流体分布器及流化床反应器的制作方法

本发明涉及流化反应领域，具体地，涉及一种流体分布器及流化床反应器。

背景技术：

流体分布器属于流态化装置的基本部件，其主要作用是使进入流化床中心的流体沿床断面均匀分布，避免床层中出现死床区，同时它还能在停止操作时，支撑床中物料，使不致漏入预分布器或风箱中。流体分布器的结构设计是否合适，是流态化操作成败的关键。

流体分布器包括主管和支管，多个支管从主管上伸出，从而主管输送的气体经过支管喷出，从而可以在反应容器中形成多个喷射气流(或气液混合、气固混合流等)，使得反应容器中的反应物流态化。然而，支管竖直地延伸，其出口向上打开，反应容器中的固态物料容易落入支管中，特别是当反应容器中的床层停止操作时，支管中没有流体喷出，物料颗粒会经过支管的出口落入流体分布器中，造成主管和支管堵塞，需要付出大量的人力物力进行疏通，给生产带来了极大的不便。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种能够防止物料颗粒堵塞的流体分布器。

为了实现上述目的，本发明提供一种流体分布器，该流体分布器包括多个支管，该支管的管腔中设有导流杆和带状的螺旋叶片，所述导流杆沿所述支管的中心轴线延伸，所述螺旋叶片围绕所述导流杆沿轴向螺旋延伸，所述螺旋叶片的内侧边连接于所述导流杆的外周壁且外侧边贴合于所述支管的内壁面，以形成沿所述导流杆的轴向螺旋延伸的流体通道。

优选地，所述螺旋叶片的高度与直径的比为1：1～1.5：1，所述螺旋叶片的高度与螺旋间距之比为2：1～3：1。

优选地，所述螺旋叶片与所述支管出口的距离为10～15mm。

优选地，该流体分布器包括主管，多个所述支管从该主管的同一侧伸出。

优选地，所述主管连接有安装管，所述安装管与支管的管腔彼此对齐连通，所述安装管的出口可拆卸地安装有密封盖，所述导流杆插入所述安装管的管腔并连接于所述密封盖。

优选地，所述密封盖与所述安装管螺纹连接。

优选地，所述支管与所述主管的内径之比为1：5～1：7。

另外，本发明提供了一种流化床反应器，包括反应容器，其中，该流体床反应器还包括根据以上方案所述的流体分布器，所述流体分布器的支管向所述反应容器中输送反应流体。

优选地，所述流体分布器位于所述反应容器外部，所述支管连接于所述反应容器的底壁。

优选地，所述反应容器的底壁的开孔率为0.75-1％。

通过上述技术方案，在支管中设置的螺旋叶片形成螺旋延伸的流体通道，使得经过该流体通道的物料或流体需要不断地改变速度方向而旋转，产生了速度梯度，特别是螺旋叶片的上表面可以支撑托住物料，从而可以避免物料颗粒经过该螺旋叶片并进一步到达流体分布器内部。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是根据本发明的一种实施方式的流体分布器的结构示意图。

图2是螺旋叶片与导流杆的结构示意图。

附图标记说明

1 支管 2 导流杆

3 螺旋叶片 4 主管

5 密封盖 6 安装管

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

本发明提供了一种流体分布器，该流体分布器包括多个支管1，该支管1的管腔中设有导流杆2和带状的螺旋叶片3，所述导流杆2沿所述支管1的中心轴线延伸，所述螺旋叶片3围绕所述导流杆2沿轴向螺旋延伸，所述螺旋叶片3的内侧边连接于所述导流杆2的外周壁且外侧边贴合于所述支管1的内壁面，以形成沿所述导流杆2的轴向螺旋延伸的流体通道。也就是说，所述流体通道通过导流杆2的外周面、支管1的内壁面、螺旋叶片3的上表面和下表面共同围成。其中，螺旋叶片3与导流杆2可以焊接连接，当然也可以采用可拆卸的贴合方式，并且螺旋叶片3的边缘与导流杆2的外周壁为可拆卸的连接方式，螺旋叶片3的边缘与支管1的内周壁为可拆卸地贴合密封，也可以固定连接于支管1。

所述流体分布器可以通过支管1向流化床反应器中喷射注入高速流体，从而使反应容器中流态化，多个支管1可以连接于以下所提到的主管4，通过主管4向多个支管1提供流体。通过图1和图2可以看到的是，螺旋叶片3螺旋地延伸，形成围绕导流杆2轴向螺旋延伸的流体通道，在该流体通道中，流体通过时其速度在不断地变化，即在其中存在速度梯度，如果反应容器中的固态物料颗粒进入该流体通道，颗粒将进行螺旋运动，其速度较不断地降低，因此，具有轴向方向运动速度的颗粒很难从支管1的出口通过该流体通道，特别是螺旋叶片3的直径等于支管1的内径，其上表面可以向沿轴向进入支管1的颗粒提供支撑力，从而托住物料颗粒，避免物料颗粒通过螺旋叶片3而进一步地进入流体分布器内部。

