Усовершенствованный реактор с тороидальным слоем

Изобретение относится к усовершенствованному реактору с тороидальным слоем и способу обработки материала в виде частиц. Устройство для обработки материала в виде частиц содержит рабочую камеру с одним или несколькими впускными отверстиями для впуска обрабатываемого материала и одним или несколькими выпускными отверстиями для обработанного материала, при этом рабочая камера имеет кольцевую зону обработки и множество впускных отверстий для текучего обрабатывающего состава в основании кольцевой зоны, сконфигурированных таким образом, что в процессе применения струи текучего обрабатывающего состава поступают в кольцевую зону и образуют в ней спиральный поток материала. В основании кольцевой зоны обработки выполнено одно или несколько выпускных отверстий для обработанного материала, которые окружены множеством впускных отверстий для текучего обрабатывающего состава, в результате чего спиральный поток материала циркулирует вокруг одного или нескольких выпускных отверстий. Рабочая камера дополнительно имеет средство отклонения части спирального потока материала в кольцевой зоне обработки в радиальном направлении внутрь от спирального потока, в результате чего материал выходит из рабочей камеры через одно или несколько выпускных отверстий для обработанного материала. Изобретение обеспечивает эффективную обработку материала и получение высококачественного, более равномерно обработанного материала. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Область техники

Настоящее изобретение относится к усовершенствованному реактору с тороидальным слоем. Более точно, настоящее изобретение относится к реактору с тороидальным слоем, оснащенному средством, которое позволяет ему непрерывно действовать независимо от обрабатываемого материала.

Уровень техники

Реакторы с тороидальным слоем хорошо известны и описаны, например, в патентах ЕР 1652576, GB 2418382, ЕР 0382769 и ЕР 0293103. Эти реакторы обеспечивают быстрое и эффективное средство обработки исходного сырья, в частности термически обрабатываемых материалов. Материал для обработки подают в реактор с тороидальным слоем и осуществляют его принудительную циркуляцию с помощью текучего обрабатывающего состава, который поступает в реактор через его основание или вблизи него. После обработки материала он может быть выгружен из реактора с тороидальным слоем множеством способов; материалы, размер которых значительно уменьшается после обработки, могут удаляться из реакционной камеры путем их захвата текучим обрабатывающим составом. Например, обработанный материал может выходить вместе с текучим обрабатывающим составом через выпускное отверстие. Для частиц, размер которых значительно не уменьшается и/или которые не становятся менее плотными после обработки, в наружной стенке может быть предусмотрено отверстие для выхода из камеры части циркулирующих частиц. С учетом циркуляционного движения материала отверстие в наружной стенке позволяет материалу выходить из камеры по касательной в радиальном направлении наружу. Высота этого отверстия может тщательно выбираться в расчете на удаление частиц заданного размера и, следовательно, с возможностью удаления только обработанного материала.

В камере может быть предусмотрено центральное отверстие, в результате чего после накопления на дне камеры достаточной массы материала, т.е. после переполнения и проседания камеры часть материала может падать в отверстие и выходить из камеры. Процесс может осуществляться в периодическом режиме, когда после обработки достаточного количества материала камера может быть открыта и материал удален. Когда материал полностью разлагается под действием условий обработки, не требуется удалять из реактора какой-либо твердый материал.

Авторами изобретения было обнаружено, что существующие способы удаления материала из реактора с тороидальным слоем являются неудовлетворительными. Соответственно, в основу настоящего изобретения положена задача преодоления по меньшей мере некоторых из недостатков, известных из техники решений, и создания их промышленно применимой альтернативы.

Описание изобретения

Согласно первой особенности настоящего изобретения предложено устройство 1 для обработки материала в виде частиц, содержащее:

рабочую камеру 5 с одним или несколькими впускными отверстиями 10 для впуска обрабатываемого материала в виде частиц и одним или несколькими выпускными отверстиями 15 для обработанного материала в виде частиц,

при этом рабочая камера 5 имеет кольцевую зону 20 обработки и множество впускных отверстий 25 для текучего обрабатывающего состава в основании 30 кольцевой зоны 20 обработки, сконфигурированных таким образом, что в процессе применения струи текучего обрабатывающего состава 35 поступают в кольцевую зону 20 обработки через множество впускных отверстий 25 для текучего обрабатывающего состава и образуют спиральный поток материала в виде частиц в кольцевой зоне обработки, в основании 30 кольцевой зоны 20 обработки выполнено одно или несколько выпускных отверстий 15 для обработанного материала в виде частиц, которые окружены множеством впускных отверстий 25 для текучего обрабатывающего состава, в результате чего спиральный поток материала в виде частиц циркулирует вокруг одного или нескольких выпускных отверстий 15,

рабочая камера 5 дополнительно имеет средство отклонения части спирального потока материала в виде частиц в кольцевой зоне 20 обработки в радиальном направлении внутрь от спирального потока, в результате чего материал в виде частиц выходит из рабочей камеры 5 через одно или несколько выпускных отверстий 15 для обработанного материала в виде частиц.

Изобретение будет дополнительно описано далее. Ниже будут более подробно рассмотрены различные особенности изобретения. Каждая рассматриваемая особенность может сочетаться с любой другой особенностью или особенностями, если ясно не указано иное. В частности, любая особенность, указанная как предпочтительная или выгодная, может сочетаться с любой другой особенностью или особенностями, указанными как предпочтительные или выгодные. Рабочая камера 5 согласно настоящему изобретению предпочтительно представляет собой традиционный реактор с тороидальным слоем. Используемый в описании термин "реактор с тороидальным слоем" означает реактор, в котором обрабатываемый материал заключен и за счет центробежной силы удерживается внутри компактного, но турбулентного, циркулирующего по тороидальной траектории слоя частиц и текучего обрабатывающего состава, который циркулирует вокруг оси 55 рабочей камеры 5.

