用于流化床反應器的內構件和流化床反應器的制造方法
【專利摘要】本實用新型提供一種用于流化床反應器的內構件，其包括支撐圈，兩端分別與支撐圈連接的多個橫向豎板，以及設置在每個橫向豎板上的多個縱向豎板，每個縱向豎板上設置有多個鉤形件。本實用新型還提供一種包括所述內構件的流化床反應器。本實用新型所述內構件既具有破碎氣泡效率高、通量高、不易堵塞的優勢，又不易磨損。
【專利說明】
用于流化床反應器的內構件和流化床反應器
技術領域
[0001]本實用新型涉及化工設備技術領域，具體涉及一種用于流化床反應器的內構件，以及一種流化床反應器。
【背景技術】
[0002]隨著化石能源的逐漸枯竭以及環境污染問題的日益加劇，探尋一種無污染的可再生能源成為當務之急。太陽能作為最豐富的可再生能源，與其他能源相比具有清潔性、安全性、廣泛性、資源的充足性和潛在的經濟性等優點。充分利用太陽能，對在低碳模式下實現可持續發展具有重要的經濟和戰略意義。其中多晶硅是太陽能光伏行業的基礎原料。
[0003]近年來，隨著我國多晶硅生產規模的急劇擴大，所產生的液相副產物四氯化硅的數量龐大。因此，如何盡量將四氯化硅全部轉化為三氯氫硅是制約多晶硅生產規模擴大的瓶頸。
[0004]為了循環利用該副產物四氯化硅，現有技術主要采用冷氫化工藝。具體為，將四氯化硅與氫氣混合后與硅粉和催化劑在500-600 °C下通過流化床反應器生成三氯氫硅。此外，在三氯氫硅合成生產工藝中也需使用到流化床反應器。
[0005]流化床反應器是一種利用氣體或液體經過顆粒狀固體層而使固體顆粒處于懸浮運動狀態，并進行氣固相反應過程或液固相反應過程的反應器。而上述應用于冷氫化工藝和三氯氫硅合成生產工藝的流化床反應器均為氣固相流化床反應器。在此類反應器中，相間傳質、混合和傳熱是決定反應狀態的重要指標，直接影響到生產產量、轉化率及產品質量，其中，相間傳質往往是決定流化床反應器效果的關鍵因素。
[0006]在氣固相流化床反應器中，隨表觀氣速的增加，都會形成一定數量的球形氣泡，這些氣泡嚴重影響了相間的接觸；同時，隨著氣泡的不斷增大，還會造成流化床晃動，更嚴重地會產生騰涌現象，嚴重影響流化床的穩定運行。
[0007]為了解決上述問題，現有技術提出了一種能夠改善流動和傳遞的多相流反應器的內構件。該內構件由一個或多個構件單元組合而成，每個構件單元由其上開有舌形斜孔的構件板片A和構件板片B以一定角度交叉連接而成。構件單元的截面依反應器形狀和結構而定。上述結構的內構件具有通量高、不易堵塞和破碎氣泡效率高、均布流場、加劇流動的優勢，從而具有顯著強化相間傳質的作用，可用于氣固流化床和氣液、氣液固鼓泡床及氣升式循環床反應器。
[0008]但是，上述結構的內構件結構較密，導致流化床內阻力較大，對于氣固相反應而言固體容易磨損構件板片，從而縮短了內構件的使用周期。
【實用新型內容】
[0009]本實用新型所要解決的技術問題是針對現有技術中所存在的上述缺陷，提供一種既具有破碎氣泡效率高、通量高、不易堵塞的優勢，又不易磨損的用于流化床反應器的內構件，以及包括該內構件的流化床反應器。
[0010]解決本實用新型技術問題所采用的技術方案是:
[0011]本實用新型提供一種用于流化床反應器的內構件，其包括支撐圈，兩端分別與支撐圈連接的多個橫向豎板，以及設置在每個橫向豎板上的多個縱向豎板，每個縱向豎板上設置有多個鉤形件。
[0012]可選地，多個所述橫向豎板平行且等間距設置。
[0013]可選地，相鄰兩個所述橫向豎板的間距為50-200mm。
[0014]可選地，設置在每個橫向豎板上的所述多個縱向豎板平行且等間距設置。
[0015]可選地，相鄰兩個所述縱向豎板的間距為30-100mm。
[0016]可選地，相鄰兩個所述縱向豎板相背設置。
[0017]可選地，每個所述鉤形件包括支撐板和彎鉤，所述支撐板的一端固定在縱向豎板上，所述支撐板的另一端與所述彎鉤的一端連接，所述彎鉤的另一端為自由端;所述支撐板向上傾斜設置，所述彎鉤的自由端向下傾斜設置。
