專利名稱：用于相繼的圓柱形腔室中的旋轉流化床的裝置和方法
用于相繼的圓柱形腔室中的旋轉流化床的裝置和方法本發明涉及一種具有處于相繼的圓柱形腔室中的旋轉流化床的裝置， 該裝置用于通過流體或流體混合物對懸浮于所述旋轉流化床中的固態顆粒 物進行催化聚合、干燥、浸滲或其它處理，或者用于對通過這些旋轉流化 床的由從一個圓柱形腔室流向另一個圓柱形腔室的固體催化劑顆粒構成的 流體或流體混合物進行裂化、脫氫或其它催化轉化。固體顆粒物懸浮于流體中由此形成^皮該流體穿過的流化床的方法已廣 為人知。將這種流體切向噴射到圓柱形反應器的側壁上時，其部分動能可 傳遞給固體顆粒物以使固體顆粒物旋轉運動，如果所傳遞的能量足夠大， 這種旋轉運動將產生沿反應器壁保持固體顆粒物的離心力，由此形成旋轉 流化床，如果反應器呈立式，流化床的表面大致為倒置截頭圓錐形。這種方法是本發明人于2004年4月14日提交的比利時專利申請No.2004鹿6 的主題。但是，將流體射流以高速噴入大的反應器中時，根據噴射所處的條件， 由于流體射流擴張其迅速減速。因此在流體的密度比顆粒物密度低得多時， 需要非常高的流速以將動量傳遞給固體顆粒物而產生足夠的離心力，并且 用于排出通過流化床之后的流體的部件將很龐大且限制了反應器的高度或 長度。在本發明中，圓柱形反應器通過一連串緊貼其側壁固定的中空圓盤或 扁圓柱體被分成相繼的圓柱形腔室。這些中空圓盤包括位于它們的中央處、 以吸入通過每個腔室的流體并使之快速旋轉的開口和位于它們的側壁中、 以將流體排出反應器的開口 。這些中空圓盤形成有適當輪廓形狀的通道以 便能使懸浮在流體中的固體顆粒物快速旋轉，從一個圓柱形腔室流向另一 圓柱形腔室。在本發明中，使流體或流體混合物沿反應器的圓柱形壁通常作為薄層 (thin films )地切向噴射，并且在旋轉的同時從反應器的側壁朝其中央徑向 橫穿該反應器，流體從那里經由中空圓盤中的中央開口被排出。盡管這些 圓柱形腔室之間存在有 一 些細微的壓力差，流體的噴射速度及其流速足以
使旋轉于旋轉流化床中的懸浮固體顆粒物的速度產生能使它們與中空圓盤 的中央開口分離由此排出流體的離心力，并使得它們能夠從一個圓柱形腔 室通過中空圓盤中的通道轉移到另一圓柱形腔室。在本發明中，流體由一或多個處于反應器外側的分配器提供，以便將 它們適當地分配給位于各圓柱形腔室中的噴射器。然后通過一或多臺風扇 或壓縮機借助中空圓盤將該流體排出，這些風扇或壓縮機抽吸流體使之流 過位于反應器外側并相互連接的一或多個收集器，以便調節各圓柱形腔室 中的壓力。然后對流體進行如冷卻或加熱之類的適當處理之后，使流體通 過所述分配器或其它分配器再循環而進入同一圓柱形腔室或下一個圓柱形 腔室。可使流體多次循環流動到同 一 圓柱形腔室或流向隨后的圓柱形腔室。由于固體顆粒物的旋轉速度和穿過這些中空圓盤的通道的輪廓形狀， 通常將固體顆粒物從反應器的一端引入，然后從一個圓柱形腔室傳送到另 一圓柱形腔室。通常使它們從反應器的相反端排出。可在反應器外側設置 固體顆粒物再循環部件。為了改善流體和固體顆粒物之間的能量傳遞效率，本發明可包括具有 適當輪廓形狀并靠近流體噴射器安置的偏轉器，使流體能與限定量的固體 顆粒物混合并導引流體，以便在流體將其大部分動能傳遞給這些固體顆粒 物之前防止或減少流體在反應器中擴張。該裝置適用于使用比固體顆粒物 輕得多的流體并適用于以高速將流體噴射到大反應器中，而不會由于其在 反應器中擴張而喪失其大部分動能。在本發明人于與本申請同一日提交的 比利時專利申請中描述了這種裝置。本發明可以包括多組螺旋回轉部分或橫向翅片，它們傾斜或螺旋盤繞 并沿所述圓柱形腔室的圓柱形壁固定，從而利用固體顆粒物的部分旋轉動 能使其沿該壁上升，以便降低流化床的頂部和底部之間的厚度差。本裝置 能增大圓柱形腔室的高度，而不增加流化床基底處的厚度。在本發明人于2004年8月14日提交的比利時專利申請No.2004/0186中描述了這種裝置。 反應器可以呈臥式。在這種情況中，噴入反射器中的流體的速度及其 流量應足以使流化床的旋轉速度能產生足夠的離心力而使流化床在反應器 上部中的厚度接近反應器下部中的厚度，而且一般設在中空圓盤的中央的 開口可以略向下偏置，最好使它們相對于流化床的大致呈圓柱形的表面處于中心位置。
本方法可用來增大固體顆粒物和流體之間的速度差，由于離心力所以 不會降低流化床的密度，因此可改善它們之間的接觸和傳熱。本發明還用來明顯增加通過流化床的流體量(volume of fluid)，借此可明顯降低流體 在流化床中的駐留時間。可將反應器劃分成一些相繼的僅由小通道相互連接并用來傳送由少量 流體攜帶的固體顆粒物的圓柱形腔室，使固體顆粒物能由環路中再循環的 不同流體傳送。這使本方法在若需使用的流體組分從一個圓柱形腔室到另 一圓柱形腔室明顯不同時特別有利。本方法可根據圓柱形腔室之間的通道尺寸使顆粒物在反應器中的駐留 時間縮短或延長，且對流化床轉動的阻力可以較小，因為流體以薄層形式 沿反應器側壁噴射降低了固體顆粒物相對于該壁的摩擦。本方法在流體的流動量(volume of fluid flowing)非常大時尤為有利， 因為利用中空圓盤從中央排出流體的部件能夠以最小的阻力實現非常高的 流體流量，并且由于流體分配器和收集器位于反應器外側，所以它們的直 徑可以較大，而不至于減小反應器內側可用于流化床的空間。本方法在反應器中的壓力低于大氣壓時也尤為有利，因為中空圓盤能 夠支撐反應器的圓柱形壁，由此使之能夠具有被縱向切割以形成能夠從中 噴射流體的狹縫的薄壁或者便于拆卸的壁。另外，分配器、收集器和反應 器可以形成可方便輸送的緊湊組件。因此，本方法可使重量輕、緊湊、可運輸且為高效的單元結構例如用 于干燥谷粒。該方法還適用于在低壓下對流體進行催化改性，例如，為高 吸熱反應、需要進行中間加熱和催化劑再生的輕烯烴裂化或乙苯的脫氫。 本發明還能適用于對懸浮在具有不同組分的 一 系列活性流體中的顆粒物進 行催化、雙峰(bimodal )或多峰共聚作用(multimodal copolymerization )。
圖1的示意圖示出了立式圓柱形反應器的橫截面，圖中可以看出在其 圓柱形對稱軸線(2)的每一側上的圓柱形側壁(1)的橫截面。可以看出 具有中空截面(3)的一連串中空圓盤將反應器分成從Z1到Z3的相繼的圓 柱形腔室或區域。流體(4)由分配器(5)輸送給圍繞反應器分布并與一 些噴射器組(7)連接的一些管組(6)，這些噴射器組分布于反應器內側 并被設計成通常以薄層的形式、水平地且相對于反應器壁切向即與圖面垂 直地將流體噴射到反應器壁上。流體在轉動的同時通過含有以黑點表示的