Реактор с тороидальным слоем имеет кольцевую зону 20 обработки. Эта зона обработки тороидальной формы обеспечивается спиральным потоком текучего обрабатывающего состава, поступающим через впускные отверстия 25 для текучего обрабатывающего состава. Следовательно, кольцевая зона 20 обработки ограничена снаружи стенкой 45 реактора. Кольцевая зона обработки ограничена изнутри границей между спиральным потоком и пространством над одним или несколькими выпускными отверстиям 15 в основании камеры, где отсутствуют струи текучего обрабатывающего состава. В одном из вариантов осуществления может быть предусмотрена внутренняя центральная стенка и/или крышка 50 над одним или несколькими выпускными отверстиями 15, которая ограничивает изнутри кольцевую зону 20 обработки. Предпочтительно из кольцевой зоны 20 обработки ведет только одно выпускное отверстие 15. Кольцевая зона 20 обработки предпочтительно имеет преимущественно круглое поперечное сечение. Поскольку для обеспечения циркуляции материала в виде частиц в основу процесса отчасти положена гравитационная сила, круглое поперечное сечение предпочтительно лежит преимущественно в горизонтальной плоскости. Реактор с тороидальным слоем дополнительно имеет одно или несколько выпускных отверстий 15 для обработанного материала, которые предпочтительно выполнены в его основании 30. Соответственно, спиральный поток материала в виде частиц и текучего обрабатывающего состава прецессирует вокруг выпускного отверстия, не переходя через выпускное отверстие. Используемый в описании термин "вокруг" означает, что материал циркулирует вокруг оси 55, проходящей через центр рабочей камеры 5. Эта ось 55 предпочтительно является центральной вертикальной осью 55 рабочей камеры 5 и кольцевой зоны 20 обработки. Поскольку струи текучего обрабатывающего состава 35 наклонены вверх и наружу от основания 30 кольцевой зоны 20 обработки, материал в виде частиц увлекается наружу и вокруг кольцевой зоны 20 обработки. Соответственно, материал в виде частиц движется в целом от центра зоны и не может во время циркуляции без отклонения достигать расположенного по центру выпускного отверстия(-й) 15 в процессе применения слоя, когда он правильно течет. Согласно известному уровню техники этот материал может достигать выпускного отверстия 15 только при переполнении и оседании слоя, когда материал больше не циркулирует.

Используемый в описании термин "спиральный поток" означает циркулирующий текучий обрабатывающий состав и увлекаемый им материал в виде частиц, который циркулирует вокруг кольцевой зоны обработки. Используемый в описании термин "слой" имеет сходное значение и относится к обработанному материалу, когда он циркулирует с преимущественно стабильной конфигурацией.

Как упоминалось выше и описано в патенте ЕР 1652576, материал выгружают из тороидального слоя со стороны внутренней границы, в результате чего материал в виде частиц падает в зону разгрузки за счет отсутствия текучей среды в этой области. В реакторе с тороидальным слоем согласно ЕР 1652576 слой твердых частиц нарастает в сторону центра с увеличением массы слоя за счет твердых частиц. Впоследствии масса слоя достигает такой величины, что кинетической энергии потока технологического газа, проходящего через лопасти, становится недостаточно для обеспечения циркуляции всей массы описанным путем. Когда это происходит, слой оседает в виде 'груды' 60, частицы уносятся за нижнюю границу (потоком технологического газа, проходящим через лопасти), распространяясь вокруг кольцевого пространства и осаждаясь с обратной стороны груды. Это показано на фиг.1А. Груда 60, которая образуется по мере увеличения массы слоя, фактически перемещается в обратном направлении вокруг камеры, т.е. в направлении, противоположном нормальному движению. По мере прохождения груды 60 через выпускное отверстие 42 на фиг.2 к ЕР 1652576 (которая воспроизведена в настоящей заявке как фиг.2), материал скользит по внутренней границе груды в выпускное отверстие для выгрузки. Соответственно, слой по необходимости находится в неустойчивом состоянии до того, как он может быть выгружен.

Авторами настоящего изобретения было обнаружено, что до выгрузки материала в виде частиц в тороидальный слой из центрального выпускного отверстия слой должен застопориться и осесть в виде груды 60 в непосредственной близости от выпускного отверстия 15. Кроме того, только после этого материал в виде частиц выйдет из осевшего слоя, как если бы он являлся не псевдоожиженным, с естественным углом скольжения. Смотри фиг.1А.

Авторами настоящего изобретения было обнаружено, что этот недостаток может быть преодолен за счет использования средства отклонения частиц от спирального потока материала в виде частиц. Иными словами, часть частиц, циркулирующих в кольцевой зоне 20 обработки, может быть отведена от потока и удалена из рабочей камеры 5 до того, как слой достигнет критической массы и осядет.

Было обнаружено, что механизм выгрузки, описанный выше со ссылкой на ЕР 1652576, в частности, неприменим для обработки преимущественно несферических твердых частиц, иными словами, частиц, которые образуют груду с углом скольжения 80 градусов или более, в частности 90 градусов или более. Соответственно, предложенное в изобретении устройство особо применимо для обработки исходного сырья, которое имеет тенденцию не скользить, когда оно образует груду. Это, в особенности, справедливо в случае биомассы, которая обычно измельчена, раздроблена или раскрошена и имеет низкую текучесть в виде груды.