[0018]可選地，所述支撐板與所述縱向豎板所夾銳角的范圍為5-85°;所述支撐板的延長線與所述彎鉤的切線所夾銳角的范圍為30-80°，其中切點為支撐板與彎鉤的連接點。
[0019]可選地，相鄰兩個所述鉤形件的間距為30-100mm。
[0020]本實用新型還提供一種流化床反應器，其特包括上述用于流化床反應器的內構件，所述內構件與流化床反應器內的氣流方向垂直設置。
[0021]可選地，所述流化床反應器為氣固相流化床反應器。
[0022]有益效果:
[0023]本實用新型所述內構件由于采用上述結構，既具有破碎氣泡效率高、通量高、不易堵塞的優勢，又不易磨損，相應延長了內構件的使用周期;所述內構件應用于流化床反應器中可以改善流化床內部氣固相流動狀態，提高傳質與傳熱效果，提高反應器性能。
【附圖說明】
[0024]圖1為本實用新型實施I提供的內構件的俯視圖；
[0025]圖2為本實用新型實施例1提供的縱向豎板與橫向豎板的連接示意圖；
[0026]圖3為圖2中縱向豎板與鉤形件的連接示意圖。
[0027]圖中:I一縱向豎板;2—橫向豎板;3 —支撐圈;4一鉤形件;41 一支撐板;42 —彎鉤。
【具體實施方式】
[0028]為使本領域技術人員更好地理解本實用新型的技術方案，下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步詳細描述。
[0029]實施例1:
[0030]如圖1-3所示，本實施例提供一種用于流化床反應器的內構件，其包括支撐圈3，兩端分別與支撐圈連接的多個橫向豎板2，以及設置在每個橫向豎板2上的多個縱向豎板1，每個縱向豎板I上設置有多個鉤形件4。其中，縱向豎板1、橫向豎板2、支撐圈3和鉤形件4可采用碳鋼、不銹鋼、鑄鐵、陶瓷材料中的任一種制成。
[0031]上述結構的內構件的應用范圍為流化床反應器內部，特別適用于固體顆粒硬度較大、容易發生磨損的流化介質，同時減少了氣相流通過程的阻力，降低了氣相輸送的阻力。
[0032]具體地，支撐圈3為圓環形，其固定在流化床反應器內部。為了保證支撐圈3與流化床反應器內部的固定強度，較優地，支撐圈3焊接在流化床反應器內部。
[0033]兩端分別與支撐圈3連接的多個橫向豎板2平行且等間距設置。相鄰兩個橫向豎板2的間距為50-200mm，優選間距為110mm。其中，如圖1所示，各橫向豎板2的寬度沿豎直方向延伸，長度沿水平方向延伸。
[0034]設置在每個橫向豎板2上的多個縱向豎板I平行且等間距設置。相鄰兩個縱向豎板I的間距為30-100mm，優選間距為70mm。如圖2所示，設置在每個橫向豎板2上的多個縱向豎板I豎直設置，并與該橫向豎板2垂直。縱向豎板I與橫向豎板2之間可通過連接件進行連接，以保證縱向豎板I與橫向豎板2緊固連接，例如，二者通過螺栓進行連接;或者，縱向豎板I與橫向豎板2之間還可以通過焊接的方式進行連接。
[0035]每個縱向豎板I的頂端超出流化床反應器上方50-100cm，底端超出流化床反應器流化段10-50cm，以保證最佳流化效果。
[0036]為了實現更好的破碎氣泡效果，相鄰兩個縱向豎板I相背設置，使得相鄰兩個縱向豎板I上設置的鉤形件4也相背設置。
[0037]如圖3所示，每個鉤形件4包括支撐板41和彎鉤42，支撐板41的一端固定在縱向豎板I上，支撐板41的另一端與彎鉤42的一端連接，彎鉤42的另一端為自由端;支撐板41向上傾斜設置，彎鉤42的自由端向下傾斜設置。
[0038]由于流化床反應器內部的氣流方向是向上的，而內構件需與該氣流方向垂直設置，故支撐板41向上傾斜、彎鉤42的自由端向下傾斜能夠更好地將流化床反應器內上升的氣泡劃破，提高破碎的氣泡效率，從而提高流化床反應器的轉化效率。
[0039]支撐板41與縱向豎板I所夾銳角α的范圍可以為5-85°，優選為45°。銳角α的實際角度需根據氣流速度進行設定，具體地，若氣流速度較快，可相應增大銳角α的角度，以提高破碎的氣泡效率;若氣流速度較慢，可相應減小銳角α的角度，以減小通過的固體顆粒的摩擦力。支撐板41的延長線與彎鉤42的切線所夾銳角β的范圍可以為30-80°，以保證對氣泡的破碎作用，其中切點為支撐板41與彎鉤42的連接點。
