多級處理流化顆粒狀固體的方法和系統的制作方法

專利名稱：多級處理流化顆粒狀固體的方法和系統的制作方法
多級處理流化顆粒狀固體的方法和系統
本發明涉及多級處理流化顆粒狀固體的方法和系統。更具體地 說，但非排他地，本發明涉及這樣的方法和系統，其中一系列級容器 中連續處理顆粒狀固體，其中每一級容器使用加壓氣流來流化顆粒狀 固體。
背景技術：
對于涉及顆粒狀固體和氣相間的相互作用的過程，用氣相來流化 固體常常是有用的實現處理目標的方法。許多工業化生產過程以各種 方式使用流化床技術，包括例如，進行氣-固反應，聚合、化學沉積、 煅燒、干燥、催化劑活化和其它工藝。這些方法中的許多使用密相操 作，特別地固體流化，因為流化固體工序可以就以下而言提供有利的
性能特征傳熱、傳質、反應動力學、實際操作、實際尺寸、顆粒狀 固體運輸和/或其它因素。這些因素可以常常提供獲得優質產品的成本 -有效的處理。
各種流化方法和裝置對于處理流化固體來說是已知的。這些中的 一些示于附圖的圖1-3中，其將在下文詳細描述。例如，連續處理方 法可以這樣進行，將顆粒狀固體連續地供給到流化床處理容器的上部 中，從所述處理容器的另一側排出顆粒狀固體并且將流化氣體通過容 器底部供給來使得顆粒狀固體流化。
另一處理裝置包括通過在每一個級容器和其相鄰者之間延伸的 輸送通道串聯連接在一起的多個級容器。每一個級容器接收其自己的 流化氣體供給來形成顆粒狀固體的流化床。待處理的固體產品能夠以 期望的恒定體積生產速率連續地進料到第一個級容器中。穿過系統的 固體顆粒群具有一定的停留時間，其取決于單個級的形狀和尺寸以及 體積流動速率。
在許多流化床過程中，固體顆粒在系統中的停留時間是重要的并 且令人想望地應當是可預測的并且均一的，對于穿越系統的全部固體 顆粒來說。然而，在實踐中，滿足這些目標可能是困難的或不可能的， 因為旁路和阻隔(holdback)現象，這引起 一 些固體顆粒按照短于平均路徑通過系統，而其它固體顆粒按照長于平均路徑通過系統。因此，在 所處理的固體顆粒的停留時間方面通常存在顯著的變化。
因此，將令人期望的是提供用于顆粒狀固體的流化床連續處理的 方法和系統，其可以較好地控制所處理的顆粒的停留時間的分布。
背景技術：
的上述描述可能包括在本發明之前對相關技術來說是 未知的但是由本發明所提供的公開內容的洞悉、發現、理解或揭示， 或者其結合。本發明的一些這樣的貢獻可能已經具體地在本文中指 出，然而，本發明的其它這樣的貢獻將從其上下文內容中顯而易見。 僅僅因為一篇文獻可能已經在本文中被引用，但絕沒有承認所述文件 的范圍，其可能明顯不同于本發明的范圍，類似于本發明的一個或多 個范圍。

發明內容
本發明提供了用于連續多級處理顆粒狀固體的新方法和系統。本 發明的實施方案可以提供所處理的顆粒的停留時間的分布的優良的 控制，并且有時可以提供額外的益處。
在一個方面中，本發明提供一種連續多級處理顆粒狀固體的方
法，該方法包括將顆粒狀固體進料到一系列級容器中的第一個級容 器，允許流化氣體進入每一個級容器中以便流化級容器中的顆粒狀固 體，和通過將相鄰級容器連接在一起的輸送通道將流化固體從第一個 級容器運輸到另一個級容器，和從一系列級容器中的最后一級容器中 排出顆粒狀固體。所述方法進一步包括通過至少一個位于輸送通道中 的流化氣體入口允許流化氣體進入每一個輸送通道。輸送通道流化氣 體可以促進流化固體通過輸送通道從一級流到相鄰級并且有助于避 免阻塞。
在另 一方面中，本發明提供了 一種用于連續多級處理顆粒狀固體 的方法，該方法包括將顆粒狀固體供給到一系列至少15個級容器 中的第 一 個級容器；允許流化氣體進入每一 個級容器中以便流化存在 于級容器中的顆粒狀固體；通過以一個至另一個的方式(oneto another) 連接相鄰級容器的輸送通道將流化固體從第一個級容器運輸到串聯 的另一個級容器，和從一系列級容器中的最后一級容器中排出顆粒狀 固體。如果期望的話，可以在與通過輸送通道運輸流化固體的方向橫向 的方向中容許流化氣體到每一個輸送通道，以便沖擊與輸送通道中的 流化氣體入口的位置相對的輸送通道壁。本發明的一些實施方案包括
從共用的充氣室(plenum chamber)向每一個氣體入口供給流化氣體。 本發明的方法實施方案可以包括圍繞每一個級容器循環加熱或
冷卻介質以便在級容器中加熱或冷卻流化固體。
本發明的 一 個方法實施方案包括在通過級容器運輸期間使流化
氣體與流化顆粒狀固體相互作用。另一個包括在通過級容器運輸期間
使流化氣體與流化顆粒狀固體反應，流化氣體和固體在化學上是互相
反應性的。
本發明還提供了用于連續處理流化顆粒狀固體的多級系統，其包 括至少兩個并排(side-by-side)排列的級容器，每 一 個級容器包括用于 容納流化固體的容納壁(containing wall)、用于流化固體的固體入口 、 用于流化固體的固體出口 、用于流化氣體的至少一個氣體入口和用于 流化氣體的氣體出口。所述系統還包括至少一個輸送通道，每一個輸 送通道在兩相鄰級容器之間連接以便允許在兩相鄰級容器之間運輸 流化固體。
在本發明的 一 個系統方面中，多級系統包括共用的整合的氣體分 布器板，其延伸并且形成至少兩個級容器的底部。氣體分布器板可以 與流化氣體供給源相通并且可以包括至少兩個級容器的流化氣體入口 。
在本發明的另 一 系統方面中，多級系統包括整合或整體的底板， 其包括每一個級容器容納壁的下部并且包括該輸送通道或每一個輸 送通道的頂部和側壁。
在本發明的進 一 步的系統方面中，多級系統包括在至少兩個級容 器之下延伸的充氣室和至少一個輸送通道，以便為氣體入口供給流化 氣體，其中每一個氣體入口可以與充氣室相通從而從充氣室接收流化 氣體。本發明的多級系統中的這些若千方面當然可以在一個系統中變 化地結合。
如果期望的話，本發明的系統實施方案可以包括至少十個并排排 列的級容器并且氣體分布器板可以延伸并且形成大部分級容器的底 部。氣體分布器板還可以包括大部分級容器的氣體入口，如果期望的話。
在本發明的一些實施方案中，該輸送通道或每一個輸送通道包括 用于流化氣體的至少一個輸送通道氣體入口 。這種特征可以有助于將 顆粒狀固體運輸通過一個或多個輸送通道。任選地，氣體分布器板形 成了輸送通道的底部并且包括至少一個輸送通道氣體入口 。這種特征 為用氣體入口裝備輸送通道提供了方便和有效的結構。如果期望的 話， 一個或多個輸送通道氣體入口可以將流化氣體注入到輸送通道 中。
在本發明的一些系統實施方案中，多級系統包括至少20個并排 (side-by-side)排列的級容器并且氣體分布器板跨越全部級容器的底部 延伸并且形成全部級容器的底部并且支撐全部級容器的氣體入口 。多 級系統可以包括50或更多個級容器。取決于所用的級容器的特定構 造，其可以變化，輸送通道的數目在一些實施方案可以是比級容器數 目小1。