Снова возвращаясь к тороидальному реактору согласно ЕР 1652576, с учетом больших объемных расходов материала, протекающего через реактор, этот механизм выгрузки с "оседанием" является неприемлемым. Поскольку этот способ обеспечивает выгрузку только в единственной точке кольцевого пространства слоя, ее скорость может достигать нескольких тонн в час в этой единственной точке, и, чтобы обеспечить такую скорость выгрузки, может быть необходима очень высокая груда. Когда материал образует груду, его обработка является неравномерной из-за отсутствия перемешивания, при этом не регулируется нагрев технологическим газом и массообмен. Было обнаружено, что за счет применения средства для отклонения части спирального потока материала в виде частиц обеспечиваются следующие преимущества.

1. Множество точек выгрузки из камеры реактора с тороидальным слоем, что позволяет повысить пропускную способность, сократить время нахождения чувствительных материалов и сделать более предсказуемой/постоянной продолжительность обработки. Все эти преимущества обеспечивают получение более высококачественного, более равномерно обработанного материала.

2. Равномерно смешанный слой, циркулирующий с возможностью регулирования. Было обнаружено, что особо выгодным является применение одного или нескольких средств отклонения, поскольку при этом:

1. используется поступательная скорость/кинетическая энергия слоя для направления материал в выпускное отверстие для выгрузки, и

2. средство отклонения может размещаться вокруг внутренней стенки камеры и образовывать множество выпускных отверстий.

Так, например, в случае выпаривания биомассы, когда требуется сушка и выпаривание измельченной и раздробленной биомассы, этот усовершенствованный способ выгрузки необходим для обеспечения точной обработки (т.е. предотвращения нестабильности и агрегирования/комкования материала в камере) в больших объемах (необходимых для обработки тон биомассы). Устройство и способ согласно изобретению, в особенности, выгодны в случае чувствительного материала, который не способен выдерживать длительную и переменную продолжительность пребывания, как в случае переполнения слоя с целью удаления обработанного материала из реактора.

Предпочтительно материалом в виде частиц является углеродистое исходное сырье. Используемый в описании термин "углеродистое исходное сырье" означает исходное сырье, которое содержит углерод. Примерами углеродистого исходного сырья являются уголь, нефть, биомасса и биотопливо.

Углеродистым исходным сырьем предпочтительно является "исходное сырье на основе биомассы". Используемый в описании термин "исходное сырье на основе биомассы" означает биологическое исходное сырье, полученное из живых или в недавнем прошлом живых организмов, такое как растительное сырье, отходы, газы из органических отходов и алкогольное топливо. Биомасса основана на углероде и состоит из смеси молекул органического вещества, содержащих водород, обычно атомы кислорода, часто азот, а также небольшие количества других атомов, включая щелочные, щелочноземельные и тяжелые металлы. Биомасса не включает такие органические материалы, как ископаемые виды топлива, преобразованные вследствие геологических процессов, такие как уголь или нефть.

Применимое исходное сырье на основе биомассы включает древесину, растительное сырье и отходы (включая осадок сточных вод и сельскохозяйственные отходы). Древесина включает лесосечные отходы, такие как сухостой, ветки и пни деревьев, обрезки пиломатериалов, древесную щепу и отходы обработки. Растительное сырье включает биомассу, выращенную, например, из мискантуса, проса, конопли, кукурузы, тополя, ивы, сорго или сахарного тростника, и включает солому и шелуху. Обработанная биомасса предпочтительно находится в твердой форме и имеет применимую теплотворность. Если теплотворность является слишком высокой или слишком низкой, биомасса может быть сначала гомогенизирована с целью получения исходного сырья с преимущественно равномерной теплотворностью. Способ согласно настоящему изобретению осуществляется в реакторе с тороидальным слоем. Реактор с тороидальным слоем (TORBED(RTM)) и способ описаны, например, в патентах ЕР 0068853, US 4479920 и ЕР 1791632, содержание которых в порядке ссылки включено в настоящую заявку. При осуществлении способа обрабатываемый материал предпочтительно заключают и за счет центробежной силы удерживают внутри компактного, но турбулентного, циркулирующего по тороидальной траектории слоя частиц и текучего обрабатывающего состава, который циркулирует вокруг оси 55 рабочей камеры 5. В частности, материал образует внутри слоя частицы, которые могут циркулировать над множеством впускных отверстий для текучей среды, расположенных вокруг основания рабочей камеры 5. Впускные отверстия для текучей среды предпочтительно перекрывают друг друга, а частицы циркулируют вокруг слоя под действием текучего обрабатывающего состава, например газа, нагнетаемого в рабочую камеру 5 снизу и через впускные отверстия для текучей среды. Впускные отверстия для текучей среды могут представлять собой, например, множество проходящих по радиусу наружу наклонных направляющих устройств, расположенных вокруг основания рабочей камеры 5.

Реактор с тороидальным слоем для применения в настоящем изобретении предпочтительно имеет реакционную камеру, в которой генерируется направленный преимущественно по окружности поток текучей среды, заставляющий исходное сырье на основе биомассы быстро циркулировать вокруг оси 55 реакционной камеры в тороидальном слое и нагревающий исходное сырье на основе биомассы, при этом текучая среда представляет собой газ или газы, подаваемые в реакционную камеру. Поток текучей среды внутри реакционной камеры предпочтительно содержит горизонтальную и вертикальную составляющие скорости. В камере предпочтительно имеется множество проходящих по радиусу наружу наклонных впускных отверстий для текучей среды, выполненных в основании 30 или вблизи него, при этом текучая среда поступает через впускные отверстия в основании камеры и генерирует направленный по окружности поток текучей среды внутри камеры. Текучей среде, поступающей через впускные отверстия для текучей среды, предпочтительно придается как горизонтальная, так и вертикальная составляющие скорости.

