固体微粒悬浮在流体中形成传送流体的流化床为人们所熟知。当流体切 线注入圆柱形反应器的侧壁，其部分动能传递给固体微粒以使它们旋转，如 果能量传递充分，旋转运动产生离心力可以将固体微粒沿反应器的内壁保 持，由此形成旋转的固体微粒，其表面，如果反应器是垂直的，大约为颠倒 的截锥形。这种方法是2004年4月14日申请的申请号为2004/0186的比利 时的同名专利的主题。
如果单受重力的影响，为了实现传统流化床中的固体微粒的高度聚集， 由于重力的作用，穿过流化床的流体施加在固体微粒上向上的压力必定低于 向下的压力，因此其向上的速度必定较低，这样限制了流体可以穿过流化床 的流速和流体与悬浮在该流体中的固体微粒的速度差。
在旋转流化床中，其中的离心力可充分地高于重力，流体径向穿过流化 床所施加的向心力相当高，因此其流速和其与固体微粒的速度差别都可相当 高，这样改善了流体和固体微粒之间的接触和充分增加了可以穿过流化床的 流体的量，因此提高了冷却、加热/或干燥固体微粒的能力。
如果旋转流化床被固定圆柱壁支撑且沿其滑动，固体微粒施加于固定圆 柱壁的压力使固体微粒减慢到与浓度、密度和流化床旋转速度相匹配的程 度。如果旋转的角动量没有使用旋转机械装置维持，伴随着反应器内部的移 动装置的问题，和/或由于流体沿流化床旋转的方向的高速喷射，转速将迅速 降低。
然而，当流体射流是高速喷入大反应器中时，依赖于其喷射的条件，其 由于在反应器中的膨胀而迅速减慢速度，从而限制了将足够的动量传递给固 体微粒的能力。这就是为什么除非使用其他机械装置旋转该流化床，就必须 具有非常高的流体流速可以传递给固体微粒必要的动量以维持足够的转动 速度以使它们保持在沿反应器的圆柱壁，且如果流体的密度很低于微粒的密 度，在中心去除这些流体的装置就会变得非常庞大，而且可能限制反应器的 高度和长度。必须喷射入以传递给固体微粒必需的角动量的流体的量非常 高，且其可防止稠密的流化床的形成和流体与固体微粒的彻底分离。
事实上，当流体，切向于圆柱壁和垂直于被具有用于去除流体的排放口 的中心导管贯穿的圆柱室的对称轴，被高速喷射时，如果该排放口是箭头形 的，该流体在穿透进中心导管前可绕中心导管几圈。然而，一旦固体微粒被 导入圆柱室，其将流体的速度降低到与固体微粒的具体重量相对于流体的重 量的比例相匹配的程度。相应的，流体的移动变得更直接，且这会导致流体 在排放口的下游沿中心导管倒流，且产生紊流将固体微粒带向出口，这样限 制了在圆柱室内形成稠密的流化床的可能性。
根据上述内容，清楚的是，在反应器的内部形成旋转的流化床面临各种 问题。本发明的目的是提供一种改良的旋转流化床装置，更具体地是提供一 种至少部分解决上述问题的旋转流化床装置。特别的，本发明的目的是提供 一种旋转流化床装置，其中一个或多个流体的喷射被修正，且其中流化床的 形成得到改善。

本发明提供一种用于旋转流化床的装置，其中一种或多种流体的喷射通 过设置适于以连续层状喷射一种或多种流体到所述旋转流化床内的喷嘴得 到改善。具体来说，本发明涉及一种旋转流化床装置，其包括：
圆柱形反应器，其包括至少一个圆柱形室；
用来供应一种或多种流体，气体或液体的装置，其设置在所述圆柱形室 的圆形壁的周围；
去除所述流体或流体混合物的装置；
用来在所述圆柱形室的一侧上供应固体微粒的装置；和
用来在所述圆柱形室的相反侧去除所述固体微粒的装置，
其特征在于：
用来去除所述流体或流体混合物的所述装置包括纵向穿过或穿进所述 圆柱形室内的中心导管，所述中心导管的壁包括至少一个排放口，其用来将 流体或流体混合物经由所述中心导管从所述圆柱形室居中去除；