具体地，所述螺旋叶片3的高度与直径的比为1：1～1.5：1，所述螺旋叶片3的高度与螺旋间距之比为2：1～3：1。其中，螺旋叶片3的直径以及导流杆2的直径可以共同确定所述流体通道的宽度尺寸；而螺旋间距为同一周向位置处，螺旋叶片之间的最小距离，其决定了所形成的流体通道的高度，当螺旋叶片3的高度与螺旋间距之比为2：1时，流体可以在流体通道中围绕导流杆流动旋转360度，如果继续增加旋转叶片3的高度与螺旋间距比，流体的旋转角度将进一步地增加，其速度衰减也会增加，这将同时影响输出流体的速度以及进入支管的固态颗粒的速度，因此需要合理地设计高度与螺旋间距之比，保证从支管1喷射出的气体保持较高的速度，而且可以避免颗粒堵塞支管1。

另外，所述螺旋叶片3与所述支管1出口的距离为10～15mm。螺旋叶片3形成的流体通道的出口大致平行于导流杆2的切线方向，即与导流杆2的轴向方向不一致，如果将螺旋叶片3设置在支管1的出口位置，从所述流体通道喷射出的流体将从支管1出口的边缘横向地喷出，而螺旋叶片3与支管1保持合适的距离，可以使得从所述流体通道喷射出的流体在支管1出口段的作用下改变方向而沿轴向喷射出来。

进一步地，该流体分布器包括主管4，多个所述支管1从该主管4的同一侧伸出。主管4可以为直管形式，也可以为弯管，多个支管1可以形成为直管并从主管4的同一侧伸出，从而通过支管1喷射出来的流体的速度方向相同，因此，可以将该流体分布器设置在流化床反应器的外部，多个支管1可以连接于反应容器的底壁而向反应容器中输送流体。

另外，所述主管4连接有安装管6，所述安装管6与支管1的管腔彼此对齐连通，所述安装管6的出口可拆卸地安装有密封盖5，所述导流杆2插入所述安装管6的管腔并连接于所述密封盖5。如上所述，螺旋叶片3与支管1为可拆卸地连接，导流杆2作为所述流体通道的构成部分，也可以起到支撑作用，打开密封盖5可以将导流杆2和螺旋叶片从支管1中取出，当然，这要求安装管6的内径不小于支管1的内径。在此结构中，安装管6为导流杆2和螺旋叶片3的支撑结构，并且作为它们的拆卸出口，因此根据不同的流化床反应情况，可以选择不同类型的螺旋叶片结构，例如高度与间距比不同的螺旋叶片以及位于不同轴向位置的螺旋叶片。

具体地，所述密封盖5与所述安装管6螺纹连接。当然，密封盖5与安装管6之间也可以通过卡扣结构连接，或者通过卡箍固定。在密封盖5与安装管6螺纹连接的情况下，密封盖5与安装管6的环形端面之间可以通过弹性密封垫，特别地，密封盖5的旋紧度可以调节，即调节螺旋叶片的轴向位置，在不同的旋转度下，密封盖5通过密封垫保持与安装管6的密封。

另外，所述支管1与所述主管4的内径之比为1：5～1：7。主管4的内径可以大于支管1的内径，保证主管4供应的流体可以更为充分地供应到每一个支管1中，另外，支管1的数量也可以保持在合适的范围内，多个支管1的截面面积之和一般不大于主管4的截面面积，然而，在引入螺旋叶片3的情况下，流体输出的速度与所形成的流体通道的截面面积相关，因此只要保证多个流体通道的截面面积之和不大于主管4的截面面积即可。

另外，本发明还提供了一种流化床反应器，包括反应容器，其中，该流体床反应器还包括根据以上方案所述的流体分布器，所述流体分布器的支管1向所述反应容器中输送反应流体。所述流体分布器的支管1以及主管4可以插入到反应容器的内部，当然也可以采用如下所述的位于反应容器外部的安装方式。

进一步地，所述流体分布器优选地位于所述反应容器外部，所述支管1连接于所述反应容器的底壁。位于所述反应容器外部的流体分布器可以不承受反应床层的重力作用，特别地，当反应容器中存在腐蚀性物料时，支管1和主管4等结构基本不同物料接触，可以避免物料腐蚀所述流体分布器，一方面避免物料的浪费，并且避免产生非目标产物，另一方面也可以避免所述流体分布器被腐蚀损坏。另外，反应容器中在一些情况下保持为高温环境，位于外部的流体分布器也可以免受高温的影响，从而避免密封、膨胀变形等。

另外，所述反应容器的底壁的开孔率为0.75-1％。此处，开孔率的定义为支管1连通于底壁形成的出气孔的总面积与底壁的面积之比，开孔率可以影响反应容器内部的流态化及输入气体的量，当然，由于增加了螺旋叶片3，支管1的出气量相对地减小，这一因素也就予以考虑。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。