口36将位于流化床内。该至少一个开口36可包括形成在阻隔件34中的多个离散的开口，或者可包括阻隔件34和侧壁12和/或底壁14之间的间隙。在所示的实施例中，阻隔件34具有底部边缘38，其在底壁14上方被间隔开，以在流化床区内提供单个开口36，该开口36在本文中有时被称为“底流开口”。在所示实施例中，阻隔件34的底部边缘38位于水平平面中，使得开口36的高度沿着其整个宽度是均匀的，尽管这在所有实施例中可不是必需的。此外，如图1b中所示，阻隔件34的外边缘可径向向外延伸到侧壁12，并且可固定到侧壁12，以便防止流化床围绕阻隔件34的外边缘的流动。

相对于阻隔件34的面积，至少一个开口36的面积是可变的，并且取决于具体应用。但是，在典型的情况下，阻隔件34的面积将大于至少一个开口36的面积。

阻隔件34的内边缘可被定位成接近反应器10的中心轴线y。在一些实施例中，反应器将包括内侧壁40，其也可具有以上关于外侧壁12和室18所述形状中的任何一个。例如，附图中所示的内侧壁为可变直径的圆筒形的近似形状。内侧壁40至少在流化床的顶部上方延伸，并且在一些实施例中可延伸贯穿反应器10的整个高度。因此，中空室18可具有贯穿其高度的至少一部分并且贯穿流化床区20的整个高度的环形水平横截面。

在其中反应器10包括内侧壁40的实施例中，阻隔件34可具有径向向内延伸到内侧壁40的内边缘，并且可固定到侧壁40，以防止流化床围绕阻隔件34的内边缘的流动。在反应器10没有内侧壁40的情况下，阻隔件34的内边缘可向内延伸到处于或接近中心轴线y的点。

阻隔件34还具有位于流化床区20上方的顶部边缘42，以基本上防止流化床在阻隔件34的顶部的上方流动。应当理解，流化床将类似于沸腾液体，并且在流化床的顶部将存在飞溅区。在一些实施例中，可期望将阻隔件34的顶部边缘42延伸到该飞溅区上方，以防止液态和/或固态材料经过顶部边缘34的上方。

在反应器10中，阻隔件34位于进料入口28和产物出口32a之间，并且将进料区30与产物区33分开。入口28、出口32a和阻隔件34的相对位置为，使得阻隔件34防止入口28和出口32a之间的流动短路，同时使流化床在入口28和出口32a之间的流动和反应的周向距离最大化。因此，入口28和出口32a可被定位成彼此靠近，并且被阻隔件34分开。

在操作中，流化介质通过底壁14进入室18，并且被引导成产生周向流。尽管所示的实施例示出通过底壁14进入反应器10的流化介质，但是应当理解，在一些情况下，可期望将流化介质通过外侧壁12注射，以作为通过底壁14的注射的替代或附加方式。例如，在生物反应器的情况下，其中反应性生物膜被支撑在液体介质中的相对重的颗粒上，优选可通过底壁14和侧壁12注射流化介质。

与流化介质的注射的同时，通过进料入口28将进给材料进给到室18的进料区30中，进料材料包括液态和/或固态材料，其悬浮在流化床中，并且流向入口，同时在流化床内转化成一种或多种产物。包括液态和/或固态材料的产物的一部分将通过与流化床区20连通的产物出口32a从室18中排出，同时产物的一部分将通过阻隔件34的底流开口36由流化床承载到进料区30，在那里，附加的进给材料被添加到流化床。同时，可包括废气的气态产物进入干区22，并且通过与干区22连通的产物出口32b排出。

因此，图1a和图1b中的反应器10提供产物的受控部分从产物区33到进料区30再循环或重复循环。产物的一部分的这种“内部再循环”消除了对外部再循环回路的需要，由此产物的一部分通过出口28从产物区33被移除，并随后被重新引入进料区30。产物的一部分的受控再循环还向进料区30提供加热的和/或反应性颗粒材料，以向通过进料入口28进入室18的材料供应热和/或催化。这可以允许减少或消除作为进入的进给材料的热和/或催化剂源的砂或其它颗粒材料的外部加热和/或再生和循环。