用来供应所述流体或流体混合物的所述装置包括：流体喷嘴，其分布在 所述圆形壁的四周，用来以连续层状沿所述圆形壁喷射所述流体或流体混合 物以及绕所述中心导管旋转，同时带动所述固体微粒旋转，其中离心力将它 们推向所述圆形壁；
平均起来，所述离心力至少等于三倍的重力，形成旋转流化床的所述固 体微粒绕所述中心导管旋转且距离所述中心导管一定距离，同时沿所述圆形 壁滑动且同时被所述流体的所述层支撑，所述流体在经由所述中心导管的排 放开口被从中心去除前穿过所述流化床，其向心力被施加在所述固体微粒上 的所述离心力抵消。
本发明提供了喷嘴的使用，该喷嘴分布在也被称为“圆形反应室”的圆柱 形室的圆形壁的四周，其沿该圆形壁，以连续层状喷射一种或多种流体，以 形成连续的重叠的流体层，同时在该反应室内绕中心导管快速旋转，该导管 沿其中心轴穿透或穿过该反应室且其设置有一个或多个排放开口，通过该开 口流体可被从中心去除。该圆形反应室被固体微粒流横穿，该固体微粒是在 该反应室的一端被供应和在相反端被去除，且该微粒是被快速旋转的流体带 走，其离心力用于在它们离开圆形反应室前将它们聚集在稠密的旋转流化床 中，该流化床至少部分被这些连续的流体层的向心力支撑，该流体层沿圆形 壁延伸且其充当流体垫，减少固体微粒对该壁的摩擦。该流体由供应装置供 应，该供应装置包括环绕圆形反应室的流体供应室，由于旋转流化床的离心 力对圆形壁的作用，供应装置和中心导管之间的压力差优选的高于平均压 力，且流体的流速用于支撑和使流化床以一定速度旋转，该速度产生基本上 平均的离心力，优选的高于重力的三倍。
根据优选实施例，本发明提供了一种旋转流化床装置，其中流化床的形 成通过调节反应器的内部尺寸但不降低容量得到改善。本发明特别提供将反 应器分隔成连续的互相连接的圆柱形室。
更特别地，本发明涉及根据本发明的旋转流化床装置，其特征在于，其 包括中空盘，其垂直于所述反应器的对称轴且固定于所述反应器的圆柱形 壁，将所述反应器分隔成被设置成穿过所述中空盘的通道互相连接的、连续 的圆柱形室，使悬浮在所述旋转流化床中的所述固体微粒通过一个所述圆柱 形室到其它室，其特征在于，用于去除所述流体的装置包括所述中空盘，每 个所述中空盘设置有至少一个绕所述对称轴的中心开口和至少一个连接至 少一个反应器外的收集器的用于去除穿过所述中空盘的所述流体和用来控 制所述圆柱形室的出口压力的侧开口。
在本发明的实施例中，圆柱形室被固定在其侧壁的一连串扁平圆柱或中 空盘分隔成一连串的圆柱形室。这些中空盘包括位于其中心用于吸出穿过各 室同时快速旋转的流体的开口，和在其侧壁用来将该流体从反应器去除的开 口。这些中空盘被通道横贯，这些通道具有适当的形状以使悬浮在快速旋转 的流体中的固体微粒从一个圆柱形室传递到另一个室。
根据特别优选的实施例，本发明还提供一种旋转流化床装置，其中一个 或多个流体的喷射通过设置喷射装置得到改善，该喷射装置设计用来提高能 量和动量从所述流体传递到悬浮在所述旋转流化床中的固体微粒的效率。本 发明包括至少一个导流片以在所述旋转流化床内限定空间，该空间围绕一个 或多个沿所述旋转流化床的旋转方向发出的流体的射流。