懸浮固體顆粒物的流化床。由箭頭(8)表示的流體以徑向速度接近反應器 的中央，該徑向速度的量級低于流體的旋轉速度。流體通過流化床的被示出的橫截面(9)的大致呈錐形的表面之后，流體(10)進入中空圓盤(3)的中央開口，這些開口的頂上蓋著管(11)以防止停止#:作期間固體顆粒物進入開口中，并且圍繞其中央開口可被擴大(12)以便于流體進入。然 后，流體(13)通過中空圓盤側緣的開口 ( 14)經由圍繞反應器分布的管 組(16)朝與風扇或壓縮機(18)連接的收集器(17)流出，這些開口可 以在這些開口 (14)周圍擴大(15)以便于流體流出，風扇或壓縮機將流 體吸出使之在(19)中進行適當處理之后通過圍繞反應器分布并給反應器 的下部供料的一組管(6)和噴射器(7)流過分配器的下部(5.1)而再循 環。流體在(20)處排出之前可以通過風扇或壓縮機(18.1 )多次再循環流 過收集器的下部(17.1 )。流體再循環的平均次數約等于風扇(18 )和(18.1 ) 的容積比。應注意的是，流體噴射速度受由每個區域中的流化床重量所產生的流 體靜壓的影響。為了避免在每個區域的基底和頂部之間流體噴射速度和流 量的差異過大，可使用于從中噴射流體的狹縫(7)具有適當的輪廓形狀， 如用梯形形狀表示的那樣，并可使它們配備有適當分布的阻擋部分，以降 低在其上部中的噴射速度。也可以使用控制閥(22)來調節噴射在圓柱形 腔室的不同水平高度(level)處的流體(23)的速度和比例。控制閥(24) 還可調節流體(20)的出口流量。可借助于適當的手段例如重力、螺桿或流體噴射通過管(26)將固體 顆粒物(25)引入反應器的底部。由于反應器由中空圓盤分成從Zl至Z3 的幾個圓柱形腔室，所以固體顆粒物可通過^^皮布置成通過中空圓盤的通道 (27)從一個腔室上升至下一腔室。利用適當的構件可使固體顆粒物在反 應器的頂部處即在(29)處經管(30)從最后的圓柱形腔室Z3排出。例如 在每個腔室的底部可以設有其它出口 (30.1)以將反應器迅速排空。被傳送的顆粒物量與這些顆粒物的旋轉速度有關，該旋轉速度必須足 夠大以克服位于通道上方的流化床的流體靜壓。因此，借助于使用控制閥 (22 )增大圓柱形腔室頂部處噴射出的流體的比例和速度可增加噴射到該 腔室頂部中的能量，借此也可增加固體顆粒物的旋轉速度，因此增加其傳 給上部區域的量。可通過利用每個腔室的流化床的表面水平高度(surfacelevel)的檢測器伺服控制這些閥門，從而可以使這些表面穩定于通道和中 空圓盤的中央入口之間。借此可使這些通道位于緊靠顆粒物濃度最高的反 應器側壁之處，由此可降低夾雜這些固體顆粒物的流體量。從一個區域傳送給另一區域的固體顆粒物量也可根據這些通道是否更 多或更少地浸沒在下部圓柱形腔室的流化床中而變化，這可使沿這些通道 在每個圓柱形腔室的頂部處的流化床表面穩定。由此，在平衡狀態下，流 化床可以根據這些通道離反應器的側緣的距離增厚或減薄。反應器可以通過位于每個區域底部處的側面出口排干，并且通過充注 下部圓柱形腔室期間切斷經過上部未充注的圓柱形腔室的管(6)供給的流 體能開始從底部充注，以防止大部分流體通過這些排空的腔室。如果固體 顆粒物的尺寸和性質允許的話，也可通過再循環的流體供給管來完成，或 者如果每個中空圓盤的至少一條通道的取向允許的話，可通過頂部來完成。離開噴射器的薄流體層趨向于非常迅速地變寬，因此在將足夠的旋轉 動能傳遞給固體顆粒物之前速度減慢。為了避免這種情況出現，可以在噴 射器出口附近與反應器的側壁大致平行地固定具有適當輪廓形狀的側面偏 轉器，以使限定量的固體顆粒物與噴射到位于這些側面偏轉器和反應器壁 之間的空間或通道中的流體混合。這些側面偏轉器可防止流體在將其大部 分動能傳遞給固體顆粒物之前在這些空間或通路中出現流體擴張并因此減 速，這些空間或通路必須具有與這些目的相適應的輪廓形狀和長度。圖2示出了反應器的橫截面，以顯示出流體的噴射模式。該圖示出了 具有半徑(33)的與圖面垂直并沿反應器的側壁(1)的橫截面延伸的側面 偏轉器(32)的橫截面，以便用該側壁限定通常為先匯聚后發散的空間或 通路，通過管或噴嘴(6)噴射出的由箭頭(4)所示的具有寬度(34)的 流體必須通過這些空間或通路。該圖還顯示出具有半徑(35)的流化床(9) 的表面的圓形橫截面。固體顆粒物由小箭頭(37)表示，所示出的是它們 的4亍進方向。在該圖中，未示出的通向中空圓盤的那些進出管通過與圖面垂直的中 央偏轉器連接，這些偏轉器具有橫截面(38)、彎曲部分(39)、限定出 的狹縫，流體(10)通過這些狹縫吸進中空圓盤的中央開口 ，以便使流體 與顆粒物更理想地分離。由箭頭(41)表示的固體顆粒物的集中流通過位于噴射器(6)的壁和
側面偏轉器(32)之間的具有寬度(42)的進出通道或通路以大約為反應 器中的固體顆粒物的平均旋轉速度的速度進入通常為先匯聚后發散的這些 空間或通路。這些固體顆粒物的集中流在與噴射流混合時在位于反應器壁 (1)和側面偏轉器(32)之間的這些空間或通路中被稀釋，將其大部分動 能傳遞給固體顆粒物，由此增大了固體顆粒物的動量。然后，所述固體顆 粒物與流化床的其它固體顆粒物混合，而向其它固體顆粒物提供所需要的 動量。在圖2中，這些空間或通路首先匯聚以達到最小寬度(43),然后發 散以到達出口寬度(44)。當然，它們也可具有恒定寬度。在這種情況中， 當固體顆粒物和帶有固體顆粒物的所述流體加速時所述流體減速。 一般來 說，這些空間或通路的尺寸應根據操作條件和動能傳遞對象來限定。作為反應器的圓柱形腔室中的高度的函數還需要考慮沿反應器的圓柱 形表面的流化床的流體靜壓的減小。由于沿該壁的流體靜壓差，所以離開 噴射器的流體在與固體顆粒物混合之前沿反應器壁上升。為了避免出現這 種情況，與反應器的圓柱形壁垂直的例如象一些環一樣的橫向偏轉器可劃 分由翅片和反應器的側壁所界定的空間，以便沿通常為水平或傾斜向上的 期望方向引導流體和顆粒物，直到流體與顆粒物混合為止，如圖3所示。圖3為反應器的一塊側壁(1 )的軸測投影圖，用于更好地觀察流體噴 射器(7)的實例，這些流體噴射器的側面偏轉器(32)和環(46)用作防 止流體沿反應器壁上升的橫向偏轉器。該圖中還用虛線示出了位于噴射器 的側壁后面的流體供給管(6)的入口，用交叉陰影線示出圖前部處的噴射 器出口 (7)的橫截面。箭頭(4)和(41 )分別表示進入或離開反應器的 側面偏轉器(32)和側壁(1)之間的匯聚和發散空間的流體和固體顆粒物 ;危的方向。由寬環(46)顯示出的橫向偏轉器可以呈中空狀，從而形成多種圓形 噴嘴，并可通過一或多根供給管與反應器的外部連接，以將流體分配給沿 它們設置的一連串噴射器，從而減少為了給噴射器供料所需的穿過反應器 壁的管數量，這對于反應器中壓力較高的情況是理想的。這些橫向偏轉器也可以是一連串在每個圓柱形腔室內側形成的連續或 不連續的向上盤繞的螺旋回轉部分，或者它們可以是在所述腔室的相同水 平高度的同一處或幾處成群的螺旋回轉部分或橫向翅片的一連串的小部
分，回轉部分或翅片的一個小部分的上緣懸垂在下一小部分的下緣上，以 使固體顆粒物沿反應器壁上升，借此減小反應器的各圓柱形腔室的頂部和 底部之間的流化床厚度差以及沿該壁的壓力差。