如果期望的話，根據本發明的多級系統可以包括整體的底板。整 體的底板可以包括每一個級容器容納壁的下部和一個或多個輸送通 道的頂部和側壁。在本發明的一個有用的實施方案中，氣體分布器板 可以在整體的底板之下延伸并且密閉級容器和輸送通道的底部。此 外，如果期望的話，氣體分布器板可以可拆卸地可連接到整體的底板， 或者相對于底板可移動離開，從而提供至級容器和輸送通道的通路以 ^f更^H'務(service)和維護。
為提高處理能力(capability)的范圍，多級系統的實施方案可以包 括溫度控制結構，例如，圍繞每一個級容器延伸的容積(volume)，其 可以接收溫度控制流體以便在相應的級容器中控制流化固體的溫度。 如果期望的話，所述系統可以包括溫度控制流體封裝體，其包圍了圍 繞級容器的容積，其任選地可以被分成多個可控的子區域以便子區域 之間具有不同溫度。
在一些實施方案中，通過提供用于處理流化顆粒狀固體材料的一 體化多級系統，其中流化床級容器和互聯的輸送通道一體化在共用的 平臺上，本發明使得具有許多處理階段的系統能夠相對于各種因素如 處理量、壓降和停留時間分布來有效地操作。共用的平臺可以例如由 耐用的底板提供，其結合了部分的級容器和輸送通道。整體(one-piece)氣體分布器板，其具有氣體供給開口以便與氣源相通，可以位于底板 之下并且提供跨越每一個級容器和輸送通道的底部延伸的底面
(floor)。


本發明的一些實施方案，以及制造和使用本發明的一些實施方 案，以及實施本發明所預期的最佳方式，在本文中并且通過實施例以 及參考附圖進行了詳細地描述，其中相似的附圖標記在若干附圖中表 示相似的元件，并且其中
圖1是用于連續處理流化固體的已知的單個級容器的部分-截面 示意圖2是用于連續處理流化固體的已知的多級系統的部分-截面示 意圖3是圖2中所示的一部分的多級系統的放大圖，其顯示了在級 容器間輸送流化固體的已知的方式；
圖4是兩種已知的流化固體處理系統的停留時間分布圖5是根椐本發明的連續處理流化固體的多級系統的 一 種實施方 案的部分截面的正視圖6是根椐本發明的連續處理流化固體的多級系統的另 一 實施方 案的截面，其具有許多與圖5中所示的實施方案的相似地方，并且被 繪制成不同的比例；
圖7是圖6中所示的多級系統的頂部平面圖8是圖6中所示的容器多級系統的部分右手側視圖，其中容納 壁被除去；
圖9是圖6的部分的放大圖，以圖中的"A"為基準，其顯示了級 容器間的輸送通道，該顯示類似于相似標記過的圖8的部分的放大圖10是圖6的多級系統的部分的示意透視圖，其顯示了兩個級 容器的可能構造以及它們的相關的輸送通道；
圖11是流化氣體入口噴嘴的放大正視圖(elevation)，其亦稱鼓風 口，可用于圖6中所示的多級系統；
圖12是可用于圖6中所示的多級系統的氣體分布器板的部分的 放大平面圖；圖13是顯示根據本發明的兩種多級(各自具有60級和85級)流化 固體處理系統的可能的停留時間分布的圖；和
圖14是顯示具有各種級數的流化固體系統的可能的停留時間分 布的圖。
具體實施例方式
用于熱調節、化學或其它處理的流化顆粒狀固體的連續處理的一 種已知方法可以使用如圖1中所示的流化床處理容器。在這種方法中， 顆粒狀固體連續地通過固體進料噴嘴供給到密閉的圓柱形處理容器 的上部中，并且從容器的另一側通過固定高度的排出出口排出。排出 出口的垂直位置基本上確定了在穩態條件下處理容器中的固體物質 的高度。流化氣體通過帶有氣體噴嘴(有時被稱為"鼓風口"，未示)的 分布器板提供給容器的底部，并且從處理容器的頂端輸出。控制氣體 的垂直流動速率以便使得顆粒狀固體流化并且所得的固體的流化床 的表現通常將有點像流體。
在操作圖1中所示的處理容器中，固體能夠以恒定的體積流動速 率通過進料噴嘴進料到處理容器并且使其以相同的恒定體積流動速 率通過排出出口從處理容器中流出。處理容器中的固體的流化床的體 積被維持在恒定水準V。
固體的流化床可以受到熱處理或者與用于流化固體的氣體物流 進行化學反應，或者可以受到熱和化學處理。處理容器可以由加熱套 圍繞，以便將流化固體的溫度提高到期望的處理溫度以便與流動的氣 體物流反應。典型的流化固體方式(regimen)具有優良的傳熱特性，其 可以貫穿處理容器在氣相和顆粒狀固體之間提供相當均勻的溫度分 布。由于有效的結構，由圍繞處理容器的罩所提供的加熱或冷卻可以 有效地將流化固體床維持在吸熱或放熱反應的期望的溫度限度內。這 種令人期望的性能可能歸因于各種因素，如處理容器壁和流化固體的 移動床之間的高的傳熱系數以及流化所提供的混合。
在大多數流化床過程中，固體顆粒在系統中的停留時間是重要的 并且令人想望地應當是可預測的并且均一的，對于穿越系統的全部固 體顆粒來說。有時稱為"活塞流性能"的東西，其中流化固體以活塞形 式運動，還可以是令人期望的。然而，在實踐中，這些目標有時難以滿足。
參考圖1中舉例說明的加工方法，固體顆粒通過驅動力如壓差、 機械推動或流化介質的水平的作用從進料位置通過處理容器到達排 出位置。在流化床中，固體顆粒彼此相對地以隨機化方式連續地運動。
此外，流化氣體產生了空隙(void)或"氣泡(bubble)",其向顆粒賦予了 進一步的運動。這種顆粒的恒定且隨機化的運動的一個效果是單個顆 粒采取不同的路徑從進料點通過處理容器到達排出點并且根據顆粒 可能遵循的特定的路徑以不同的速度移動。因此，在處理容器中不同 的顆粒經歷不同的停留時間，其可能不利地影響處理的 一 致性。
已經使用擋板來將顆粒束縛到相對均勻的通過處理容器的路徑， 考慮到獲得更均勻的顆粒在處理容器中的停留時間，但成效有限。
另 一 已知的獲得流化顆粒狀固體的活塞流性能的方法是使用許 多垂直構造或水平構造中的串聯連接的處理容器，或級。對于流化氣 -固過程而言，水平構造可能是令人期望的。
水平串聯(horizontal series)連續多級流化床熱或化學處理裝置的 一種已知的實施方案示意地示于圖2和3中。
如圖2所示，處理裝置包括N個級容器(并非其全部被顯示)。第 一個級容器被標記為"級1",最后一級被標記為"級N"，順序的中間級 容器被分別標記為"n"、 "n+r和"n+2"。處理裝置是已知的或者已經被 建議過，其具有至多12個級容器，并且全部級容器具有相同容積并 且可以被操作以具有流化床固體的相同體積V。或者，級容器可以具 有不同的容積，如果期望的話。