更具体的，本发明涉及根据本发明的旋转流化床装置，其特征在于，用 于供应一个或多个流体的装置包括用于喷射流体到所述旋转流化床内的装 置，流体喷射装置包括至少一个导流片，其在所述旋转流化床内限定围绕一 个或多个沿所述旋转流化床的旋转方向从一个或多个所述流体的喷嘴发出 的流体射流的空间，所述导流片的布置是用来在所述喷嘴和所述导流片之间 限定进入通道或走廊，供从所述喷嘴的上游发出的悬浮在所述旋转流化床中 的固体微粒流进入所述空间与所述流体射流在那里混合，所述空间足够长以 使所述流体射流在其到达所述空间的出口前将其大部分动能传递给所述固 体微粒。
为提高流体射流和悬浮在旋转流化床中的微粒之间的动量和能量的传 递效率，本发明包括位于旋转流化床内的导流片，其具有适当的形状且靠近 流体喷嘴布置，以允许喷射的流体和一定量的固体微粒混合，同时对其进行 引导，以防止或减少其在传递其大部分动能给这些固体微粒前在反应器内膨 胀。该装置适于使用比固体微粒轻很多的流体和将其高速喷射进反应器内而 不会因为在反应器内的膨胀而损失大部分动能。
根据本发明的装置可方便地用于各种处理。这就是为什么本发明还涉及 使用该装置进行催化聚合、干燥、浸渍、涂覆或其他悬浮在旋转流化床中的 固体微粒的处理、或者进行裂化、脱氢或其他流体的催化转化的方法。
更具体地，本发明涉及催化聚合、干燥或其他悬浮在旋转流化床中的固 体微粒的处理的方法，其特征在于，其包括由以下组成的步骤：以连续层状 喷射一种流体或多种流体到反应器内；和经由穿过或伸进根据本发明的所述 圆柱形室内的中心导管将它们从中心去除；以一定流速和喷射压力带动所述 固体微粒以平均旋转速度旋转，该速度产生至少高于重力3倍的离心力。
本发明还涉及催化聚合、干燥或其他悬浮在旋转流化床中的固体微粒的 处理或穿过旋转流化床的流体的催化转化的方法，其特征在于，其包括由以 下组成的步骤：以一定速度和流速喷射所述流体或流体混合物到根据本发明 的水平反应器内，该速度给所述固定颗粒一平均旋转速度，该旋转速度高于 反应器直径与g乘积的平方根，g是重力加速度。
本发明还涉及催化聚合、干燥或其他悬浮在旋转流化床中的固体微粒的 处理或穿过旋转流化床的流体的催化转化的方法，其特征在于，其包括由以 下组成的步骤：以一定速度和流速喷射所述流体或流体混合物到根据本发明 的垂直反应器内，该速度在所述旋转流化床内产生高于重力的离心力，所述 固体微粒从一个所述圆柱形室向所述反应器底部传送到其他室。
根据本发明的另一方法涉及催化聚合、干燥或其他悬浮在旋转流化床中 的固体微粒的处理或穿过旋转流化床的流体的催化转化的方法，其特征在 于，其包括由以下组成的步骤：以一定速度和流速喷射流体或流体混合物到 根据本发明的垂直圆柱形反应器内，给予所述固体微粒的旋转速度平均高于 它们可从其从所述圆柱形室的顶部落到底部而获得的速度，且使得它们经由 设置在将它们隔开的中空盘内的并沿导致所述固体微粒上升的方向定向的 至少一个通道从一个所述下部圆柱形室传送到所述上部圆柱形室。
本发明还涉及在本发明中描述的聚合处理中的装置的使用。本发明还涉 及在本发明中描述的在穿过旋转流化床的流体或流体混合物的催化转化中 的装置的使用，其中该固体微粒为催化剂。本发明还涉及在本发明中描述的 在干燥或从所述固体微粒中提取挥发型组分的方法中的装置的使用。根据本 发明的装置还可用于所述固体微粒的浸渍或涂覆方法。
本发明由此提供了一种改进的旋转流化床装置，其中，一个或多个流体 的喷射和其中流化床的形成由于各种技术改进得到改善，某技术改进或与其 他技术改进的组合的使用包括其他的，诸如适于以连续层状喷射一个或多个 流体到反应器内、分隔该反应器成为几个连续的反应室、和/或设置由一个或 多个导流片的喷射装置的使用。