圖4為圓柱形腔室的半個橫截面的投影圖，其中相繼的四分之一螺旋 回轉部分(46)或者形成構成于腔室內側的三個回轉部分的一個連續螺旋， 或者形成三組位于腔室的相同水平高度處并使彼此達到90度間隔的四個螺 旋回轉部分，回轉部分的一個四分之一部分的上緣懸垂在下一個的下緣上 方。該圖示出了中空圓盤(3)的橫截面，流體(4)的供給管(6)的橫 截面，在(12)處加寬并通過中央偏轉器(38)連接的中空圓盤的入口管 (11)的橫截面，其中可以看到橫截面(49);分別表示從噴射器(7)流 出的流體流(8)、通過由中央偏轉器(38)界定的狹縫流入中央管(11) 的流體流(10)、以及朝反應器的出口管(16)徑向通過中空圓盤(3)的 徑向流(13)的箭頭(8) 、 (10)和(13);用于將顆粒物從一個區域傳 送給另一區域的通道(27)、側面偏轉器(32)、流體噴射器(7)及其在 圖前部乂人底部向上形成由四分之一螺旋回轉部分(46)分開的連續組的沖黃 截面。
圖5示出了通道(27)的橫截面。它顯示出形成中空圓盤的兩塊平行 板的橫截面(3)及其內部空間(50),流體徑向地即與圖面垂直地通過該 內部空間以離開反應器。固體顆粒物由沿箭頭(51)的方向移動的黑點顯 示出。固體顆粒物通過沿通道的傾斜壁(52)延伸的中空圓盤。借助于在 中空圓盤的每一側上的偏轉器(53)使固體顆粒物拖長，以便于顆粒物從 底部向上沿其旋轉速度方向傳送。這些偏轉器(53)可以通過顯示出其橫 截面(46)的螺旋部分延長，以便于固體顆粒物的向上運動。
圖6為與圖4所示類似的固體顆粒物沿圓柱形腔室的半縱向區段橫向 流動的圖，但沒有側面和中央偏轉器。可以分辨出反應器壁的橫截面(1), 反應器的圓柱形對稱軸線(2)、在橫截面(7)的噴射器中的流體(4)的 供給管(6)、沿圓柱形腔室的側壁的四分之一螺旋回轉部分的起始部分的 區段(46),在該圖的圖前部中這些區段位于圓柱形腔室的四分之一部分 中的四分之一螺旋回轉部分的端部的區,殳(46.1)下方。
與圖面垂直地噴入圓柱形腔室的流體(4)通過區l爻(9)的流化床表 面，并進入(10)中空圓盤(3)的入口管(11 ),從該處通過出口管(16)
吸出流體。與圖面垂直的旋轉速度的數量級大于橫穿速度的固體顆粒物經下部通道(27e)以流量Fe進入圓柱形腔室，并經上部通道(27s )以流量 Fs離開圓柱形腔室。如果流量Fs大于入口流量Fe，則腔室逐漸排空其固體 顆粒物，且流化床的表面接近其側壁，由此自動減小出口流量Fs。調節流 化床的水平高度的另 一種方式為伺服控制腔室上部中的流體朝向顆粒物檢 測器的噴射流量，可沿中空圓盤的下壁設置顆粒物檢測器并根據流化床表 面的位置增大或減小此流量，由此增大或減小固體顆粒物的旋轉速度，進 而增大或減小經該通道(27s)傳送的固體顆粒物量。在圓柱形腔室內側的流化床中旋轉的固體顆粒物以由向上箭頭表示的 流量Fp由多組四分之一螺旋回轉部分向上推。如果該流量大于出口流量Fs, 則它們必須以流量F，p=Fp-Fs回落到螺旋回轉部分和管(11 )之間的空間中， 而離心力將它們保持在流化床中，流化床的表面圍繞螺旋回轉部分起伏。 這些回轉部分由于支撐位于它們上方的流化床的重量在其下表面和其上表面之間承受壓力差，這可用來減小在圓柱形腔室的頂部和底部之間的壓力 差。借此，它們可用于減小圓柱形腔室的底部和頂部之間的流化床厚度差， 從而增加其高度。在圓柱形腔室的底部和頂部之間的壓力差根據流體的噴射高度將可1起 流體噴射速度差。這些差異導致固體顆粒物的旋轉速度差。此外，在中空 圓盤的兩側之間、更具體地說在通過這些中空圓盤的通道的入口和出口之 間的壓力差以及摩擦力使從 一 個腔室傳送給另 一 個腔室的固體顆粒物減 速，由此降低了下 一個圓柱形腔室底部中的固體顆粒物的旋轉速度。固體顆粒物的旋轉速度減慢由此在圓柱形腔室的底部中的離心力降低 將造成沿側壁的壓力稍微減小和流化床厚度稍微增大，由此減小其表面的 斜度，這取決于離心力與重力的比值。壓力和斜度方面的這些差異產生內 部流，該內部流趨向于減小這些差異，并如向下箭頭Fi所示那樣沿側壁向 下引導，然后如向上箭頭Fi所示那樣向上靠近流化床的表面導引。同樣，固體顆粒物在摩擦作用下減速，并在沿螺旋回轉部分的上部表 面上升的同時其勢能增大，由此在螺旋回轉部分的所述組之間產生相同形 式的內部流。固體顆粒物的旋轉速度及其內部流的如此相繼降低增大了流 體必須傳送給顆粒物的能量，因此要求適于該方法的有效地傳遞的動量以 及非常高的流體流量。 通過將流化床分成呈現設想的平均旋轉速度的多個環和通過確定這些 環之間的壓力和厚度差來確定該流體流的范圍，然后通過逐次近似法應用 動量守恒原理來確定這些環的平均平衡旋轉速度，從而大致估計出所述內部流。這些速度尤其取決于由流體傳遞給固體顆粒物的動量。在開放的空間 中，該動量取決于流體的旋轉速度，與其噴射速度相比這與圓柱形腔室和 流體流量的比例更緊密相關。反之，在匯聚空間中的壓力變化用來將動量 傳遞給固體顆粒物，這與其動能由此也與其噴射速度相關，因此，對由于 顆粒物和流體密度之間的比值較高而流體噴射速度與固體顆粒物所期望的 旋轉速度的比值也必須非常高的供給類型是有利的。根據不同的方法本裝置適用于不同模式。固體顆粒物的催化聚合方法圖7示出了與圖1類似的簡化圖，該圖略有改型以便在懸浮于流體中 或活性流體混合物中、包含單體或共聚用單體(一或多種)的固體顆粒物 的雙峰或多峰聚合作用、例如乙烯與己烯的催化雙峰共聚作用中用作催化 劑。該圖示出了反應器(1)、該反應器的圓柱形對稱軸線(2)、將反應 器分成兩組兩個相繼的圓柱形腔室即從Z1至Z2和Z3至Z4的中空圓盤(3 ) 的中空區段、具有控制所述腔室的控制閥(22)的供給管(6)、噴射器(7) 的區段、流化床表面的區段(9)、中空圓盤的入口管(11 )以及出口管(16)。設有兩組獨立的分配器(5)和(5.1)、兩組通過管(45)連接在一起 以平衡在兩組圓柱形腔室中的壓力的收集器(17)和(17.1 )、具有用熱交 換器(19)和(19.1 )表示的流體處理單元的兩臺壓縮機(18)和(18.1 ) 以及旋風分離器(21)和(21.1),將腔室Z2與腔室Z3分開的中空圓盤由 分離分隔件(60)分開，防止從這兩個腔室流出的流體混合，以便使在圓 柱形腔室組Zl至Z2以及Z3至Z4的每一組中流動的流體單獨循環流動。 圓柱形腔室組的數量和每組具有的圓柱形腔室的數量可以改變。這取決于 反應器的尺寸和聚合作用對象。經管(30)離開反應器的頂部的由黑點表示的聚合物顆粒被導入由在 (4.1)處噴射的流體通過的可以是凈化塔(61)的再循環管中，從而使形 成具有表面(62)的流化床的聚合物顆粒物流化，所述流體在(66)處離