在圖2中所示的裝置中，級容器通過在每一個級容器和其相鄰者 之間延伸的輸送通道(例如，管道)串聯連接在一起，如圖3中更詳細 地描述的，按照規定，圖2和圖3是示意的。每一個輸送通道被置于 恰好高于氣體分布板的水平，所述氣體分布板通常位于級容器的底部 以便將流化氣體供給級容器。這種位置有用于幫助輸送存在于流化固 體中的較大的顆粒，其可以下沉到流化床的底部區域并且可以被捕獲 在隔離壁(dividing wall)后。
在如圖2中所示的裝置中，待處理的固體產品能夠以期望的恒定 體積生產速率(稱為r)連續地進料到級1中。在級1中體積為V的流 化固體被處理達平均停留時間V/r，并且連續流動，當達到穩態時，依次地一級一級地以速率r流動，到達最后一級N,所述固體連續地 由此從系統中排出。穿過系統的固體顆粒群具有一定的停留時間，其 取決于單個級的形狀和尺寸。
對于這樣的裝置來說，其具有相同形狀和尺寸的級容器，提供優 良的顆粒混合，和具有通過系統(包括從一級到下一級)的恒定流速， 顆粒的停留時間分布，其可以稱為P(tr)，可以在理論上或者通過實驗 來確定。
合適的實驗程序的 一種實例是在穩態條件下以恒定的進料速度 來操作系統并隨后引入 一 些顆粒材料到進料物流中作為示蹤顆粒。被 引入的材料顆粒令人想望地具有與被處理的顆粒相同的物理性質并 且具有將其與被處理的其它顆粒區分的可監控的特征。如果這種數量
的示蹤顆粒在已知的短時間段ti內被引入，相對于所處理的顆粒的平 均停留時間Tr而言，離開系統的示蹤顆粒的時間相關的測量，其可 以被稱為"脈沖響應函數"，可以被用于提供全部被進料的顆粒群的實 際停留時間分布函數P(Tr)。例如，小批量的深色的顆粒可以與白色 或淺色的相同材料的原料混合來作為示蹤物，在輸出中深色顆粒隨時 間的分布可以被確定為輸出比例，通過比色法。
就理論測定來說，對于理想混合級，稱為串聯操作的"理想級"， 系統的幾何結構的相關方面可以使用微分方程來數學描述。這些微分 方程的一個或多個解可以獲得預知的停留時間分布函數P(Tr),其當 然局限于理想級的情況并且可能或未必精確地預測現實世界系統性
6匕 f)匕。
一些典型的顆粒停留時間分布以圖的方式示于圖4中，其繪制了 相對于反應器中的停留時間tr,從反應器排出的顆粒群的百分比，稱 為P(tr)。對于曲線下的面積，常數K歸一化了縱座標以便為單位一 (unity),使得全部群是l.O。當處理其在系統中停留時間必須滿足指定 的參數以獲得期望品質的產品時，分布的性質通常是重要的。圖4顯 示對于具有1或2級(即其中N=l和N-2)的處理系統的可能的停留時 間分布。如圖4所示，停留時間被歸一化為期望的停留時間Tr。
對于單一混合級的情況，N=l,理論研究表明理想完美混合級， 可以被定義為具有無限的攪拌速度，使得每個顆粒具有精確相同的被 排出的概率，而不考慮其在時間上在給定時刻時的位置。然而，這種條件不可能在實踐中實現。然而，可能令人期望的是促進在級容器中 的高度混合以便近似理想完美混合級。，
參考圖4并且考慮P(Tr)的原點，曲線起始于0，因為0顆粒在0 時間離開系統。在現實世界中，進入某一級容器的顆粒需要花費一些 時間來找到排出點。因此，對于該級容器中的任何顆粒，需要有限時 間，在圖4中稱為"e",來到達排出點。N=2的曲線顯示了 P(t，)函數 的寬度，其是二級系統中的停留時間分布的展開度。參考圖4,能夠 看出在所模擬的單個級容器中，在大于或小于所指定的停留時間Tr 的停留時間后，較大的百分數的顆粒群離開系統。這種變化可能歸因 于顆粒之間的無規則碰撞的作用，這使得許多顆粒采取較短路徑通過 系統，而其它顆粒采取較長路徑。
在具有兩個處理容器的雙級系統的情況下，此時N-2,相同的
顆粒將采取最短路徑通過第一級以及采取最短路徑通過第二級的統 計幾率被顯著地降低。通過比較圖4中的曲線，能夠看出在雙處理容 器的情況中，此時N-2，在處理系統中的顆粒的更均勻的停留時間分 布能夠被獲得，具有更高產品質量的可能性。顯著地，更多顆粒具有 接近于期望的停留時間l.OO的停留時間tr,峰值百分位顯著地從期望 值的約0.1的停留時間向期望值的約一半移動。然而，分布曲線仍然 是過寬的，這表明許多顆粒可具有不合乎需要的停留時間。
因此，本發明能夠提供新的多級處理系統，其具有許多級容器并 且其仍然可以獲得系統所處理的顆粒狀固體的停留時間的令人期望 的分布曲線。例如，在系統中僅僅小比例的顆粒可以具有不令人期望 地短或不令人期望地長停留時間。
存在有具有多至八級的水平多級流化床處理系統的已知實例，但 是由于種種原因(包括有關經濟可行性的問題)，顯然沒有建議明顯更 大級數的使用。
例如，令人期望的是避免在相鄰級之間的順向或逆向混合，但是 在從一級到下一順序級的每一個轉移點處，流化固體必須通過隔開各 級的壁中的開口或通路，其可提供級間混合的機會。具有較大的級容 器間長度的輸送通道能夠可用于降低可能的級間的順向混合或逆向 混合，而這些(混合)可能降低效率。然而，級間過分的輸送通道長度 路徑可能是不利的。控制逆向混合和順向混合的需要通常意味著將各
13級與簡單的擋板分離不是可行的。
此外，通常令人期望的是級間通道的流動區域是小的以便有助于 控制順向和逆向混合，但是小流量通道可能導致堵塞，這導致停留時
間分布函數P(Tr)的變寬。
此外，對于多級串聯處理系統，級間的每一個通路必須通常保持 是未堵塞的以便避免關閉或減慢所述過程。如果通路的確被堵塞，將 令人期望的是具有適宜的接近通道或其它通路的辦法以便清除堵塞。
參考圖3,能夠看出使流化固體通過系統運動的驅動力是水平增 量(由圖3中的AHn表明)的任何級n和隨后級n+l之間的流化固體。 因為流化固體表現出類似于液相的水力性能，在某些方面中，這種微 分水平，顯示為段之間的Ahn，驅動流化固體從級n通過連接的輸送 通道流動到級n+l。在多級系統中，重要的是通過每一個輸送通道或 者其它級間連接器的壓降是低的，因為在一系列級中，壓降是相加的。
例如，根據本發明的多級流化床處理系統的實施方案可能包括串 聯排列的60級，其中59個輸送通道將各級連接在一起。令人想望地， 每一級應當需要相同的壓降，Ahm，以便處理規定的工藝流動速率。 在這種情況下，如果例如Ahm是0.25英寸的流化產品，那么第一級 流化床水平，N=1 ，和最后一級流化床水平N=60之間的壓差是59x0.25 英寸或14.75英寸。
有時候，從加工立場來看，這種量值的流化床水平的差可能是不 可接受的。因此，在本發明的另一實施方案中，多級系統沿產品通過 系統流動的方向向下傾斜以便提供產生維持流動所要求的壓差的重 力降低的梯度。然而有時候，從工程設計或者加工立場來看，使系統 傾斜還可能是不合乎需要的。