Исходное сырье может вводиться в реактор(-ы) через одно или несколько впускных отверстий 10 под действием сжатого газа, такого как сжатый воздух, и/или инертного газа, такого как азот. В одном из предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения впускное отверстие расположено над впускными отверстиями для текучей среды в основании камеры, а углеродистое исходное сырье вводят в камеру в помощью гравитационного подающего устройства, например, с использованием воздушного шлюза, такого как поворотный клапан. Гравитационное подающее устройство может быть установлено в вертикальной стенке камеры или проходить через крышу.

Следует учесть, что поток текучей среды может генерироваться до или после того, как исходное сырье вводят в камеру. В качестве альтернативы, поток текучей среды может генерироваться одновременно с тем, как исходное сырье вводят в камеру. Поток текучей среды через камеру может генерироваться, как описано в ЕР-В-03 82769 и ЕР-В-0068853, т.е. путем подачи потока текучей среды в рабочую камеру 5 и через нее его направления с помощью множества проходящих в радиальном направлении наружу и предпочтительно перекрывающих друг друга впускных отверстий для текучей среды в виде диска, которые расположены в основании рабочей камеры 5 или вблизи него. Впускные отверстия для текучей среды наклонены относительно основания камеры, чтобы сообщать вращательное движение нагревающей текучей среде, поступающей в камеру, и тем самым заставлять нагревающую текучую среду по мере ее подъема циркулировать вокруг преимущественно вертикальной оси 55 камеры. Впускные отверстия для текучей среды могут представлять собой, например, множество проходящих в радиальном направлении наружу направляющих устройств в основании камеры или вблизи него. Направляющие устройства (или лопасти) обычно наклонены относительно основания и предпочтительно перекрывают друг друга. Устройство 1 предпочтительно дополнительно имеет крышку 50, расположенную над одним или несколькими выпускными отверстиями 15 для обработанного материала в виде частиц и предотвращающую выход из камеры через выпускное отверстие(-я) 15 материала в виде частиц, который не был отклонен средством отклонения части спирального потока материала в виде частиц. Тем самым предотвращается случайная выгрузка необработанного материала. Под выпускными отверстиями предпочтительно подразумевается выход из камеры, который лежит в той же плоскости, что и основание 30.

Средство отклонения предпочтительно является регулируемым между первым положением, в котором оно в процессе применения отклоняет часть спирального потока материала в виде частиц в кольцевой зоне обработки в радиальном направлении внутрь от спирального потока, и вторым положением, в котором оно не делает этого. Соответственно, может гарантироваться, что материал не удаляется из камеры до того, как слой достигнет определенной температуры, или до того, как истечет соответствующее время пребывания, и материал будет полностью обработан. Средством отклонения части спирального потока материала в виде частиц может являться любое средство, способное отклонять частицы в радиальном направлении внутрь от спирального потока. В одном из вариантов осуществления средство отклонения представляет собой препятствующее средство, проникающее в спиральный поток материала в виде частиц. Препятствующее средство предпочтительно представляет собой совок 40 или лопасть, проникающую в спиральный поток. Препятствующее средство предпочтительно имеет преимущественно плоскую поверхность для отвода по меньшей мере части материала в виде частиц от спирального потока.

В одном из вариантов осуществления препятствующим средством является стальной совок 40, проникающий через внутреннюю границу спирального потока. Высота и длина совка 40 определяют долю массы проходящего слоя, которая перехватывается и отклоняется для выгрузки, и он может быть легко сконфигурирован и смонтирован. В другом варианте осуществления средство отклонения части спирального потока материала в виде частиц представляет собой одну или несколько струй текучей среды. Иными словами, струю, которая по меньшей мере частично наклонена относительно струй текучего обрабатывающего состава и отклоняет часть материала в виде частиц от спирального потока. Для простоты струя предпочтительно именуется текучим обрабатывающим составом.

В одном из дополнительных вариантов осуществления средство отклонения части спирального потока материала в виде частиц представляет собой всасывающий патрубок для отвода части материала в виде частиц от спирального потока. Иными словами, на выпускном отверстии, обращенном к внутренней границе спирального потока, создают активный вакуум для отвода материала в виде частиц от спирального потока. Особо предпочтительно, чтобы средство отклонения отклоняло от спирального потока часть материала в виде частиц на желаемой высоте относительно основания кольцевой зоны 20 обработки. Это особо выгодно, поскольку может использоваться для получения выходного материала с заданными свойствами. Например, при расположении выпускного отверстия над основанием 30 кольцевой зоны 20 обработки более тяжелый необработанный и недавно добавленный материал в виде частиц не поступает в выпускное отверстие до того, как он будет обработан в достаточной степени, чтобы его масса уменьшилась, и он циркулировал выше в слое.

В одном из вариантов осуществления средством отклонения части спирального потока материала в виде частиц является часть основания кольцевой зоны 20 обработки без впускного отверстия для текучего обрабатывающего состава. Соответственно, когда материал в виде частиц проходит над этой частью основания 30, он теряет свою движущую силу и опускается в слой. Таким образом, материал в виде частиц может падать на заданную часть основания, а затем выходить через выпускное отверстие, необязательно после образования небольшой регулируемой и статической возвышенности из материала в виде частиц. В одном из вариантов осуществления часть основания без впускных отверстий для текучего обрабатывающего состава наклонена, чтобы способствовать продвижению материала в виде частиц в сторону выпускного отверстия(-й).