開并通過顆粒分離器(67)以便由壓縮機(18)再循環。然后，聚合物顆 粒物由處于在反應器底部處的管(26)再循環。在已完成一定次數的循環 之后，它們(29)通過可沿各圓柱形腔室的側壁設置的管(30.1)離開。可以引入如乙烯之類的新單體物料部分在(4.1)處引入、在凈化塔 的底部處引入，以便在清除它們所含有的如己烯之類的多余共聚用單體的 聚合物顆粒之后再循環流動到反應器的上部；雖然由聚合物顆粒物表面平 衡水平高度(62)確定的塔(61)的流化床的流體靜壓可能足夠，在(4.2) 處仍引入一部分，以便于聚合物顆粒物的再循環；部分引入壓力平衡管(45) 中，以防止在圓柱形腔室的上部組和下部組之間平^f的壓力造成在這些腔 室組之間出現不期望的流體傳送。可以通過穿過中空圓盤的噴射器(64)將如己烯之類的共聚用單體(63) 以細小微滴的形式噴射在一或多個上部圓柱形腔室的流化床表面上，并且 可以通過適當的部件(65)將催化劑引入所述圓柱形腔室之一中。可將如 氫之類的其它活性組分和其它單體引入所述再循環回路之一中，并且可以余部分。需要時，可以與共聚用單體相同的方式將如丙烷或異丁烷之類的 其它非活性冷卻流體以細小微滴的形式噴射在流化床上。這種配置可用于限制不期望有的流體從一個腔室組傳送到另 一腔室 組、傳送給沒有被凈化塔(41 )排出的流體、和傳送給附隨于連接圓柱形 腔室Z2和Z3的通道(一或多條)(27)中的聚合物顆粒物的流體，所述 通道的尺寸可根據聚合作用對象限制。這里沒有對可能包括的冷卻中空圓盤、凈化塔和在這些腔室中布置的 其它表面在內的控制、凈化輔助設施等進行說明。流化床聚合工藝領域的 技術人員可以根據聚合作用的對象來限定這些設施。流體的催化轉化方法圖8示出了與圖7類似但略有改型的簡化圖，其用于在含有固體催化 劑顆粒的旋轉流化床中流體或流體混合物的催化轉化，例如對輕烯烴的催 化裂化。在這種配置中，如果需要，經預熱之后將所要轉化的流體(4)注入向 下部圓柱形腔室組Z1和Z2供料的分配器(一或多個)(5)中。通過收集 器(一或多個)(17)從這些腔室中取出所述流體，使該流體在加熱器(19)
中加熱，并通過分配器(一或多個)(5.1 )再循環到上部圓柱形腔室組Z3 和Z4,從中所述流體由單臺壓縮機(18)經收集器(一或多個)(17.1) 吸出，以在(20)處傳送給適當的處理單元。新的或再循環的催化劑粉末在反應器的底部處由管(26)送入圓柱形 腔室Z1，并從一個腔室緩慢上升至另一腔室，直到反應器的頂部，催化劑 粉末從頂部經管(30)排出至再生塔(61)。如空氣和蒸汽的混合物之類 的再生流體(4.1 )使在再生器中的催化劑粉末流化，同時使其再生。通過 顆粒物分離器(67)在(66)處將其排出。塔(61)的流化床表面(62) 的平衡水平高度是賦予足夠的流體靜壓以便使再生的催化劑粉末以所期望 的流量再循環的一種水平高度。通過注入如蒸汽之類的驅動流體(4.2)可 以便于這種再循環。在串連的兩組圓柱形腔室中的供料在腔室Z2和腔室Z3之間產生出明 顯的壓力差，由此使連接所述腔室的通道(27)中的催化劑顆粒物和伴隨 它們的流體加速。這需要減小可以位于距離側壁的與流化床的所期望厚度 對應的距離處的通道尺寸，或者通過由圓柱形腔室22的流化床的水平高度 檢測器伺服控制的流動控制閥來控制該通道的尺寸。如果流化床的密度與流體密度的比值非常高，則不僅需要非常高的流 體流量，而且還需要高噴射速度，因此在由于流體在圓柱形腔室的開放空 間中擴張而損失了其大部分速度之前應該使用適當的部件使流體將能量和 動量傳遞給催化劑顆粒物。腔室和腔室組的數量可以改變。沒有對控制、凈化輔助設施等進行說施。在本配置中，從上部圓柱形腔室組流出的輸出流體處于較低的壓力， 這通常有利于流體的轉化，但是它與必須再生的催化劑接觸，這是不利的， 并且需要縮短兩次再生之間的循環時間。此缺陷可通過在加熱器(19)之 前添加第二壓縮才幾以平^f軒兩組圓柱形腔室中的壓力來克月1,由此可使流體反向流動，即將要轉化的流體供入上部組中，并從下部組中排出已轉化的流體。固體顆粒物的干燥或其他處理方法
用本方法可以實現如圖9至12中所描繪的重量輕、緊湊并^f更于輸送的單元。截面。該圖示出了反應器壁的橫截面(1)、反應器的圓柱形對稱軸線(2) 和將反應器分成五個相繼的圓柱形腔室Zl至Z5的中空圓盤的中空區段(3)。分配器(5)由細線(69)表示的縱向狹縫穿透并通過代替管(6) 的用長方形(70)表示的板連接，其具有沿反應器的整個長度的由長方形(7)表示的長縱向狹縫，這些狹縫將反應器的圓柱形壁分成兩個半圓柱體 并被設計成使流體(4)與圖面垂直地即在反應器中切向地噴射出。流體萬走轉時以徑向速度(8)通過流4t床，流化床的表面(9)大致為 圓柱形。但是，因為由黑點表示的顆粒物的旋轉速度由于重力的原因在反 應器下部中較高，所以該處的流化床厚度較薄，因此流化床表面的對稱軸 線(2.1)稍低于反應器的對稱軸線(2)。在這兩根軸線之間的距離5約等 于流化床的頂部和底部之間的厚度差的一半，即如果R-E/2 v2/g,大約為 5三E' (2R-E) g/2v2，其中E、 R、 g和v分別為流化床的平均厚度、圓 柱形腔室的半徑、重力加速度和固體顆粒物的平均旋轉速度。然后，流體(10)通過在所述開口四周加寬(12)的中空圓盤(3)的 中央開口進入。流體(13)經過以細線表示的開口 (l4)離開反應器，這 些開口為從中空圓盤的側壁切出的長橫向狹縫，這些狹縫的四周被加寬(15),所述流體經噴嘴(16)進入具有橫截面(17)的收集器中，并且 通過風扇(18)吸出。穿過反應器的端部或蓋的管(71)也能在中央排出 流體。然后借助于穿過的控制閥(24)在(20)處排出部分流體。其流量 大約等于在(4)處供給的流體的流量。在(19)處對其余流體進行處理例 如利用冷凝器進行干燥和/或加熱，然后經過分配器(5)的相對端再循環(23)。應該觀察到，在上述配置中，如果再循環流體流量(23)比供給 流量(4)大幾倍因此也是排出的流量(20)的幾倍，則通常在排出流體前 可使其進行幾次再循環，但由于流體在風扇(18)中混合，所以其在第一 次通過反應器時將排出少部分流體。如在圖1中所示那樣，可通過使用第 二風扇(18.1)來避免這種情況發生。固體顆粒物(25)通過適當的構件經由管(26)被引入反應器中，并 且經通道(27)從一個腔室傳送給下一個腔室。這些顆粒物首先,皮注入第 一圓柱形腔室Z1，直到流化床表面(9)的水平高度達到第一通道(27)的