因此本發明還提供了 一種多級流化床處理系統的實施方案，其使 用級間的一個或多個輸送通道，其能夠以通過輸送通道的較低壓降有 效地且可靠地進行操作。本發明的一些實施方案可能以十六分之一英 寸(即0.0625英寸)或更低的厶Hm來操作。
用于控制級間混合的有效的級間分離(stage separation)的要求通 常與低壓降通道設計矛盾。因此，本發明提供了，在一些實施方案中， 低壓降輸送通道，其仍然可能有效地限制級間的混合。
在提供多級流化床連續處理系統中待被克服的進 一 步的困難是在許多多級處理應用中，令人期望的是控制若干流化床固體的溫度。 全部的床可能被期望具有相同的溫度或者可能需要級間的特定的溫 度曲線來滿足在系統中進行的特定工藝的要求。這樣的溫度要求已經 通常通過圍繞構成各工藝級的容器壁提供加熱或冷卻來滿足。然而， 已知的加熱或冷卻方法，如圍繞容器的管束或加熱套，可能對于具有 較大級數的多級系統來說變得過于復雜、笨重和昂貴。
因此，為解決或克服這些問題中的一個或多個，本發明提供了一 種在工業應用中用于氣固接觸的連續多級流化床處理系統和方法，如
附圖的圖5-12中所舉例說明的系統實施方案。該系統可能包括大級 數，如6或更多以至數百(級)，并且可能以顆粒-顆粒為基礎提供停留 時間的優良的均勻性。
示于圖5中的具體的系統實施方案是六十級連續處理系統，其中 六十級是從進料輸入點至排出點串聯排列的，如圖7中所示的。
參考圖5-10,所舉例說明的多級系統的實施方案具有底板10,其 包括許多級容器12中的每一個的容納壁的下段11以及許多輸送通道 18中的每一個的頂壁42和側壁40。輸送通道18在相鄰級12之間的 延伸并且形成連接順序的級容器12的通路以便將固體從一個級容器 12輸送到另一個。輸送通道18數目充足以便以期望的格局(pattern) 將級容器12連接在一起。對于單一系列的級容器12，輸送通道18的 數目可以例如是比級容器12的數目小1。
底板10可能包括通常的平板，從此級容器12和輸送通道18向 上凸出。底板10可以由厚金屬板或金屬鑄件或耐火材料制成整合的 整體件或者可以具有另一種適當地實質(substantial)結構，并且可能， 如果期望的話，包括系統的結構骨架，其為其它的系統元件提供了支 撐。底板10的一種實施方案可以制造成復合體(complex)，其包括級 容器12的下段11和輸送通道18,使用合適的切割設備，例如，水射 流切割設備以便由合適的材料的單塊板或片(slab)切割合適的開口 、通 道或其它形狀。
在一些實施方案中，底板10的厚度可以為約25mm-約250mm(大 約1-10英寸厚)。如果期望的話，底板IO可以比這些尺寸更厚或者可 以成形于各段(sections)或者組件或多部件中，其被固定在一起而形成 結構單元并且任選地可以相互分開，如果期望的話。底板10的一些組件可以永久地固定在一起，通過焊接、鉚接或者其它合適的方式，
如果期望的話。底板IO可以具有這些特征中相容那些的任何組合。
例如如圖5中所示，底板10可以法蘭-安裝在充氣室20之上，所 述充氣室20向級容器12提供了加壓的流化氣體。夾在充氣室20和 底板IO之間的是流化氣體分布器板22，其將流化氣體分布到級容器 12和輸送通道18。
氣體分布器板22在級容器12和輸送通道18之下延伸并且支撐 許多氣體入口 ，其在所示的系統實施方案中可以是氣體噴射噴嘴24, 或鼓風口。通過氣體噴嘴24將流化氣體提供給級容器12和輸送通道 18，所述氣體噴嘴24通過氣體分布器板22與加壓的容納氣體的充氣 室20相通。氣體分布器板22可以被構造為服務于全部級容器12的 共用的整合的整體構件，并且任選地可以是單塊的，如果期望的話。 或者，氣體分布器板可以由許多單獨的或者可分的組件構成，后者任 選地可以被裝配到整合的整體構件中以便使用。氣體分布器板22可 以由鋼、鋁合金或其它合適材料的連續薄板構成，或者可以由兩個或 更多個連接在一起的薄板構成。
在本發明的一種有用的實施方案中，氣體分布器板22是可拆卸 地可連接到底板10的。例如，充氣罩31可以帶有外圍法蘭25，其通 過氣體分布器板22用螺栓固定(bolt)而將充氣罩和氣體分布器板22連 接到底板10，將氣體分布器板22夾在充氣罩31和底板IO之間。通 過將用螺栓固定的法蘭打開并且使氣體分布器板22和充氣室20降 低，氣體分布器板22然后可以與底板IO分離，從而提供了良好的至 輸送通道18的通路。
或者，其它合適的方式，例如鉸鏈或樞軸，可以被提供，以便氣 體分布器板22能夠容易地被打開，或者取出，以便提供至系統內部 的通路來進行清潔和維護等等。在進一步備選的結構中，氣體分布器 板22和充氣室20，作為單元或者單獨地，相對于底板10來說是可滑 動的，在水平方向中，例如在連接到底板10的軌道上。氣體分布器 板22和充氣室20在一個方向中可能是可滑動的以便提供至某些輸送 通道18和級容器12的通路并且在相反方向上是可滑動的以便提供至 其它輸送通道18和級容器12的通路。
取出或打開氣體分布器板22和充氣室20的能力提供至輸送通道18和級容器12的內部的方便的通路以便清除堵塞，用于日常清潔和 維護以及其它目的。
令人想望地，氣體噴嘴24以這樣的格局排列，所述格局匹配許 多級容器的下段U和輸送通道18的內部的格局，并且其用于將流化 氣體進料到級容器12和輸送通道18中。
氣體噴嘴24的格局和與氣體噴嘴24有關的任何其它變量特性可 以被選擇以便將流化固體維持在流化狀態中，令人想望地具有流化的 優良的均勻性，當流化固體從一個容器級12到另一容器級12并且通 過輸送通道18通過所述多級系統時。還令人想望地，氣體分布器板 22中的氣體噴嘴24的格局是這樣的，使得在級容器12和輸送通道 18的區域之外其全部不存在。在本發明的一種實施方案中，在單個級 容器12之間的區域中或者在其周圍的壁的附近(待描述的)不存在氣 體噴嘴24。
現在參考圖9和11，這里所示的每一個氣體噴嘴24包括具有頸 部26和耐用的、任選實心(solid)的頭部28的鼓風口 。頸部26纟皮垂直 進料器通道27穿過并且頭部28被一個或多個與進料器通道27相通 的向下傾斜的徑向分布器通道30穿過。氣體通道30與中空的頸部26 連接并且在氣體噴嘴頭部28的下側上向外開放。任選地，氣體通道 30在數目上可以是2-6個并且可以圍繞氣體噴嘴頭部28均勻分布。 每一個氣體噴嘴24通過分布器板22延伸并且通向充氣室20而從充 氣室20接收流化氣體。氣體噴嘴24將所接收的氣體排出到其所位于 的相應的級容器12或輸送通道18的底面(floor),任選地以多個方向， 這根椐氣體通道30的數目和配置。氣體噴嘴24的頭部28令人想望 地是堅固并且耐用的結構以至耐受運動的流化固體顆粒的恒久的磨 擦而沒有不可接受的損傷或損耗。