[0040]其中，每個縱向豎板I上設置的相鄰兩個鉤形件I的間距為30-100mm，優選為75mm。
[0041]需要說明的是，上述縱向豎板1、橫向豎板2和鉤形件4的具體數量需根據支撐圈3的內徑、流化床反應器內物料的性質和氣體流量來設定，本實施例對此不作限定。
[0042]本實施例主要針對多晶硅生產中硅粉硬度較大，容易造成內構件磨損的情況對內構件的結構進行設計，采用上述結構的內構件主要通過兩種機制對氣泡進行破碎，首先上升的大氣泡被橫向豎板與縱向豎板分割成小氣泡，然后小氣泡被鉤形件破碎，使得流化床反應器在較高氣速下仍然能保持較好的氣相接觸效果，同時還減少了對氣流的阻塞和流化床反應壓差，而且內構件與硅粉接觸面積較小，使得內構件磨損大幅度降低。可見，所述內構件既具有破碎氣泡效率高、通量高、不易堵塞的優勢，又具有阻力小的優勢，故不易磨損，還可以減少返混，從而能夠提高流化床反應器中物料的轉化率及生產能力。
[0043]實施例2:
[0044]本實施例提供一種流化床反應器，其包括實施例1所述的內構件，所述內構件設于流化床反應器之內。所述流化床反應器為氣固相流化床反應器。
[0045]本實施例中，所述內構件與流化床反應器內的氣流方向垂直設置，從而改善流化床反應器內部的氣固相流動狀態，提高傳質與傳熱效果，提高流化床反應器中物料的轉化率及生產能力，從而提高了流化床反應器的性能。
[0046]可以理解的是，以上實施方式僅僅是為了說明本實用新型的原理而采用的示例性實施方式，然而本實用新型并不局限于此。對于本領域內的普通技術人員而言，在不脫離本實用新型的精神和實質的情況下，可以做出各種變型和改進，這些變型和改進也視為本實用新型的保護范圍。
【主權項】
1.一種用于流化床反應器的內構件，其特征在于，包括支撐圈，兩端分別與支撐圈連接的多個橫向豎板，以及設置在每個橫向豎板上的多個縱向豎板，每個縱向豎板上設置有多個鉤形件。2.根據權利要求1所述的內構件，其特征在于，多個所述橫向豎板平行且等間距設置。3.根據權利要求2所述的內構件，其特征在于，相鄰兩個所述橫向豎板的間距為50-200mmo4.根據權利要求1所述的內構件，其特征在于，設置在每個橫向豎板上的所述多個縱向豎板平行且等間距設置。5.根據權利要求4所述的內構件，其特征在于，相鄰兩個所述縱向豎板的間距為30-1OOmm06.根據權利要求5所述的內構件，其特征在于，相鄰兩個所述縱向豎板相背設置。7.根據權利要求1-6中任一項所述的內構件，其特征在于，每個所述鉤形件包括支撐板和彎鉤，所述支撐板的一端固定在縱向豎板上，所述支撐板的另一端與所述彎鉤的一端連接，所述彎鉤的另一端為自由端;所述支撐板向上傾斜設置，所述彎鉤的自由端向下傾斜設置。8.根據權利要求7所述的內構件，其特征在于，所述支撐板與所述縱向豎板所夾銳角的范圍為5-85° ;所述支撐板的延長線與所述彎鉤的切線所夾銳角的范圍為30-80°，其中切點為支撐板與彎鉤的連接點。9.根據權利要求7所述的內構件，其特征在于，相鄰兩個所述鉤形件的間距為30-1OOmm010.—種流化床反應器，其特征在于，包括如權利要求1-9中任一項所述的用于流化床反應器的內構件，所述內構件與流化床反應器內的氣流方向垂直設置。11.根據權利要求10所述的流化床反應器，其特征在于，所述流化床反應器為氣固相流化床反應器。
【文檔編號】B01D19/02GK205672887SQ201620559066
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月12日 公開號201620559066.9, CN 201620559066, CN 205672887 U, CN 205672887U, CN-U-205672887, CN201620559066, CN201620559066.9, CN205672887 U, CN205672887U
【發明人】劉興平, 鄭寶剛, 李軍, 李萬存, 王正云
【申請人】新特能源股份有限公司