水平高度為止。然后，這些顆粒物開始注入第二圓柱形腔室等等，直到最后的圓柱形腔室Z5的水平高度經由管(30)達到顆粒物(29)的出口開口 水平高度，使它們能離開反應器。但是，由于流體優先通過含有少量或不含有固體顆粒物的那些區域， 必須設置輔助通道(27.1 )，這些輔助通道緊靠反應器側壁，以促使流體能 逐漸地大致均勻地注入所有圓柱形腔室，避免在噴射狹縫中出現過大的流 體流量差，從而可防止將能量傳遞給被充注的區域中所需旋轉的固體顆粒 物。傳送速度取決于固體顆粒物的旋轉速讀度、通道的尺寸和其輪廓外形、 以及從一個腔室到下一個腔室的流化床表面水平高度差。所述水平高度差 可通過使反應器傾斜來增強或減小。通過使動量從流體傳遞給顆粒物來使顆粒物旋轉，乂人而補償由于反應 器中的渦流、摩擦和其在反應器中的傳送、以及從一個腔室到另一個腔室 而導致的能量損失。通過面對噴射器設置具有適當輪廓形狀的側面偏轉器 (在該圖中未示出)可以增大這種動量。可以通過對圓柱形腔室的內部空 氣動力特性進行適當設計來使能量損失最小。在出現故障的情況下，反應器可經布置在每個區域的底部中的開口排 干，并且可以將顆粒物過濾器或分離器安裝在風扇(18)或出口 (20)的 上游，以避免將固體顆粒物送到該設備的下游。中空圓盤的中央開口可以通過中央偏轉器例如在圖2所示的那些偏轉 器(38)連接，并且其入口可以位于反應器的上部中，以使尤其在意外停 止操作期間出現顆粒物抽吸的危險最小。圖10示出了沿圖9中的平面八八*通過中空圓盤的橫截面，用于具有兩個 分配器和兩個收集器的反應器，并將它們形成為設計成容易拆卸的緊湊便 于輸送的組件。該圖示出了反應器側壁的區段(1)以及區段(5)，該區段 包括兩個分配器的區段、與圖面垂直的分配器的縱向狹縫(69)的區段、 和用于經通過貫穿反應器壁的狹縫(7 )縱向地(與圖面垂直)噴射流體(4 ) 將反應器壁分成兩個半圓柱形的板(70)的區段。優選將這些板安置在反 應器每一側上大致相同的高度處，致使通過它們的流體流量不受流化床中 的流體靜壓差的影響。這些板由焊接在一起或延長反應器的側壁(1)的板 (73)形成框架，板(73)通過緊固件(74)可拆卸地連接在分配器(5)
的板(70)上。通過沿這些縱向狹縫均勻設置并具有適當輪廓形狀的嵌入 件(75)保持其間隔，從而可使噴入反應器中的流體的流動阻力最小。該 裝置能夠通過提升其上部來開啟反應器。中空圓盤在其中央開口四周的擴大部分(12)由以細線表示的兩個圓 圈(76)界定，在其側面開口四周在圓盤周邊處的兩個擴大部分(15)由 以細線表示的曲線(77)界定。由于中空圓盤的內部是可見的，所以人們 可以看到這些梁的連接其兩個平行壁的區段(78),用以保持其間隔，增大 整體剛度，并且將進入中空圓盤時迅速旋轉的流體(80)導向設置在其側 壁(79)中的開口。然后流體(13)離開中空圓盤并通過穿過一側(16)被示出的噴嘴進 入區段(17)的兩個收集器中，而以細線表示的其一個端部(81)被焊接 在收集器(17)上，穿入反應器橫向狹縫中的其另一端部被焊接在反應器 的側壁上并通過在其側壁(79)中的狹縫穿入中空圓盤中。噴嘴(16)的 圓形端部(82)壓靠在中空圓盤的下壁上，并且其區段(83) 一皮示出的那 些噴嘴側面在其端部(84)處彎曲以便于在組裝反應器時將其插入中空圓 盤的側壁開口中。三角梁(85)連接噴嘴的相對壁以增大噴嘴的剛度，并 且噴嘴的具有適當輪廓形狀的端部(86)穿入中空圓盤中，以對反應器的 兩部分進行組裝時在圓盤內側引導這些噴嘴。噴嘴(16)的端部(82)和 (84 )的尺寸適于很容易且足夠緊地將它們裝配到中空圓盤的所述開口中。可將用于使顆粒物通過中空圓盤從反應器的 一個區域傳送到另 一 區域 的通道例如沿中空圓盤(27.1 )的邊緣布置并更靠近中空圓盤的中央(27.2 )。 它們由與圖面垂直的壁(87)和用來將沿方向(89)行進的固體顆粒物乂人 圓盤一側的區域引導至另一側的區域的傾斜壁(52)界定。如果固體顆粒 物沿兩個方向傳輸對于獲得例如最重顆粒物的逆流而言是理想的，則例如 靠近反應器壁的中央通道可沿相反方向傾斜。圖11為圖9和10所示的流體噴射部件的放大圖。圖中用交叉陰影線顯示 出反應器側壁區段(1)的一部分、分配器(5)的一部分、將在反應器壁 中的與圖面垂直的縱向狹縫(7)連接在流體(4)的分配器(5)的縱向狹 縫(69)上的板(70)和(73)的一部分、用細線表示出的用來將圖左邊 的反應器下部與右邊的反應器上部組裝在一起的緊固件(74)、以及用于將 板(73)間隔開的嵌入件(75)的區段，這些板中右邊的一塊為反應器上部的壁(l)的延長部分，而左邊的另一塊被焊接在反應器的下部。在該圖中還可以看到，中空圓盤的側壁(79)和由從中空圓盤下方的區域將顆粒 物流(89)引導至中空圓盤上方區域的傾斜壁(88)和側壁(87)界定的 沿中空圓盤側緣的通道(27.1)。圖中沒有示出與圖2中所述類似的側面偏轉器(32)的區段。這些區段 可以與通道側壁的區段(87)重合或偏離，需要時可延長超出所述通道。圖12顯示出將中空圓盤連接在收集器上的噴嘴的沿與圖10垂直的平面 BB"々橫截面。它示出了收集器(17)的外表面、中空圓盤的側面(79)的 內表面、及其兩個平行壁的區段(3)、被布置在位于其壁(3)之間的中空 圓盤側壁(79)中的彎曲并被成型為用于插入開口 (14)中的噴嘴三角形 側緣的兩個圓形端部(82)和端部(84)、具有適當輪廓形狀的端部(86) 以便于將噴嘴裝配到中空圓盤的開口中的三角梁(85 )、以及沿焊接線(81 ) 與收集器(17)相交的噴嘴的上和下壁(16)。為了給出數量級，通過量化的實例可以闡述這些不同的方法。但是， 由于顆粒物的旋轉速度取決于 一 系列因素例如與固體顆粒物的類型有關的 流化床的渦流和粘性和圓柱形腔室中的空氣動力特性，下面給出的那些實 例僅供參考。第一實例乙烯和己烯的催化雙峰共聚作用作為參考，圖7所示的工業規模的單元例如可以具有直徑為3m、高度為 1.8m的圓柱形腔室3。若乙烯壓力約為25巴，且若流化床中的顆粒物濃度約 為35%,則流化床密度與流體密度的比值大約為11 。直徑為0.8m的中空圓盤的中央開口適用于方便地排出的再循環乙烯流 量為每圓柱形腔室5mVsec或每小時約500噸。如果聚合物顆粒物以每秒125 升或每小時約150噸的流量從一個腔室傳送給另一個腔室，此外如果將通道 的輪廓形狀設計成增大其中的顆粒物濃度以減少流體從一個腔室不合需要 地傳送到另 一個腔室，則約為20m/sec的平均流體噴射速度以及動量從流體 有效傳遞給聚合物顆粒能適用于使它們以大于6m/s的平均速度旋轉，這就足 以獲得豎直旋轉流化床。如果流化床在圓柱形腔室的頂部處的厚度約為30cm,在其基底處的厚 度約為0.9m，可提供每個圓柱形腔室接近71113或約2.3噸聚乙烯的流化床體 積。可利用螺旋回轉部分或其它適當構件來增大腔室頂部處的厚度，同時 減小其基底處的厚度，由此可能提供7.5n^或2.5噸聚乙烯的流化床體積，同 時可減小其基底和其頂部之間的流化床中流體的壓力、速度和駐留時間的 差異。在每個圓柱形腔室中聚合物的平均駐留時間大約為1分鐘，而流體在流 化床中的平均駐留時間為1.5秒。如果反應器包括可以分成兩組或多組具有 單獨再循環回路的十個圓柱形腔室以獲得雙峰或多峰聚合物顆粒組分，則 再循環流體的總量為50mVsec或每小時約5400噸，因此在不使用制冷劑的情 況下，每小時可冷卻至少50噸聚合物且平均顆粒物駐留時間為30分鐘，通 常能使這些聚合物進行三次完整的循環，由此可確保聚合物顆粒的合理均 勻性，同時可限制流體在反應器的各個部分之間發生不期望的流體傳送。 