可以使用其它流化氣體入口來代替氣體噴嘴24,如果期望的話， 如本領域普通技術人員所已知的或變得知曉的。例如，流化氣體入口 可以包括氣體分布器板22中的簡單的開口或穿孔。令人想望地，可 以提供一些措施以便阻擋或阻隔開口或穿孔，以便防止固體通過其落 下(如果沒有氣流的話)，例如，螺栓(bolt)可以寬松地安裝到每一個孔 或穿孔中。
在本發明的一種實施方案中，氣體噴嘴24彼此相對緊密地在正交網格上間隔，例如，相鄰氣體噴嘴的頭部28之間的間隔不大于大 約頭部28的寬度。氣體噴嘴24的一種可能的排列示于圖12中。在 圖12中，能夠看出每一個級容器12具有3x7氣體噴嘴24的矩形網 格，另外的較小的氣體噴嘴24在級容器截面的曲線部分中在網格的 每一端提供并且其它小的氣體噴嘴24在每一個輸送通道18中提供。 每一個輸送通道12，或一些輸送通道12,可以具有兩個或更多個氣 體噴嘴24或其它流化氣體入口，如果期望的話，其被氣體分布器板 22的部分支撐，所述氣體分布器板22提供了相應的輸送通道18的底 面。
如所述，氣體分布器板22可以為級容器12并且還為輸送通道18 提供底壁或底面，其中氣體噴嘴24向上凸出進入相應的級容器12和 輸送通道18中。在所舉例說明的根據本發明的系統的實施方案中能 夠理解的是氣體分布器板22在任何單個級容器12以外，跨越容器壁， 在相鄰級容器12之間的空間之下，在任何與單個級容器連接的輸送 通道之下并且在一個或多個相鄰級容器之下延伸。然而，如果期望的 話，可以使用氣體分布器板22的其它結構。
充氣室20包括加壓氣體室，其被充氣罩31包圍并且供給以來自 氣體供給管32的氣體。充氣室20在基本上分布器板22的全部區域 之下延伸以便自由到達每一個氣體噴嘴24的進料器通道27。如果期 望的話，準備區(priming zone)34可以通過隔離壁36分隔開充氣室20, 以便在用固體填充下游的級容器12之前，維持啟動期間在系統的第 一容器級中的氣體壓力。任選地，準備區34可以具有其自己的氣體 供給管38。在本發明的一些實施方案(未示)中，充氣室20被分段， 每一段服務多個氣體噴嘴24,供給一個或多個級容器12或輸送通道 18。
在本發明的一種實施方案中，充氣室20具有足夠的容積以便緩 沖氣體供需中的波動并且為氣體噴嘴24提供恒壓氣源。
如圖10中所最佳看出的，底板IO被切掉而形成每一個級容器12 的下段11和每一個輸送通道18的側部40和頂部42。如所示，每一 個級容器下段11限定于垂直橢圓形的開口，其從一側到另一側通過 底板IO延伸。輸送通道側部40和頂部42限定于下革炎11中的矩形截 面的通道，其開口向下。級容器12和輸送通道18的各種形狀是可能
18的，如對于本領域普通技術人員將是顯而易見的。如所述或者暗示的，
級容器下段11和輸送通道18被氣體分布器板22封閉。由氣體分布 器板22支撐的氣體噴嘴24容納在底板IO的相應的被切掉的部分中。 輸送通道18令人想望地，即使有的話，略微長于為逆向混合和 順向混合的有效控制所需的，并且還令人想望地是足夠的長以便完全 地容納至少一個氣體噴嘴24。輸送通道18可以具有任何合適的高度。 令人想望地，每一個輸送通道18具有用于待處理的顆粒狀固體的足 夠的高度以便溢出位于相應的輸送通道18中的一個或多個氣體噴嘴 24。對于一個或多個輸送通道18或者全部輸送通道18的高度和/或其 它尺寸來說，還可能有用的是這樣的，使得容許通過位于相應的輸送 通道18中的氣體噴嘴或入口 24的流化氣體沖擊輸送通道的頂部42 并且橫向地偏斜來促進通過輸送通道18的固體的流動。在所給出的 多級系統的實施方案中，全部輸送通道18可以具有相似的尺寸，如 果期望的話。
或者，在所給定的多級系統實施方案中，可以改變輸送通道12 的尺寸。在一種這樣的多級系統的實施方案中，其可用于這樣的方法， 其中流化固體變得明顯更密集，因為它們前進通過系統，例如由于揮 發物的損失或濃集或兩者，以較小的橫截面積制造一些下游的輸送通 道12以便維持通過多級系統的流化固體的恒定的流速。可拆卸的通 道插入物等可以在所選擇的輸送通道12中插入，從而降低用于一些 方法的通道的橫截面，并且對于其它方法來說，可以被取出，如果期 望的話。
每一個級容器12進一步包括管狀上段44，其與底板IO的相應的 下段ll搭配并且，如果期望的話，能夠在其根部(base)焊接，或者以 其它方式附著到底板10的相應的下段11，而完成級容器12的多級陣 列。上段44和下段11 一起限定了所示的每一個級容器的尺寸和形狀。 如所示，級容器12全部具有相同的尺寸和形狀。然而，級容器12可 以具有不同的尺寸，或者不同的形狀，或者不同的尺寸和不同的形狀， 如果期望的話。參考圖10,每一個級容器12具有貫穿其高度的均一 的橫截面，其采取延長的橢圓形的形式，具有平滑地變圓的端部。在 流化固體流動方向中這種具有內部平滑外形的端部的延長形狀據信 有助于多級系統的有效操作。通常，期望暴露于運動顆粒狀固體的多級系統的內表面具有平滑 外形，其將不妨礙顆粒狀固體的流動。此外，通常令人期望的是使用
耐用的材料，其將不會由于運動顆粒狀固體而過度腐蝕或磨損，并且 其可以經受提高的處理溫度，如果適當的話。對于本發明的一些實施 方案可以使用不銹鋼，并且鋁或者其它合金還可以是有用的。
如圖7所示，在附圖中舉例說明的多級系統的示范性實施方案包 括一系列的三排平行的水平排的級容器12,每一排容納20個級容器。 六十個級容器12通過輸送通道18連接在一起而為流化固體提供了彎 曲的路徑，從而從固體進料口 46串聯通過每一個級容器12流到固體 排出口 48。在圖7中，為方便參考，級容器12順序地從1至60編號， 根據其中連接它們的流動順序。
同樣如圖7中所示，輸送通道18能夠以與級容器12端部對齊或 者橫向地連接。在除圖7所示以外的構造中，輸送通道18能夠以與 一個級容器12端部對齊地并且相對于下一個級容器12橫向地連接。 根據本實施例和本公開內容，級容器的其它結構和數目對于本領域普 通技術人員來說將是或者變得顯而易見。例如，由于通過輸送通道18 的級容器12的不同互連，流動路徑可以具有Y型構造，其中兩個較 小的流動路徑并入單個較大的流動路徑。
圍繞該系列級容器12延伸的是外容納壁50,其包圍并且罩住級 容器12的上段44。為便于連接到多級系統，容納壁50可以帶有分別 圍繞其頂和底周邊的法蘭52和54,或者可以具有其他適合的連接裝 置。底法蘭54可以通過螺栓等連接到底板10。