Текучим обрабатывающим составом предпочтительно является газ. Поскольку конечный продукт предпочтительно находится в виде частиц, за счет применения технологического газа вместо жидкости устраняется необходимость осуществлять стадию сложной сепарации или сушки.

Технологическим газом может являться обедненный кислородом газ. Используемый в описании термин "обедненный кислородом газ" означает газ с более низким содержанием кислорода, чем в атмосферном воздухе. Обедненный кислородом газ предпочтительно содержит менее 20% кислорода, более предпочтительно 1-15%, наиболее предпочтительно 5-10% по объему. Помимо более низкого содержания кислорода обедненный кислородом газ может содержать пар.

Множество впускных отверстий 25 для текучего обрабатывающего состава предпочтительно расположено таким образом, что струи текучего обрабатывающего состава 35 направляются в кольцевую зону 20 обработки под углом подъема 5-45 градусов к плоскости кольцевой зоны 20 обработки. Множество впускных отверстий 25 для текучего обрабатывающего состава предпочтительно расположены таким образом, что струи текучего обрабатывающего состава 35 направляются в кольцевую зону 20 обработки от ее центра под углом 10-75 градусов к касательной внешней периферии поперечного сечения в плоскости кольцевой зоны 20 обработки.

Согласно второй особенности настоящего изобретения предложен способ обработки материала в виде частиц, в котором:

вводят в кольцевую зону 20 обработки рабочей камеры 5 через множество впускных отверстий 25 для текучего обрабатывающего состава в основании 30 кольцевой зоны 20 обработки текучий обрабатывающий состав, чтобы создать спиральный поток текучего обрабатывающего состава в кольцевой зоне 20 обработки,

вводят в кольцевую зону 20 обработки обрабатываемый материал в виде частиц, который захватывается спиральным потоком текучего обрабатывающего состава и обрабатывается им,

отклоняют часть захваченного материала в виде частиц в радиальном направлении внутрь от спирального потока,

выпускают отклоненную часть материала в виде частиц через одно или несколько выпускных отверстий 15 в средней части основания кольцевой зоны 20 обработки. На чертежах следующими позициями дополнительно обозначено:

100 направление движения слоя

105 наружная стенка

110 естественный угол скольжения материала

115 выгрузка твердых частиц 120 лопасти

125 поток технологического газа.

Способ согласно настоящему изобретению предпочтительно осуществляется с использованием описанного в изобретении устройства 1.

Хотя были подробно описаны предпочтительные варианты осуществления изобретения, специалистам в данной области техники ясно, что в них могут быть внесены изменения, не выходящие за пределы объема изобретения и прилагаемой формулы изобретения.

1. Устройство для обработки материала в виде частиц, содержащее:
рабочую камеру с одним или несколькими впускными отверстиями для впуска обрабатываемого материала в виде частиц и одним или несколькими выпускными отверстиями для обработанного материала в виде частиц,
при этом рабочая камера имеет кольцевую зону обработки и множество впускных отверстий для текучего обрабатывающего состава в основании кольцевой зоны обработки, сконфигурированных таким образом, что в процессе применения струи текучего обрабатывающего состава поступают в кольцевую зону обработки через множество впускных отверстий текучего обрабатывающего состава и образуют спиральный поток материала в виде частиц в кольцевой зоне обработки,
в основании кольцевой зоны обработки выполнено одно или несколько выпускных отверстий для обработанного материала в виде частиц, которые окружены множеством впускных отверстий для текучего обрабатывающего состава, в результате чего спиральный поток материала в виде частиц циркулирует вокруг одного или нескольких выпускных отверстий,
рабочая камера дополнительно имеет средство отклонения части спирального потока материала в виде частиц в кольцевой зоне обработки в радиальном направлении внутрь от спирального потока, в результате чего материал в виде частиц выходит из рабочей камеры через одно или несколько выпускных отверстий для обработанного материала в виде частиц.

2. Устройство по п.1, дополнительно содержащее крышку, расположенную над одним или несколькими выпускными отверстиями для обработанного материала в виде частиц и предотвращающую выход из камеры через выпускное отверстие материала в виде частиц, который не был отклонен средством отклонения части спирального потока материала в виде частиц.

3. Устройство по п.1 или 2, в котором средство отклонения является регулируемым между первым положением, в котором оно в процессе применения отклоняет часть спирального потока материала в виде частиц в кольцевой зоне обработки в радиальном направлении внутрь от спирального потока, и вторым положением, в котором оно не делает этого.

4. Устройство по п.1 или 2, в котором средство отклонения части спирального потока материала в виде частиц содержит препятствующее средство, проникающее в спиральный поток материала в виде частиц.

5. Устройство по п.4, в котором препятствующее средство имеет преимущественно плоскую поверхность для отвода по меньшей мере части материала в виде частиц от спирального потока.

6. Устройство по п.1 или 2, в котором средство отклонения части спирального потока материала в виде частиц представляет собой одну или несколько струй текучей среды.

7. Устройство по п.1 или 2, в котором средство отклонения части спирального потока материала в виде частиц представляет собой всасывающий патрубок для отвода части материала в виде частиц от спирального потока.

8. Устройство по любому из пп.1, 2 или 5, в котором средство отклонения служит для отвода части материала в виде частиц от спирального потока на желаемой высоте относительно основания кольцевой зоны обработки.

9. Устройство по п.1 или 2, в котором средством отклонения части спирального потока материала в виде частиц является часть основания кольцевой зоны обработки без впускного отверстия для текучего обрабатывающего состава.

10. Устройство по любому из пп.1, 2 или 5, в котором текучим обрабатывающим составом является газ.