如果優先考慮聚合物顆粒的均勻性，則可以通過增大通道的尺寸來增加從 一個腔室傳送給另一個腔室的聚合物顆粒量，由此也可能增加從一組腔室 傳送給另 一組腔室的不期望的流體量，由此可能降低它們的差異。在供給反應器的乙烯量約為0.5mVsec或者從一個腔室到另一個腔室的 顆粒物傳送量、由此在凈化塔(61)中的流體傳送量也約為六倍的情況下， 如果只在上部組的下圓柱形腔室中噴射己烯，因為在上圓柱形腔室中可能 具有較低的己烯濃度，所以通過使用在該塔中的部分乙烯很容易凈化含有 己烯的流體的顆粒物。如果圓柱形腔室的下部組含氫的濃度較高以降低其中所產生的高密度 聚乙烯的分子量，可將少量氫與聚合物顆粒同時傳送到反應器的上部組(一 或多個)。為了防止其中的濃度過高，可以使用插入在上部組(一或多個) 的流體再循環回路(一或多個)中的氫吸收器來進行控制。總體上對于厚度約為0.6m且具有離心力的 一般流化床而言，每個腔室 的流化床的表面面積約為121112或120m2,這可在流化床中提供這樣的高流體 流量和這樣短的流體駐留時間。由于平行地向圓柱形腔室送料，反應器的 入口和出口之間的壓力差較小，以便限制使流體再循環所需的能量消耗。 離心力和與流化床表面基本相切的流體4亍進方向可4吏流體和顆粒物之間的 速度差較大，從而可獲得理想的熱傳遞，并且不會過分降低流化床的密度。第二實例輕烯烴的催化裂化在高溫和接近大氣壓的低壓力下對由催化裂化器生產出的汽油烯烴物 進行催化裂化。該過程是高度吸熱的過程，要采用中間加熱來調整兩個連 續工序中的操作，因此需要相當大的流體體積流量。在隨著要裂化流體越 重而增大的速度條件下由碳逐漸覆蓋催化劑，從而伴隨連續再生調整催化 劑循環。兩次再生之間的平均循環時間取決于操作條件。該時間可以在短 于一^卜時至幾小時之間。例如，為了提供參考和給出數量級，工業反應器可具有直徑為1.6m、 高度為1.5m的圓柱形腔室。如果流化床密度與流體密度的比例為150,以 50m/sec的平均速度噴射的2.4mVsec的再循環流體流量可以使催化劑顆粒物 以高于4m/sec的旋轉速度旋轉，這足以獲得豎直旋轉流化床。由于腔室的頂當大，所以最好為它們配備向上螺旋回轉部分或其它部件以減小這些差異。 這可以有助于獲得厚度為20和40cm之間的流化床，每腔室的體積大約為 1.7m3 、表面面積為5m2,而且在流化床中的平均流體駐留時間為0.7秒。如果反應器包括兩組，每組串連四個圓柱形腔室，考慮到用于排出流 體所需的中空圓盤的厚度每個腔室的高度可大于12m,如果被加熱的流體密 度為6g/liter，則每小時可裂化約200噸。為了抵消流化床的流體靜壓并以期望的速度噴射流體在每組圓柱形腔 室的入口和出口之間的壓力差可以小于四分之一大氣壓。如果在加熱爐中 的壓降足夠低，如果順序向反應器的所述兩部分供料，與在再循環塔(61) 中的流化床的流體靜壓相比，在這兩部分之間的壓力差可以小于大氣壓的 50%,這可與用于高度為llm的大氣壓接近，這足以使再生后的催化劑顆粒 重新循環。這種串聯結構的優點之一是輸出反應器中的流體壓力較低，由此便于 其轉化。由于所述爐和反應器之間的距離可以較短并且不需要附加的壓縮 機，這種結構還能用于采用串聯形式的反應器多于兩個部分的情況，從而 可改善轉化，而不會導致非常高的額外費用。第三實例水平谷物干燥器為了給出數量級，在圖9至12中所示的用這些附件組裝的便于輸送的容 器形成的臥式反應器的直徑為1.8m,并可以分成六個0.5m寬的圓柱形腔室。 潮濕谷物(25)通過管(26)被導入區域Z1中。利用由熱交換器(19)加 熱的再循環空氣對潮濕谷物進行加熱和干燥，必要時可任選地利用未示出 的冷凝器使之干燥。這些谷物從一個圓柱形腔室傳送到另一個腔室直到最
后腔室Z6，在最后腔室谷物被冷空氣(6)冷卻，在經管(30)離開(29) 之前谷物被預熱完成對它們的干燥操作。對空氣進行加熱、干燥并使其再 循環至其它區域，循環次數等于風扇的總流量與在(20)處排出的空氣流 量的比值。由于流體在流化床中與流化床表面基本平行地行進并且離心力可使垂 直于該表面的徑向速度較高，空氣和谷物之間的速度差以及空氣流量可以 較高，由此可縮短干燥所需的時間。此外，由于這些谷物在離開反應器之 前被冷空氣冷卻并且它們在反應器中的駐留時間較短，可將谷物加熱至稍 高于傳統干燥器的溫度。另外，由于濕空氣被離開反應器之前預熱的谷物 輕微冷卻，所以可高效利用熱量。通過使用第二臺更小的風扇可改善這種 有效性，該風扇直接排出離開第 一 圓柱形腔室的已用于預熱谷物并可通過處于第一中空圓盤中的分隔件隔離的空氣，因此這股空氣不會與從其它圓 柱形腔室流出的空氣混合。再者，沿反應器的側壁的較小的輔助通道(27.1 )能確保最重的因此也最難干燥的谷物沿相反方向優先傳送，于是增長了谷 物在反應器中的駐留時間。例如，若含有懸浮谷物的流化床具有每升300克的堆積密度，則該密度 與環境空氣的比值約為230,從而需要非常大的空氣流量和非常高的噴射速 度。例如，約以40m/sec注入的每個腔室為2m"sec或者每腔室大于每小時9 噸的空氣流量且從空氣到谷物的有效動量傳遞能夠產生高于6m/sec的谷物 旋轉速度，從而在平均厚度為30cm的流化床的頂部和底部之間形成小于 12cm的厚度差。可以通過在直徑為0.65m的兩個分配器中的風扇提供12mVsec的總空氣 流量，并且通過兩個直徑為0.7m的收集器排出，中空圓盤的中央開口的直 徑可小于0.6m。這用來容納由反應器、其分配器和收集器形成的邊長為2.5m 的方形組件，這與標準容器的尺寸對應。對于超過lln^的表面面積而言，流化床的體積約為每個腔室700升，或 者總體為4.2m3。如果谷物以每秒20升或每小時約20噸的速度從一個腔室傳 送給另一個腔室，則其在干燥器中的平均駐留時間約為3.5分鐘。尤其由于 因為谷物的切向方向和離心力可獲得空氣和谷物之間的大的速度差，谷物 的干燥程度與可被加熱的空氣的濕度和溫度有關，尤其可借助于風扇電機 的冷卻并可借助于冷凝器，通常這比普通干燥器中干燥得更快。
必須設置旋風分離器和/或過濾器來防止意外停機時部分谷物被風扇夾 帶并排入大氣中，并且在每個區域的底部設置開口以便在重新啟動之前將 反應器排空。通過將反應器的長度加倍并且通過在谷物出口側上使用附加風扇可以 使容量加倍而避免分配器和收集器的直徑增大。
權利要求