容納壁50的高度有益地可以被選擇為等于級容器12的上段44 的高度，以便位于容納壁50頂部的密封板56可以針對于級容器12 以及容納壁50，使用一個或多個墊閨，如果期望的話，進行密封。密 封板56,與容納壁50、級容器12的上段44和底板IO—起，限定了 溫度控制流體封裝體58,其是為全部或者期望數目的級容器12所共 用的。可以使用溫度控制流體封裝體58以便使加熱或冷卻氣體或者 液體圍繞級容器12循環，從而控制級容器12的溫度。溫度控制流體， 例如空氣，可以被容許進入溫度控制流體封裝體58并且從溫度控制 流體封裝體58排出，通過入口和出口(未示)來實現，對于加熱氣體入 口-出口來說，所迷出口被置于"低-高"，和/或對于冷卻氣體入口-出口來說，被置于"高-低"。溫度控制流體封裝體58可以被分為多個子區 域，其可以被控制而具有子區域彼此之間的不同溫度，如果期望的話。
所示的多級連續處理流化床系統包括在加熱室密封板56頂部通 過外圍法蘭64而安裝的稀相室(freeboard chamber)60，所述外圍法蘭 64可以用螺栓固定或者以其它方式固定到容納容器50的頂法蘭52。 可以使用將稀相室60固定到所述系統的其它方式，如果期望的話。 稀相室60提供了頂部軍子，其可以收集每一個級容器12所形成的尾 氣并且將其通過一個或多個氣體排出口 62來排出。
本發明的一種實施方案包括連續多級流化床處理系統，其具有為 獲得所處理的顆粒的期望均勻度的停留時間所需要的許多級。
在操作所舉例說明的用于處理流化固體的多級系統的方法中，在 將固體進料到系統中之前，將增壓空氣提供給充氣室20和準備區34 以便建立通過氣體噴嘴24的流化空氣流。此外，如果特別的處理溫 度或溫度曲線將要被維持的話，容許加熱或冷卻氣體進入溫度控制氣 體封裝體58，并且提供時間來進行系統的溫度調節，如果必要的話。 顆粒狀固體原料，例如氣化鋁粗砂粉末，然后通過固體進料口 46被 進料到系統中并且進入第一個級容器12，以預定的恒定體積速率，這 與系統和原料的特性相關。
顆粒狀固體滴向第一個級容器12的底面，其中它遇到來自氣體 分布器板22(構成級容器的底面)的該部分中的氣體噴嘴24的向上的 空氣流。這種向上的空氣流使得下降的顆粒狀固體流化。當更多的顆 粒狀固體流入第一個級容器12時，通過流化固體的向上構建的床所 施加的向下壓力使得固體運動進入第一輸送通道12。在第一輸送通道 18中，流體固體遇到來自輸送通道18中的一個或多個氣體噴嘴24的 空氣流，其維持流化并且防止通道堵塞。在第一個級容器12中流化 固體床的流體靜力狀壓力使得流化固體運動進入第一輸送通道18，將 來自輸送通道18中的一個或多個氣體噴嘴24的空氣流導向下一個級 容器12,由此促進流化顆粒狀固體通過輸送通道18運動到下一個級 容器12中。輸送通道18中的一個或多個氣體噴嘴24還維持了顆粒 狀固體在其通過輸送通道18運輸期間的流化。
進入第二級容器12的顆粒狀固體迅速地遇到自第二級容器12中 的氣體噴嘴24涌出的流化空氣的向上流動，這將維持涌入第二級容器12的顆粒狀固體的流化。通過第一輸送通道18的顆粒狀固體的連 續流動在第二級容器12中形成了流化固體床，其提供了流體靜力狀 壓頭而將進入并且通過第二輸送通道18的顆粒狀固體的流動移動到 第三級容器12中。該過程在多級系統中通過全部的級容器12重復直 到到達最后的級容器12，并且顆粒狀固體的流動到達最后的級容器 12并且從固體排出口 48中涌出。
在啟動后，可以到達如圖6中所示的穩態，其中每一個級容器12 中的流化固體床66的高度顯示出沿顆粒狀固體流動所穿過的級容器 12的順序的遞減變化。 一個級容器12和下一個之間在高度上的微分 表現為使顆粒狀固體流通過相連的輸送通道18運動所需要的壓力。
自然而然地，在每一個輸送通道18中一個或多個氣體噴嘴24的 流化作用是有效的以便防止在通道中的堵塞，其可能破壞通過系統的 顆粒狀固體的有序流動。如果在通道堵塞仍然出現的情況下，能夠停 止所述過程，并且通過(螺栓)松開(unbolt)法蘭25并且降低充氣罩31 和氣體分布器板22使得遠離底板10，能夠清除堵塞，這提供至輸送 通道18的優良的通路而清除了一種或多種堵塞。如果將需要常規或 應急維修或者其它目的時，同時提供了至級容器12的內部的通路。
有效的通道設計可以有益于使制造具有許多級容器的系統是可 行的。例如，使用六十級系統，存在著必須可靠工作的59個通道。 任何單個通道的故障可能使得處理作業線停車，這對于高容量(volume) 處理設備來說可能是高成本的。
以下非限制性的實施例描述了顆粒狀固體處理方法的 一 種實施 方案，其可以在多級系統上利用，如附圖的圖5-12中舉例說明的。
實施例干燥氡化鋁
對于用于減少揮發物(例如水)的干燥氧化鋁的方法的處理規范要 求白色氧化鋁產品的顆粒(平均粒度為120微米)被加熱到250°C的溫 度并且在該溫度保持1小時。更具體地說，質量控制規范要求氧化鋁 -坡加熱到250°C達至少40分鐘，并且不大于80分鐘。
這一過程在60級系統上進行，其中每一個級容器12的截面尺寸 為約102mmx約305mm(約4英寸xl2英寸)并且高度為約1143mm(約 45英寸)。將級容器連接在一起的59個輸送通道18每一個具有矩形的橫截面形狀約38mm(約1.5英寸)寬和約44mm(約1.75英寸)高并 且長度為約25mm(約1,0英寸)。每一個輸送通道18容納兩個流化氣 體噴嘴24以在通道中提供優良的流化并且以設計產品流動速率產生 低壓降。
在將產品進料到多級系統中之前，已加熱的空氣被容許進入溫度 控制氣體封裝體58并且容許系統貫穿級容器12建立250。C的溫度。 然后將白色顆粒狀氧化鋁產品進料到60級系統的第一級中，體積流 動速率被控制到37801bs/hr。
在穩態下，系統的流化床水平是這樣的，在編號為一(l)的級容器 中在進料點處為約744mm(約29,3英寸)，在編號為60的級容器中在 排出點處的水平為約521mm(約20,5英寸)。從一個級容器12到下一 個存在著流化床高度的漸進下降，如圖7中所示的。在第一和最后一 級容器之間的床高度差，即約224mm(約8.8英寸)，的流化固體，可 以被理解為表明在跨越連接60個級容器12的59個輸送通道18上所 存在的總壓降。將該壓降除以輸送通道的數目得到約3.8mm(約0.15 莢寸)的流化床當量壓降/輸送通道的數字。這是可歸因于本發明特征 的令人驚訝地低的數字，例如，將流化氣體注入輸送通道18，以及或 許還有，級容器12的橫截面形狀。在沒有輸送通道氣體入口 24的情 況下，貫穿其長度具有光滑底面的輸送通道18，代替輸送通道氣體入 口 24，壓降被預期為是基本上更高的。