11. Устройство по любому из пп.1, 2 или 5, в котором множество впускных отверстий для текучего обрабатывающего состава расположено таким образом, что струи текучего обрабатывающего состава направляются в кольцевую зону обработки под углом подъема 5-45 градусов к плоскости кольцевой зоны обработки.

12. Устройство по любому из пп.1, 2 или 5, в котором множество впускных отверстий для текучего обрабатывающего состава расположено таким образом, что струи текучего обрабатывающего состава направляются в кольцевую зону обработки от ее центра под углом 10-75 градусов к касательной внешней периферии поперечного сечения плоскости кольцевой зоны обработки.

13. Способ обработки материала в виде частиц, в котором:
вводят в кольцевую зону обработки рабочей камеры через множество впускных отверстий для текучего обрабатывающего состава в основании кольцевой зоны обработки текучий обрабатывающий состав, чтобы создать спиральный поток текучего обрабатывающего состава в кольцевой зоне обработки,
вводят в кольцевую зону обработки обрабатываемый материал в виде частиц, который захватывается спиральным потоком текучего обрабатывающего состава и обрабатывается им,
отклоняют часть захваченного материала в виде частиц в радиальном направлении внутрь от спирального потока,
выпускают отклоненную часть материала в виде частиц через одно или несколько выпускных отверстий в средней части основания кольцевой зоны обработки.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу и устройству для смешивания потоков регенерированного и карбонизированного катализаторов. Способ смешивания двух потоков катализатора, включающий подачу первого потока катализатора в пространство между стенкой лифт-реактора и стенкой камеры, размещенной в указанном лифт-реакторе; подачу второго потока катализатора в указанный лифт-реактор; прохождение указанного первого потока катализатора из указанного пространства в отверстие в указанной камере и прохождение указанных первого потока катализатора и второго потока катализатора вверх в указанном лифт-реакторе; включающий прохождение указанного первого потока катализатора вдоль указанной стенки указанной камеры перед поступлением указанного первого потока в указанное отверстие.

Изобретение относится к способу и устройству для смешения потоков зауглероженного и регенерированного катализатора. Способ смешения двух потоков катализатора, включающий подачу первого потока катализатора, который представляет собой поток регенерированного катализатора, в камеру; подачу второго потока катализатора, который представляет собой поток зауглероженного катализатора, в вертикальный стояк; пропускание катализатора из указанной камеры в указанный вертикальный стояк; и пропускание указанного первого потока катализатора и указанного второго потока катализатора вверх по указанному вертикальному стояку.

Изобретение относится к способу получения продукта из газообразного реагента в суспензии. Способ включает подачу газообразного реагента в качестве газообразного сырья или части газообразного сырья при приведенной скорости газа на входе по меньшей мере 0.5 м/с в сосуд, содержащий расширенный суспензионный слой твердых частиц катализатора, суспендированных в суспензионной жидкости, так что газообразный реагент может барботировать наверх через суспензионный слой, причем суспензионный слой содержит загрузку катализатора, составляющую по меньшей мере 20 об.% от откачанной суспензии, каталитическую реакцию газообразного реагента при давлении выше атмосферного по мере того, как пузырьки газообразного реагента барботируют наверх через суспензионный слой с образованием продукта, и отвод из сосуда продукта и непрореагировавшего газообразного реагента.

Изобретение относится к способу получения гранулята, содержащего одну или несколько солей комплексообразователя общей формулы (I), из исходного водного раствора, содержащего одну или несколько солей комплексообразователя в концентрации от 10 до 80 мас.% в пересчете на общую массу этого исходного водного раствора.

Изобретение относится к способу и устройству для смешивания потоков карбонизированного и регенерированного катализатора. Способ включает подачу первого потока катализатора в лифт-реактор, подачу второго потока катализатора в лифт-реактор, прохождение первого потока катализатора вокруг вставки, размещенной в лифт-реакторе, и смешивание с вторым потоком катализатора, прохождение второго потока катализатора вокруг вставки, размещенной в лифт-реакторе, смешивание с первым потоком катализатора, и прохождение первого потока катализатора и второго потока катализатора вокруг вставки и вверх в лифт-реакторе.

Изобретение относится к суспензионному аппарату и способу его работы. Способ эксплуатации суспензионного аппарата включает подачу одного или нескольких газообразных реагентов в суспензию твердых частиц, суспендированных в суспензионной жидкости в сосуде со свободным пространством над суспензией, причем один или несколько газообразных реагентов подают в суспензию через газораспределитель, который имеет направленные вниз выходы для газа, и подают на непроницаемую для жидкости перегородку, перекрывающую сосуд ниже газораспределителя, причем перегородка делит сосуд на объем суспензии над перегородкой и придонный объем ниже перегородки, и поддержание перепада давления над перегородкой в заданных пределах путем варьирования давления в придонном объеме или давая ему измениться с помощью канала переноса давления, устанавливающего поток или связь давлений между придонным объемом и свободным пространством над суспензией.

Изобретение относится к соплу в сборе для нагнетания текучей среды в реактор с циркулирующим псевдоожиженным слоем, в частности для нагнетания тяжелых нефтепродуктов, таких как мазут и битум, в реакторы коксования в псевдоожиженном слое.

Группа изобретений относится к вариантам устройства для отделения летучих компонентов от твердых частиц, в частности от частиц полимера. Согласно первому варианту устройство для отделения летучих углеводородов от твердых частиц полимера содержит сепаратор, имеющий внутренний объем и угол внутренней стенки сепаратора в виде усеченного конуса в диапазоне от 50° до 80° относительно ее основания, и отвод текучей среды, отвод твердых частиц, ввод твердых частиц и ввод текучей среды, расположенные на сепараторе и сообщающиеся по потоку с внутренним объемом.