1. 一種旋轉流化床裝置，它包括圓柱形反應器；用于將固體顆4^立物排出懸浮在所述旋轉流化床中的所述固體顆粒物的部件；用于供給流體， 氣體或液體的部件，該部件被設計成用于在與所述圓柱形壁大致相切的方 向和與所述反應器的對稱軸線大致垂直的方向上沿所述反應器的圓片主形壁 以均勻分配的方式將所述流體或流體混合物噴入所述旋專爭流化床中，用于 以產生推動所述固體顆粒物朝所述圓柱形壁行進的離心力的速度使所述旋 轉流化床旋轉；用于沿所述反應器的對稱軸線在中央處排出所述流體或流 體混合物的部件；其特征在于，該裝置包括與所述反應器的對稱軸線垂直 并被固定成緊靠所述反應器的圓柱形壁上的中空圓盤，這些中空圓盤將所 述反應器分成相繼的由通過所述中空圓盤布置的通道相互連接的圓;f主形腔 室，使懸浮在所述旋轉流化床中的所述固體顆粒物從一 個所述圓柱形腔室 流入到另 一個腔室；所述用于排出所述流體或流體混合物的部件包括這些 所述中空圓盤，每一個所述中空圓盤都設有圍繞所述對稱軸線的至少一個 中央開口以及與在所述反應器外側的至少一個收集器連^^的至少一個側開 口 ，用于排出流過所述中空圓盤的所述流體和用于調節所述圓柱形腔室的 出口壓力。
2. 如權利要求l所述的裝置，其特征在于，所述用于供給所述流體或 流體混合物的所述部件配備有靠近所述流體噴射器設置的側面偏轉器，用 于使所述流體或流體混合物與在所述圓柱形腔室中旋轉的部分所述固體顆 粒物混合和用于使它們在由所述側面偏轉器界定的空間加速，該側面偏轉 器形成有適當輪廓形狀以使所述流體能在離開所述被界定的空間之前將其 大部分能量傳遞給所述固體顆粒物，并使所述固體顆粒物能在離開這些所 述界定空間之后將所獲取的動量傳遞給在所述圓柱形腔室中旋轉的其它所 述固體顆粒物。
3. 如權利要求1和2中任一項所述的裝置，其特征在于，所述中空圓 盤的所述中央開口配備有一或多個中央偏轉器，這些偏轉器縱向通過所述 圓柱形腔室并具有限定一或多條中央進出狹縫的彎曲部分，所述流體或流 體混合物通過這些狹縫朝所述中央開口被吸出，所述彎曲部分和所述進出 狹縫被布置成用來減小所述固體顆粒物進入所述中空圓盤的所述開口的可 能性。
4. 如權利要求1至3中任一項所述的裝置，其特征在于，至少一個所述中空圓盤包括一或多個分離分隔件，用于將進入這個所述中空圓盤的所 述流體或流體混合物與從被這個所述中空圓盤分開的所述圓柱形腔室流出 的所述流體或流體混合物分開。
5. 如權利要求1至4中任一項所述的裝置，其特征在于，至少一個所 述中空圓盤使得噴射器的通道能夠將輔助流體的細小微滴噴射在至少一個 所述圓柱形腔室的至少一個所述旋轉流化床的所述表面上，至少一種所述 其它流體為氣體。
6. 如權利要求1至5中任一項所述的裝置，其特征在于，所述反應器 包括位于每個所述圓柱形腔室的所述側壁中的出口 ，以便完全排出處于每 一所述圓柱形腔室中的所述固體顆粒物。
7. 如權利要求1至6中任一項所述的裝置，其特征在于，該裝置包括 用于通過所述流體供給部件使經適當處理后的所述流體或流體混合物再循 環到所述圓柱形腔室的部件，所述流體或流體混合物通過用于排出所述流 體或流體混合物的所述部件排出。
8. 如權利要求1至7中任一項所述的裝置，其特征在于，所述用于供 給固體顆粒物的部件向位于所述反應器的一端的所述圓柱形腔室供料；所 述用于排出固體顆粒物的部件從位于所述反應器的另 一端的所述圓柱形腔 室排出所述固體顆粒物。
9. 如權利要求1至8中任一項所述的裝置，其特征在于，所述用于將 所述固體顆粒物供給一個所述圓柱形腔室的部件由用于檢測所述腔室的所 述旋轉流化床的所述表面的部件伺服控制，所述伺服控制適用于將所述表 面與所述腔室的圓柱形壁保持希望的距離。
10. 如權利要求1至9中任一項所述的裝置，其特征在于，所述用于從 一個所述圓柱形腔室排出所述固體顆粒物的部件由用于斗企測所述月空室的所 述旋轉流化床的所述表面的部件伺服控制，所述伺服控制適用于將所述表 面與所述腔室的圓柱形壁保持所希望的距離。
11. 如權利要求1至10中任一項所述的裝置，其特征在于，該裝置包 括所述通道，這些通道的輪廓形狀被形成為便于使所述固體顆粒物乂人一個 所述圓柱形腔室朝所述反應器的一端傳送給另一個腔室并位于與所述中空圓盤的所述中央開口間隔希望的距離處，以穩定其中的所述旋轉流4b床的所述表面，傳送給所述端部的所述顆粒物的流量根據所述通道是否更多或 更少地浸沒在所述旋轉流化床中而增大或減小。
12. 如權利要求1至11中任一項所述的裝置，其特征在于，所述裝置包括所述通道，這些通道沿所述反應器的所述圓柱形壁設置并且其4侖廓形 狀被形成為便于使所述固體顆粒物沿適用于逐漸充注或排空所述反應器的 所有所述圓柱形腔室的所述固體顆粒物的方向從一個所述圓柱形腔室傳送 給另一個腔室。
13. 如權利要求1至12中任一項所述的裝置，其特征在于，所述裝置 包括所述輔助通道，它們沿所述反應器的所述圓柱形壁設置并且其4侖廓形 狀被形成為便于所述固體顆粒物沿與其它所述通道的方向相反的方向/人一 個所述圓柱形腔室傳送給另 一個，以優選提供所述最重固體顆粒物的逆流。
14. 如權利要求1至13中任一項所述的裝置，其特征在于，所述用于 給至少 一個所述圓柱形腔室供給所述流體或流體混合物的部件由用于^全測 所述圓柱形腔室的所述旋轉流化床的所述表面的部件伺服控制，所述伺服 控制適用于將所述表面與所述腔室的圓柱形壁保持希望的距離。
15. 如權利要求1至14中任一項所述的裝置，其特征在于，所述用于 供給所述流體或流體混合物的部件包括與所述反應器的對稱軸線平行地通 過其所述側壁的長縱向狹縫，這些長縱向狹縫與在所述反應器外側的至少 一個流體分配器連接并適用于調節通過所述長狹縫噴入所述反應器的所述 流體或流體混合物的入口速度。
16. 如權利要求15所述的裝置，其特征在于，所述通過所述側壁的長 縱向狹縫從所述反應器的一端到另一端，用于將所述反應器的所述圓柱形 壁分成至少兩個圓柱形部分。
17. 如權利要求1至16中任一項所述的裝置，其特征在于，所述用于 排出所述流體或流體混合物的部件包括垂直于所述反應器的對稱軸線并沿 所述中空圓盤的所述側開口通過所述圓柱形壁的橫向狹縫，這些橫向狹縫 與在所述反應器外側的至少一個流體收集器連接并適用于調節通過所述橫 向狹縫從所述反應器排出的所述流體或流體混合物的出口壓力。
18. 如權利要求1至17中任一項所述的裝置，其特征在于，所述裝置 包括兩個所述分配器和兩個所述收集器，它們為沿所述反應器的所述圓柱 形壁延伸的管，這四根管與所述反應器形成能被裝入長方體中的緊湊組件。
19. 如權利要求15至18中任一項所述的裝置，其特征在于，所述裝置 形成緊湊、可拆卸并可輸送的組件。
20. 如權利要求1至19中任一項所述的裝置，其特征在于，所述反應 器呈臥式。
21. 如權利要求20所述的裝置，其特征在于，所述反應器可傾斜以在 所述流化床的體積不發生任何明顯變化的情況下增大或減小所述固體顆粒 物通過所述通道朝所述排出部件的傳送。
22. 如權利要求20和21中任一項以及如權利要求3所述的裝置，其特 征在于，所述中央進出狹縫(一或多條)被布置在所述反應器的上半部中， 以減小所述固體顆粒物在停止操作期間進入所述中空圓盤的可能性。
23. 如權利要求1至19中任一項所述的裝置，其特征在于，所述反應 器呈立式；所述中空圓盤的每一個只包括位于其下壁上的一個所述中央開 口 。