所迷尺寸提供了在流化床水平的頂部和級容器12的頂部之間的 稀相(freeboard)高度，其從在編號為1的級容器中的約406mm(約16 英寸)增加到在編號為60的級容器中的約622mm(24.5英寸)。
每一級中的平均流化床體積為約1,980立方厘米(約0.70立方英尺)。
流過所述單元的全部氧化鋁顆粒群的平均停留時間是1小時。在 所述的多級系統中在約3.35米(約11.0英尺)/分鐘的空氣流化速率下 流化氧化鋁的體積密度(bulk density)為約1442千克/立方米(約鶴s/ 立方英尺)。
為測定所處理的氧化鋁顆粒的停留時間分布，借助于在3 7 8 0 1b s / 小時的恒定的進料速度下并且在穩態條件下操作的單元，將一批35 lbs的與白色顆粒相同尺寸形狀和重量的棕色氧化鋁顆粒快速地進料
23到編號為l的級容器中，同時白色氣化鋁的進料延續并且對于混合物
來說，維持3780 1bs/小時的恒定的進料速度。在排出物流中的棕色顆 粒輸出的級分，其可以通過色鐠法來測定，給出了在所用的處理條件 下進料到所述單元的顆粒群的停留時間分布。
通過這種方法可獲得的一些結果示于圖13中，如在圖4中的， 實際的停留時間在橫坐標上繪制成平均停留時間的比例，而縱座標被 歸 一 化為曲線下的面積以便為單位一 (un ity),使得全部群的停留時間 是l.O。因此，圖13中所示的圖的橫坐標是顆粒群所經歷的1小時平 均停留時間的級分。該圖的縱座標是比例因子，其給出了等于單位一 (unity),即全部群的曲線下的面積。停留時間的兩個值之間的曲線下 的面積是停留時間在該兩個值之間的全部群的級分。
圖13中所示的兩幅圖分別代表了對于60級系統和85級系統的 理想化的數學模型所獲得的輸出。令人驚訝地，在上迷測試中的布朗 顆粒輸出的級分分析，可以產生數據點，其全部位于這兩幅圖之間， 表明實際的60級單元的效率略高于由理論研究所期望的。雖然本發 明不局限于任何特定的理論，這種有用的發現可能是可歸因于單個級 容器12的特別的橢圓形幾何形狀和使用氣體噴嘴24將流化氣體注入 輸送通道18。
如果期望的話，通過使用具有較大級數的多級系統，可以提高停 留時間均勻性，如可以由圖14中所理解的。
在圖14中，如在圖4和13中的，實際的停留時間在橫坐標上繪 制成平均停留時間的比例，而縱座標被歸 一化為曲線下的面積以便為 單位一(unity)，使得全部群的停留時間是1.0。圖14顯示對于其中級 容器數目N等于10、 20、 60和120級的情況的模擬-確定的停留時間 圖。從該圖中可以看出，在120級情況中，大于80%的全部顆粒群 (81.6%)處于正負20%的平均停留時間之間。對于其它級數，本領域普 通技術人員可以形成類似的圖，使得能夠為特定的工業、商業或研究 應用選擇具有合適級數的本發明的多級系統實施方案。
例如，多級系統可以具有至少約15個級容器；約40個級容器-約500個級容器；約100個級容器-約200個級容器；約50個級容器-約70個級容器；或者約80個級容器-約200個級容器，并且本發明的 方法可以在具有這樣數目的容器的系統中進行。如可以由本公開內容理解的，本發明的多個實施方案可以具有或 可以提供以下段落中描述的特征或益處中的一個或多個。
由耐用的、整合的底板，如底板10，制造級容器12的下段和輸 送通道18，可能是經濟的并且可能便于彼此相對地精確定位多級系統 的單個級以及相對于級容器12精確定位輸送通道。將底板IO制造成 整合的或單塊單元有助于保證在處理系統的使用期限期間維持級容 器12和輸送通道18的適當的空間關系。這些措施可能全部有助于根 據本發明的高容量及其他實施方案的多級系統的有效性。
使用氣體分布器板22，以及合適格局的流化噴射噴嘴24，稱為"鼓 風口，，，服務于級容器以及輸送通道，可以獲得優良的固體流化特性， 這便于通過系統的顆粒狀固體的 一 致的通道。
因為在通道排出處的氣體壓力可能低于在通道入口處的氣體壓 力，輸送通道18中的流化氣體可能撞擊輸送通道的頂部并且在產品 通過通道的流動的方向中轉向，這促進了輸送通道的可靠操作并且降 低了由于固體顆粒造成的通道的可能的堵塞或其它堵塞。令人驚訝 地，在本發明的一些實施方案中， 一個或多個氣體噴嘴24可以凸出 進入通過通道的固體流動路徑，而沒有引起通道阻塞或堵塞，因為這 可以通過來自輸送通道18中的 一 個或多個氣體噴嘴2 4的流化氣體的 流動來防范。
通過(螺栓)松開氣體分布器板22與底板法蘭25，將氣體分布器板 22與系統分開，或者將其打開，的能力提供了至全部輸送通道18的 方便的通路以便進行清潔和維護。此外，底板10能夠使用這樣的幾 何結構，其充分地將級容器12彼此分開，以至允許圍繞級容器的加 熱或冷卻介質的循環，這提供給級容器12優良的傳熱條件并且便于 控制級容器中的處理溫度，使得能夠從第一至最后一級容器12來維 持期望的溫度曲線。
本發明的一些實施方案提供了技術上和經濟上可行的用于處理 顆粒狀固體的多級方法，其可以使用許多級，例如，20、 60、 120或 數百級，用于使用顆粒狀固體和氣相之間的相互作用的工藝。本發明 的這種實施方案，有時候，可以提供在多級反應器中的顆粒群的停留 時間的優良的均勻性和高品質輸出。
本發明可以提供其它益處。例如，本發明的方法和系統的有用的
25實施方案可以可靠地將流化固體從一個級容器輸送到下一級，其中在 輸送期間壓降低。本發明的進一步實施方案可以提供至將級容器連接 在一起的許多輸送通道的方便的通路而進入連續處理系統，以便允許 迅速的清潔或維護或這兩者，如果一個或多個輸送通道未能有效操作 的話。
另外，本發明提供了一種實施方案，其中級容器可以安裝在系統
控的加熱或冷卻級容器。更進一步，"^發明的實施方案提供了用于在 多級流化固體連續處理系統中獲得至許多級中的每 一 個的方便的通 路的方法和機制，以便清潔、洗滌、排泄和維護級容器和輸送通道、 分布器板和充氣室，如果使用的話。
根據本發明的多級系統的實施方案可以用于處理各種可以用氣 體流化的顆粒狀形式的固體材料。例如，多級系統實施方案可用于連 續干燥、或加熱、或者加熱和千燥處理需要具有優良的停留時間均勻 性的時間-溫度處理史的敏感材料。
一些通常已經需要反復的分批處理以便滿足質量標準的產品可 以使用本發明的多級流化床系統實施方案連續地進行處理。
本發明的一些有用的實施方案可以提供低熱量損失和優良的能 量效率，高產品處理量，和優良的停留時間的均勻性。可以使用本文 中所述的新的輸送通道設計以便降低或消除顆粒的分流和阻隔
(holdback)，這可能對停留時間均勻性產生不利影響。
本發明包括多級系統流化床處理實施方案，其以價值高效的機械 設計方式包括10-200個容器級，或者其它期望數目的級，所述設計通 過使用可拆卸的氣體分布器板，或其它類似的措施，可以提供清潔系 統的優良的通路以便產品轉換或日常維修。