图2a和图2b示出根据第二实施例的反应器100。反应器100包括许多与反应器10相同的元件，并且反应器100的类似元件由相同的附图标记标识，并且上述描述同样适用于这些元件。下面描述将集中在反应器10和反应器100之间的区别。

反应器100和反应器10之间的主要区别在于反应器100包括两个阻隔件34，在图2b中标记为34a和34b。此外，与第一实施例相反，阻隔件34a和34b延伸贯穿反应器的整个高度，以便将中空室18分成两个区段，其在本文也称为进料区30和产物区33。在第二实施例中，阻隔件34a和34b不仅分隔流化床区20，而且分隔干区22，同时通过阻隔件34a和阻隔件34b的底流开口36提供进料区30和产物区33之间的唯一连通。阻隔件34a和阻隔件34b在图2b中被示为分开约180度，但是应当理解，阻隔件34a和阻隔件34b之间的周向间隔的量可以是可变的。此外，在一些实施例中，可期望提供具有多于两个阻隔件34的反应器。

来自反应器100中的产物区33的进料区30之间的分离允许在具有单个流化床的单个反应器中进给材料的多阶段处理。这消除了对用于处理的每个阶段的单独反应器的需要。

在一些实施例中，两个阶段可需要使用不同的流化介质。因此，流化介质入口28可被分成两个子组，设置入口28的一个子组以将第一流化介质进给到进料区30中，并且设置入口28的另一个子组以将第二流化介质进给到产物区33中。另外，进料区30和产物区33的分离需要在所述区30,33的每个中设置至少一个产物出口32。通常，进料区30和产物区33将各自包括与干区20连通的气态产物出口32b，32c，而产物区33可设置有用于与产物区33连通的液态和/或固态产物的产物出口32a。

因此，反应器100的配置提供了产物的受控部分从产物区33到进料区30的受控再循环。如在反应器10中，产物的一部分的内部再循环消除了对外部再循环回路的需要，并且还可允许减少或消除作为用于进入的进给材料的热源的砂或其它颗粒材料的外部加热和输入。另外，如上所述，反应器100提供了允许在单个反应器中进给材料的多阶段处理的附加益处。

现在下面参考图3-7描述结合了反应器10和100的特征的反应器的具体应用。

图3-煤干燥

无烟煤和烟煤从10-15重量％的水分含量到小于2％的值的干燥对于许多冶金操作是重要的。目前用于干燥煤的技术包括旋转百叶窗干燥器和振动流化床干燥器。图3中示出了具有反应器10的配置的煤干燥器，其中湿煤通过进料入口28被供应到流化床，并且干煤通过出口32a从流化床中排出。通过底壁14注射的流化介质包括预热的空气或再循环的惰性气体。

干煤的一部分通过阻隔件34的底流开口36从产物区在内部再循环到进料区。因此，干煤用作床材料，湿材料被进给至该床材料。这消除了湿进给材料的去流化的问题，而该问题在目前阻止采用平推流型的流化床。与旋转百叶窗干燥器相比，在流化床中优异的气体/固体混合提供了改进的燃料效率，并且与旋转百叶窗和振动流化床干燥器相比，干燥器的简单结构应当提供成本和维护优势。

应当理解，基本上相同的工艺和装置可应用于干燥其它颗粒物质，诸如木材或塑料的湿颗粒。

图4-砷(金矿石)焙烧

两阶段焙烧是预处理含砷耐火金矿石的常用方法。硫和碳最多被移除(氧化)以允许得到金，并且防止碳的预浸。在氧化期间，砷可形成砷酸铁并包封金(导致较低的au回收率)，因此必须首先在还原/中性焙烧中被移除，移除的砷物质包括砷和/或挥发性砷化合物。

具有反应器100的配置的焙烧装置在图4中示出，其中金矿石和/或金的精矿石通过进料入口28被供应到流化床，并且经历两阶段处理，第一阶段为还原(吸热)，而第二阶段为氧化(放热)。用于第一阶段的流化介质包含亚化学计量的空气或氮气，而用于第二阶段的流化介质包含空气或氧气。