24. 如權利要求1至19中任一項所述的裝置，其特征在于，所述反應 器呈立式；所述中空圓盤的上壁的所述中央開口由豎直管延長，以Y更減小 停止操作期間所述圓柱形腔室中旋轉的所述固體顆粒物落入所述中央開口 的可能性。
25. 如權利要求22至24中任一項所述的裝置，其特征在于，所述圓柱 形腔室的所述圓柱形壁被配備有橫向翅片或螺旋回轉部，使得所述固體顆 粒物能夠利用其旋轉動能的一部分沿所述橫向翅片或螺旋回轉部上升，以 減小所述圓柱形腔室的頂部和底部之間的所述旋轉流化床的壓力差和厚度差。
26. 如權利要求1至25中任一項所述的裝置，其特征在于，所述裝置 包括在所述反應器外側的傳送塔或管，用于使從位于所述反應器一端的一 個所述圓柱形腔室排出的所述固體顆粒物再循環到位于所述反應器的另一 端的所述圓柱形腔室。
27. 如權利要求1至26中任一項所述的裝置，其特征在于，所述裝置 包括至少兩組相繼的所述圓柱形腔室和至少 一條用于將所述固體顆斗立物從 一個所述組傳送給另一所述組的通道；所述用于供給和排出所述流體或流 體混合物的部件適用于將從一個所述組排出的所述流體或流體混合物供給 另一所述組。
28. 如權利要求1至27中任一項所述的裝置，其特征在于，所述裝置 包括至少兩組相繼的所述圓柱形腔室和至少 一條用于將所述固體顆^i物/人 一個所述組傳送給另一所述組的通道；所述用于供給和排出所述流體或流 體混合物的部件適用于從所述組的每一個分開排出所述流體或流體混合物 并用于將它們再循環到同 一所述組。
29. —種對懸浮在旋轉流化床中的固體顆粒物進行催化聚合、干燥或 其它處理或者對流過旋轉流化床的流體進行催化轉化的方法，其特征在于， 該方法包括以下步驟，以這樣的速度和流量將流體或流體混合物噴射到如 權利要求20至22中任一項所述的水平圓柱形反應器中，使得所述固體顆 粒物的平均轉速大于反應器直徑與g即重力加速度的乘積的平方根。
30. —種對懸浮在旋轉流化床中的固體顆粒物進行催化聚合、干燥或 其它處理或者對流過旋轉流化床的流體進行催化轉化的方法，其特征在于， 該方法包括以下步驟，以這樣的速度和流量將流體或流體混合物噴射到如 權利要求23至26中任一項所述的豎直圓柱形反應器中，使在所述旋轉流 化床中產生大于重力的離心力，所述固體顆粒物從一個所述圓柱形腔室朝 所述反應器的底部傳送給另 一個腔室。
31. —種對懸浮在旋轉流化床中的固體顆粒物進行催化聚合、干燥或 其它處理或者對流過旋轉流化床的流體進行催化轉化的方法，其特征在于， 該方法包括以下步驟，以這樣的速度和流量將流體或流體混合物噴射到如 權利要求23至26中任一項所述的豎直圓柱形反應器中，使得所述固體顆 粒物的平均旋轉速度高于這樣的速度，該速度是所述固體顆粒物從所述圓 柱形腔室的頂部落到底部所能獲得的、并使它們能從一個所述下部圓柱形 腔室通過布置在使它們分開的所述中空圓盤中且沿使所述固體顆粒物上升 的方向走向的至少 一條通道流向所述上部圓柱形腔室的速度。
32. —種對懸浮在旋轉流化床中的固體顆粒物進行催化聚合、干燥或 其它處理或者對穿過旋轉流化床的流體進行催化轉化的方法，其特征在于， 該方法包括以下步驟，將流體噴射到如權利要求26所述的傳送管或i荅中， 使處于再循環到所述反應器的所述固體顆粒物中的催化劑再生。
33. —種對懸浮在旋轉流化床中的固體顆粒物進行催化聚合、干燥或其它處理或者對穿過旋轉流化床的流體進行催化轉化的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟，將流體噴射到如權利要求26和32中任一項所述的 傳送管或塔中，以凈化再循環到所述反應器的夾帶在所述固體顆粒物中的 不期望有的流體的所述固體顆粒物。
34. —種對懸浮在旋轉流化床中的固體顆粒物進行催化聚合的方法， 其特征在于，該方法包括以下步驟，將從至少兩組如權利要求28所述的相 繼的圓柱形腔室中分開排出的所述流體或流體混合物再循環到所述組中， 這些流體或流體混合物從一組到另 一組含有不同組分的活性流體，用于產 生雙峰或多峰聚合物。
35. —種對懸浮在旋轉流化床中的固體顆粒物進行催化聚合的方法， 其特征在于，該方法包括以下步驟，通過如權利要求5所述的噴射器將共 聚用單體的細小微滴噴射在至少一個所述圓柱形腔室的所述旋轉流化床的所述表面上。
36. —種對懸浮在旋轉流化床中的固體顆粒物進行催化聚合的方法， 其特征在于，該方法包括以下步驟，通過如權利要求5所述的噴射器將用 于冷卻所述固體顆粒物的液體噴射在至少一個所述圓柱形腔室的所述旋轉 流化床的所述表面上。
37. 如前面任一項權利要求所述的裝置的用途，用于使懸浮在旋轉流 化床中的固體顆粒物聚合的方法中。
38. 如前面任一項權利要求所述的裝置的用途，如權利要求37所述， 其特征在于，至少一種所述流體含有cc-烯烴。
39. 如前面任一項權利要求所述的裝置的用途，在用于對流過該裝置 的旋轉流化床的流體或流體混合物進行催化轉化的方法中所述固體顆粒物 是催化劑。
40. 如前面任一項權利要求所述的裝置的用途，如權利要求39所述， 其特征在于，所述流體或流體混合物含有輕烯烴；所述催化轉化指的是所 述輕烯烴的分子量分布的變化。
41. 如前面任一項權利要求所述的裝置的用途，如權利要求39所述， 其特征在于，所述流體或流體混合物含有乙苯；所述催化轉化指的是使其 脫氫以將其轉化成苯乙蹄。
42. 如前面任一項權利要求所述的裝置的用途，如權利要求41所述， 其特征在于，所述固體顆粒物含有能夠與通過所述脫氬作用產生出的氬反 應的組分，以便降低其在所述流體或流體混合物中的濃度，這些組分可以 在所述反應器外側再生。
43. 如前面任一項權利要求所述的裝置的用途，用于干燥或提取來自 所述固體顆粒物的揮發性組分的方法中。
44. 如前面任一項權利要求中所述的裝置的用途，如;f又利要求5所述， 用于用所述輔助流體浸透所述固體顆粒物的方法中。
45. 如前面任一項權利要求所述的裝置的用途，如權利要求43和44 中任一項所述，其特征在于，所述固體顆粒物為谷物、農業原料的其它碎 屑或粉末。
全文摘要
本發明涉及一種用于旋轉流化床的裝置和方法，用來對固體顆粒物進行催化聚合、干燥和其它處理，或者用于對流體進行催化轉化，其中流體與圓柱形反應器(1)的圓柱形壁相切地被噴射(7)于其內部，該圓柱形反應器通過中空圓盤(3)被分成相繼的一些圓柱形腔室(Z1，Z2，Z3)，這些中空圓盤被固定在反應器的圓柱形壁上，它們具有中央開口，通過這些開口流體被吸入(10)而在圓柱形腔室內旋轉循環流動，所述中空圓盤具有通過反應器的圓柱形壁并用來抽空所述流體的橫向開口，該中空圓盤還具有用于將旋轉流化床中的懸浮固體顆粒物從一個腔室通過所述圓盤(3)傳送到下一個腔室的通道(27)。
文檔編號B01J8/36GK101124036SQ200580048378
公開日2008年2月13日 申請日期2005年12月9日 優先權日2004年12月15日
發明者阿克塞爾·德布羅克維爾 申請人:阿克塞爾·德布羅克維爾