Настоящее изобретение относится к установке коксования в псевдоожиженных условиях, имеющей реакционную емкость с отпарной секцией, включающей горизонтально расположенные перегородки отпарной секции, на которые распыляют пар для отдувки окклюдированных углеводородов из продукта-кокса, при этом эти перегородки отпарной секции расположены в отпарной секции горизонтально в виде находящихся на расстоянии друг от друга по вертикали ярусов, в каждом из которых перегородки размещены параллельно друг другу.

Изобретение относится к процессам дегидрирования парафинов. Способ регулирования температур в реакторе дегидрирования включает пропускание катализатора в реактор дегидрирования таким образом, что катализатор перетекает вниз через реактор, пропускание обогащенного парафинами потока в реактор дегидрирования, так что поток проходит вверх через реактор, образуя, таким образом, технологический поток, содержащий катализатор и дегидрированные углеводороды, а также некоторое количество не превращенных парафинов, отделение паровой фазы от технологического потока, формируя, таким, образом поток продуктов, пропускание потока продуктов в узел охлаждения, образуя посредством этого охлажденный поток продуктов и пропускание части охлажденного потока продуктов в технологический поток.

Изобретение относится к улучшенным системам и способам для хранения суспензий и работы с ними. Расходная резервуарная система для хранения суспензии, включающей углеводороды и катализатор, содержит резервуар для хранения, имеющий первый конец, наклоненный в направлении впуска для рециркуляции, второй конец и, по меньшей мере, одну стенку, окружающую внутренний объем между первым и вторым концами; впуск для суспензии в сообщении по текучей среде с внутренним объемом, причем впуск для суспензии расположен между первым концом и вторым концом упомянутого резервуара; выпуск в сообщении по текучей среде с внутренним объемом, причем выпуск расположен между первым концом и впуском для суспензии; упомянутый впуск для рециркуляции в сообщении по текучей среде с внутренним объемом у первого конца резервуара для хранения, причем впуск для рециркуляции расположен в нижней точке и/или в самой нижней точке наклонного дна; насос, имеющий всасывающую линию в сообщении по текучей среде с выпуском; клапан рециркуляции в сообщении по текучей среде с выпускной линией насоса и впуском для рециркуляции; выпускной клапан в сообщении по текучей среде с выпускной линией насоса; и дефлектор потока во внутреннем объеме упомянутого резервуара, расположенный так, чтобы перенаправлять поток между впуском для суспензии и впуском для рециркуляции. Изобретение также относится к системе крекинга с псевдоожиженным катализатором, содержащей лифт-реактор крекинга с псевдоожиженным катализатором, выполненный с возможностью обеспечивать реакцию углеводорода с катализатором для получения продукта; охлаждающую башню в сообщении по текучей среде с лифт-реактором крекинга с псевдоожиженным катализатором и выполненную с возможностью смешения продукта с охлаждающим маслом; систему фильтрации в сообщении по текучей среде с охлаждающей башней и выполненную с возможностью удаления суспензии мазута из охлаждающего масла; расходную резервуарную систему в сообщении по текучей среде с системой фильтрации, регенератор, выполненный с возможностью подачи катализатора в лифт-реактор крекинга с псевдоожиженным катализатором. В указанных системах для хранения твердые вещества остаются взвешенными в маслянистой суспензии. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к способу гидропиролиза. Способ гидропиролиза включает: a. введение твердых частиц насыщенного кислородом органического исходного сырья в реактор с псевдоожиженным слоем, в котором указанное исходное сырье быстро нагревается от окружающей температуры до температуры псевдоожиженного слоя и за счет этого обезгаживается; b. введение потока псевдоожижающего газа, содержащего, главным образом, молекулярный водород, в реактор с псевдоожиженным слоем, создание условий, в которых в псевдоожиженном слое имеет место быстрое перемешивание и теплоперенос; c. поддержание глубокого слоя твердых частиц катализатора, глубина которого составляет значительно больше 2 диаметров реактора, в состоянии интенсивного движения с промотированием реакций, дающих дезоксигенирование и химическую стабилизацию паров, получаемых, когда исходное сырье обезгаживается; d. удаление твердых остатков, содержащих золу и уголь, остающихся после обезгаживания и гидропиролиза исходного сырья, из реактора с псевдоожиженным слоем путем уноса в потоке псевдоожижающего газа и паров продукта, выходящем из реактора с псевдоожиженным слоем; e. удаление изношенных от трения остатков катализатора, но не цельных частиц катализатора, или частиц катализатора, которые являются минимально изношенными, из реактора с псевдоожиженным слоем путем уноса в потоке псевдоожижающего газа и паров продукта, выходящем из реактора с псевдоожиженным слоем; f. отделение упомянутых твердых остатков и упомянутых изношенных от трения остатков, унесенных в потоке псевдоожижающего газа и паров продукта, выходящем из реактора с псевдоожиженным слоем, от потока псевдоожижающего газа и паров продукта, выходящего из реактора с псевдоожиженным слоем; g. извлечение потока продукта из паров углеводородов, содержащего углеводородные продукты с точками кипения при атмосферном давлении, совпадающими с точками кипения по меньшей мере одного из бензина, керосина и дизельного топлива, из способа гидропиролиза в виде конденсированной жидкости; h. высвобождение достаточного экзотермического тепла от реакций дезоксигенирования, имеющих место в процессе гидропиролиза исходного сырья, с подачей тепла способа, требуемого эндотермическими процессами, имеющими место в ходе гидропиролиза исходного сырья, включая химические реакции, нагревание исходного сырья и испарение жидкостей; и i. распределение одной или нескольких вставок внутри реакторного сосуда таким образом, что «пробкообразование» не происходит в реакторе с псевдоожиженным слоем. Технический результат – увеличение выхода жидких углеводородных продуктов с содержанием кислорода ниже 4 мас.%, улучшение технологических параметров за счет снижения «пробкообразования» в реакторе. 63 з.п. ф-лы, 6 ил., 1 табл.