除包括水平布置排列的級容器12的多級系統流化床處理的所述 實施方案外，應當理解的是級容器可以具有這樣的底部，其沿顆粒狀 固體流動的方向傾斜，或者一個容器能夠相對于另一個縱向移動，以 便促進通過系統的重力流動。
上述具體實施方式
的說明應當根椐并且結合前述背景技術和發 明內容的描述來閱讀理解，其中關于實施本發明的最佳方式，或者關 于本發明的變體、備選方案或有用的實施方案的部分或全部信息也可以被闡迷或建議，如將是對本領域技術人員顯而易見的。如果在本說
其它文獻中引入的材料中的用法看起來沖突的情況一下，意圖本l中使 用的含義為準。
貫穿說明書，過程(處理、方法等)被稱作具有、包括或包含特定 的過程(處理、方法等)步驟，預期根據本發明的過程(處理、方法等) 還可以基本上由所述的過程(處理、方法等)步驟組成或者由所述的過
程(處理、方法等)步驟組成。應當理解的是，步驟的順序或者進行某 些行動的順序是不重要的，只要本發明保持可操作性。此外，兩個或 更多個步驟或行動可以同時進行。
雖然以上已經描述了本發明的示范性實施方案，當然應當理解的 是許多和多種變體對于本領域技術人員來說是顯而易見的，或者參看 上述說明描述，當技術發展時可以變得顯而易見。這樣的變體預期在 本說明書中所公開的一種或多種發明的精神和范圍內。
權利要求
1. 一種連續多級處理顆粒狀固體的方法，該方法包括(a)將顆粒狀固體進料到一系列級容器中的第一個級容器；(b)允許流化氣體進入每一個級容器中以便流化級容器中的顆粒狀固體；(c)通過將相鄰級容器連接在一起的輸送通道將流化固體從第一個級容器運輸到另一個級容器；(d)通過至少一個位于輸送通道中的流化氣體入口允許流化氣體進入每一個輸送通道來促進流化固體通過輸送通道從一級流到相鄰級；和(e)從一系列級容器中的最后一級容器中排出顆粒狀固體。
2. —種連續多級處理顆粒狀固體的方法，該方法包括(a) 將顆粒狀固體供給到一系列至少15個級容器中的第一個級容器；(b) 允許流化氣體進入每一個級容器中以便流化存在于級容器中 的顆粒狀固體；(c) 通過以一個至另一個的方式連接相鄰級容器的輸送通道將流 化固體從第一個級容器運輸到串聯的另一個級容器；(d) 從一 系列級容器中的最后一級容器中排出顆粒狀固體。
3. 根據權利要求1或8的方法，其中流化固體通過選自如下范 圍內的若干級容器來運輸至少約15個級容器；約40個級容器-約 500個級容器；約100個級容器-約200個級容器；約50個級容器-約 70個級容器；和約80個級容器-約150個級容器，流化固體還通過連 接相鄰級容器的輸送通道來運輸。
4. 根據權利要求3的方法，其包括圍繞每一個級容器循環加熱 或冷卻介質以便在級容器中加熱或冷卻流化固體。
5. 根據權利要求3的方法，其中在與通過輸送通道運輸流化固 體的方向橫向的方向中容許流化氣體到每一個輸送通道，以便沖擊與 輸送通道中的流化氣體入口的位置相對的輸送通道壁。
6. 根據權利要求3的方法，其包括從共用的充氣室向每一個氣 體入口供給流化氣體。
7. 根據權利要求3的方法，該方法包括在通過級容器運輸期間使流化氣體與流化顆粒狀固體相互作用。
8. —種用于連續處理流化顆粒狀固體的多級系統，該系統包括:(a) 并排排列的至少兩個級容器，每一個級容器包括(i) 用于容納流化固體的容納壁；(ii) 用于流化固體的固體入口；(iii) 用于流化固體的固體出口；(v) 用于流化氣體的至少一個氣體入口；和(vi) 用于流化氣體的氣體出口；(b) 至少一個輸送通道，該輸送通道或者每一個輸送通道在兩相 鄰級容器之間連接以便允許在兩相鄰級容器之間運輸流化固體；和(c) 跨越至少兩個級容器的底部延伸的并且形成至少兩個級容器 的底部的共用的整合的氣體分布器板，所述氣體分布器板與流化氣體 供給源是可相通的并且包括至少兩個級容器的流化氣體入口 。
9. 一種用于連續處理流化顆粒狀固體的多級系統，該系統包括(a) 并排排列的至少兩個級容器，每一個級容器包括(i) 用于容納流化固體的容納壁；(ii) 用于流化固體的固體入口；(iii) 用于流化固體的固體出口；(v) 用于流化氣體的至少一個氣體入口；和(vi) 用于流化氣體的氣體出口；(b) 至少一個輸送通道，每一個輸送通道在兩相鄰級容器之間連 接以便允許在兩相鄰級容器之間運輸流化固體；和(c) 整合的底板，其包括每一個級容器容納壁的較低部分并且包 括該輸送通道或每一個輸送通道的頂部和側壁。
10. 根據權利要求8或9的多級系統，其中該系統包括并排排列 的至少10個級容器，并且氣體分布器板跨越大部分級容器的底部延
11.根據:利要求二的多k系統，其中i少一個:送通道包括至 少一個用于流化氣體的輸送通道氣體入口并且任選地氣體分布器板 形成輸送通道的底部并且包括至少一個輸送通道氣體入口 。
12.根據權利要求IO的多級系統，其中該系統包括并排排列的若 干級容器，所述級數選自至少20個級容器；和至少50個級容器；并且氣體分布器板跨越全部級容器的底部延伸并且形成全部級容器的 底部并且支撐全部級容器的氣體入口 。
13. 根據權利要求12的多級系統，其中級容器在一系列平行排中 排列，其中輸送通道被設置成提供通過所述系列的級容器的流化固體的彎曲的流動路徑并且其中輸送通道的數目比級容器的數目小1。
14. 根據權利要求12的多級系統，其包括圍繞每一個級容器延伸 的容積以便接收用于控制相應級容器中的流化固體的溫度的溫度控 制流體。
15. 根據權利要求14的多級系統，其包括封裝圍繞級容器的容積 的溫度控制流體封裝體。
全文摘要
本發明涉及多級處理流化顆粒狀固體的方法和系統。用于連續多級處理顆粒狀固體的方法和系統，其可以控制所處理的顆粒的停留時間分布。一種公開的方法包括允許流化氣體進入流化床容器級之間的輸送通道，使用位于輸送通道中的或者直接輸出到輸送通道的氣體入口，來促進流化固體流動通過輸送通道。共用的氣體分布器板可以將氣體供給級容器和具有氣體入口的任何輸送通道。分布器板可以是與該系統可分離的或者能夠操作以提供用于除去堵塞和用于維護的通路。共用的底板可以結合級容器的下部和輸送通道的側面和頂部，容器和通道的底部任選地由氣體分布器板提供。一些多級系統和處理方法具有15-200或更多個級。
文檔編號B01J8/26GK101455952SQ20081017827
公開日2009年6月17日 申請日期2008年11月17日 優先權日2007年11月16日
發明者E·A·威爾斯, E·P·特雷納, H·K·斯塔芬, R·J·阿奇博爾德 申請人:布魯諾布二世有限公司