产物是氧化的煅烧物，其通过出口32a从流化床排出。氧化的煅烧物的一部分通过阻隔件34b的底流开口36在内部再循环回到进料区30，以用作用于还原阶段的热源。

平推流允许在单个反应器中在不同点发生两个阶段(氧化和还原)，并且由于有限的回混可允许较低的s，as和c水平。另外，对第二流化床的消除预期提供较低的资本成本，并且还原阶段中的燃料消耗的减少预期了操作成本的降低。

图5-生物质热解

木炭/生物碳具有许多工业用途，并且可通过在包含含砂流化床的反应器中热解生物质来生产。

具有反应器100的配置的热解装置在图5中示出，其中生物质通过进料入口28被供应到流化床，任选地与惰性颗粒物质、诸如砂组合，并且经历两阶段处理，第一阶段为热解，第二阶段包括再加热流化床。用于第一阶段的流化介质包含预热的空气或氮气，用于第二阶段的流化介质包含空气。

产物是生物炭，其通过出口32a从流化床排出。热生物碳的一部分在内部再循环回到进料区，用作热解阶段的热源，并且帮助进给材料的流化。

类似的反应器配置可用于各种热解/裂化应用，包括由生物质生产活性炭，以及通过流化焦化或流化催化裂化对重油进行改质。

图6-催化反应器

具有反应器100的配置的催化反应器在图6中示出，其中一种或多种气态、液态和/或固态化学反应物通过进料入口28和/或通过底壁14被供应到流化床，以经历两阶段处理，第一阶段为催化反应，并且第二阶段为催化剂的再生。将独立的流化介质供应到每个阶段，流化介质的组成取决于在反应器100中进行的具体工艺。例如，供应到第一阶段的流化介质可包含一种或多种反应物、氮气、空气等，而供应到第二阶段的流化介质可包含空气。

在图6的反应器100中没有显示产物出口32a。但是，应当理解，反应器100可包括至少一个产物出口32b或32c，其与干区22连通，如图2a中所示。尽管未示出，但是应当理解，可期望提供与流化床区连通的产物出口32a，用于移除产物和/或移除中毒的催化剂。还将理解，可通过入口28添加新鲜的催化剂。

类似的反应器配置可用于各种化学应用，包括丁烷和/或丙烷的脱氢，由丁烷生产马来酸酐，以及生产3,4-乙烯二氧噻吩。

图7-需氧/厌氧生物反应器

最近在美国专利no.7,261,811中已经提出了使用用于对废水进行生物处理(c、p和n移除)的两阶段再循环流化床工艺。该工艺包括在两个流化床(厌氧区和需氧区)之间用生物膜再循环固体，并且使用两个反应器，在它们之间有固体转移，固体包括具有反应性生物膜涂层的悬浮颗粒物质。用作流化剂的液体被再循环并经过多次通过。

具有反应器100的配置的需氧/厌氧生物反应器在图7中示出，其中原始废水通过进料入口28被供应到流化床并经历两阶段处理，第一阶段包括缺氧区，并且第二阶段包括需氧区，在第二阶段中生物膜被充气和再生。包含再生生物膜的流化床然后从需氧区被再循环到缺氧区。用于第一阶段的流化介质包括废水，并且用于第二阶段的流化介质包括来自第一阶段的部分处理的废水，具有空气和/或氧气。

产物是处理过的废水，其通过出口32从流化床中排出。具有充气和再生的生物膜的处理过的废水的一部分通过阻隔件34b的底流开口36在内部再循环回到进料区，以与通过入口28进入室18的废水结合。

另外，如图7中所示，处理过的废水的一部分可被再循环回到第二阶段，而在缺氧区中处理过的废水的一部分可被再循环回到需氧区和/或缺氧区。

尽管已经参考某些具体实施例描述了本发明，但是本发明不限于此。相反，本发明包括可落入下面的权利要求的范围内的所有实施例。