Изобретение относится к реакционному устройству для получения легких олефинов из метанола и/или диметилового эфира. Реакционное устройство содержит реактор с плотнофазным псевдоожиженным слоем (2), циклонный сепаратор (3), стриппер (5), подъемную трубу (7), регенератор с плотнофазным псевдоожиженным слоем (10), циклонный сепаратор (11), стриппер (13) и подъемную трубу (15). Реактор с плотнофазным псевдоожиженным слоем (2) разделен на n (n≥2) вторичных реакционных зон регулятором потока материала (17), а регенератор (10) разделен на m (m≥2) вторичных регенерационных зон регулятором потока материала (17). Использование устройства улучшает распределение углеродных отложений на катализаторе и повышает селективность в отношении легких олефинов. 6 з.п. ф-лы, 5 ил., 3 пр.

Изобретение относится к загрузке катализатора в байонетные трубы обменного реактора парового реформинга с помощью потока газа, движущегося в направлении, противоположном падению частиц. Устройство загрузки включает, по меньшей мере, одну жесткую вспомогательную трубу (7), разделенную на множество секций, располагаемых торцом друг к другу в начале загрузки, внутреннюю трубу (5), установленную внутри внешней трубы (6), центральный загрузочный бункер (1), загружающий частицы на вибрационный или ленточный конвейер, питающий вспомогательную трубу (7) через воронку (3). Через трубу (7), расположенную внутри пространства (4), вводят твердые частицы катализатора. Загрузка осуществляется путем свободного падения, пересекаемого противоточным движением газа, вводимого через внутреннюю трубу (5) для замедления падения частиц. По мере заполнения, трубу (7) поднимают посредством извлечения секций, сохраняя расстояние относительно поверхности слоя. Изобретение обеспечивает плотную и равномерную загрузку катализатора в каждой из байонетных труб обменного реактора. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к способу термохимического преобразования биомассы или другого насыщенного кислородом исходного сырья в жидкое углеводородное топливо. Способ гидропиролиза насыщенного кислородом органического исходного сырья включает: а) введение насыщенного кислородом органического исходного сырья и псевдоожижающего газа, содержащего водород, в реактор гидропиролиза с псевдоожиженным слоем, содержащий псевдоожиженный слой твердых частиц, содержащий катализатор, в условиях гидропиролиза, достаточных для образования паров продукта термического разложения и гидропиролиза насыщенного кислородом органического исходного сырья; b) извлечение из паров продукта потока продукта, содержащего, по существу, полностью дезоксигенированные углеводородные вещества, при этом поток продукта содержит менее чем приблизительно 4 мас.% кислорода, при этом псевдоожиженный слой твердых частиц имеет глубину более чем два диаметра реактора и содержит боковые вставки, выбранные из группы, состоящей из преград, препятствий, конструкций и их комбинаций, отстоящие друг от друга на осевые интервалы, составляющие от примерно одного до примерно двух диаметров реактора, таким образом, что «пробкообразование» не имеет место в реакторе гидропиролиза с псевдоожиженным слоем. Заявлен вариант способа. Технический результат – увеличение выхода жидких углеводородных продуктов с содержанием кислорода ниже 4 мас.%, улучшение технологических параметров за счет снижения «пробкообразования» в реакторе. 2 н. и 23 з.п. ф-лы, 1 табл., 6 ил.

Изобретение относится к системам и способам хранения полимеров. Способ включает транспортировку полимера в контейнер для хранения полимера по подающей линии с использованием среды-носителя. Контейнер является контейнером для затравочного слоя для процесса газофазной полимеризации. Затем проводят рециркуляцию по меньшей мере части полимера в контейнере путем извлечения полимера из контейнера и подачи извлеченного полимера в указанную подающую линию. Рециркуляцию осуществляют одновременно с транспортировкой. При транспортировке и рециркуляции обеспечивается охлаждение полимера до температуры не выше 50°С. Описан также способ полимеризации. Технический результат – расширение арсенала технических средств. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к усовершенствованному реактору с тороидальным слоем и способу обработки материала в виде частиц. Устройство для обработки материала в виде частиц содержит рабочую камеру с одним или несколькими впускными отверстиями для впуска обрабатываемого материала и одним или несколькими выпускными отверстиями для обработанного материала, при этом рабочая камера имеет кольцевую зону обработки и множество впускных отверстий для текучего обрабатывающего состава в основании кольцевой зоны, сконфигурированных таким образом, что в процессе применения струи текучего обрабатывающего состава поступают в кольцевую зону и образуют в ней спиральный поток материала. В основании кольцевой зоны обработки выполнено одно или несколько выпускных отверстий для обработанного материала, которые окружены множеством впускных отверстий для текучего обрабатывающего состава, в результате чего спиральный поток материала циркулирует вокруг одного или нескольких выпускных отверстий. Рабочая камера дополнительно имеет средство отклонения части спирального потока материала в кольцевой зоне обработки в радиальном направлении внутрь от спирального потока, в результате чего материал выходит из рабочей камеры через одно или несколько выпускных отверстий для обработанного материала. Изобретение обеспечивает эффективную обработку материала и получение высококачественного, более равномерно обработанного материала. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 3 ил.

Наверх