本发明适于处理非常大量的流体穿过浓稠的旋转流化床，同时较好地隔 开固体微粒和流体，且适于使其快速旋转以获得较高的离心力，而不需要在 反应器内使用机械手段旋转，即使该流体密度较低。其允许在经过适当的处 理后的流体和/或固体微粒的容易的再循环，其驻留时间按需要进行调节。可 特别有利地用于要求流体和固体微粒之间需要非常好接触的方法，如在紧凑 反应器内的固体微粒的快速干燥，和/或用于高发热接触反应的温度控制的高 热传递能力，如乙烯的催化聚合，或者高吸热反应，如乙苯的催化脱氢和轻 汽油的催化裂化。其还适于催化微粒以希望的速度再生，且这些固体微粒的 高速旋转减少了它们聚集或粘附到反应器表面的可能性。在固体微粒和反应 器表面之间的流体垫的存在还减少了固体微粒和反应器壁的摩擦。
分隔该反应器成为几个连续的圆柱形反应室，其可仅被较小的用来传送 伴随一定量流体的固体微粒的通道互相连接，这适于传送不同的流体穿过它 们，在回路中在循环。这使得该方法在需要使用具有从一个圆柱形室到其他 室不同的重要的组分的流体时是尤其有利的。
根据圆柱形室之间的通道尺寸，该方法提供了或长或短的微粒在反应器 内的驻留时间，且由于流体成薄膜状沿反应器的侧壁喷射减少了固体微粒对 该壁的摩擦，所以对流化床的旋转的阻力较低。
由于用于经由中空盘从中心去除流体的装置允许非常高的流体流速同 时具有最小的阻力，该方法尤其有利地用于流动的流体的体积非常高时，且 由于流体分配器和收集器在反应器外，它们可具有较大的直径而不会减少可 用于反应器内的流化床的空间。
该方法还特别有利于用于反应器内的压力低于大气压时，由于中空盘可 支撑反应器的圆柱形壁，由此允许较薄的壁，该中空盘被纵向插入，以形成 缝隙，由此流体被喷射并且利于分解。另外，所述分配器、收集器以及反应 器易于形成紧凑并且容易运输的组件。
该方法因此允许轻量化、紧凑、可运输和有效单元的结构，例如用于干 燥谷物。其还适于低压流体的催化改性，例如轻烯烃的裂化或乙苯的脱氢， 这为高吸热性的，需要中间加热和催化剂再生。其还可被用于悬浮在不同成 分的连续活性流体中的微粒的催化、双峰或多峰共聚。
根据本发明的装置的其他特点和示例在下文中以非限定性的方式予以 描述。
附图说明
图1显示了根据本发明的包括3个同心壁的圆柱形反应器的纵向截面 示意图。
图2显示了根据本发明的圆柱形反应器沿y和z轴平面的横截面示意图。
图3显示了流体喷嘴周围区域的横截面示意图，其显示了流体喷嘴的圆 形壁下游的小的修改怎样改变其出口平面的方向。
图4显示了反应器沿y和z轴平面的横截面示意图，其中用于供应和从 反应室去除流体的装置已被修改。
图5显示了位于两个流体喷嘴周围区域的放大图。
图6显示了在x和z轴平面中两部分叠置的圆形室的连接的横截面示意 图，其中z轴是垂直的且与流化床的旋转轴(OO’)一致。
图7是显示适于干燥引导到串联设置的两个圆形室的一侧上的固体微粒 的示意图。
图8显示了与图1类似的反应器的纵向截面的示意图，但是其中流化床 的旋转轴是垂直和陡峭地倾斜的，且其中心导管距离下面的壁上方一定距离 中止，
图9显示与图1类似的反应器的纵向截面示意图，包括位于中心导管各 侧的离心压缩机。
图10显示了本发明的实施例，其中根据本发明的圆柱形反应器的中心 导管和供应室被分隔成4部分。
图11显示垂直圆柱形反应器的截面的示意图，其中其圆柱形侧壁的横 截面显示在其圆柱形对称轴的各侧。
图12显示圆柱形反应器的横截面，用来图解根据本发明的流体喷射装 置的优选实施例。
图13为反应器的部分侧壁的轴测投影图，用来较好地显示根据本发明 的流体喷射。
图14为圆柱形室的半截面的投影图。
图15显示了微粒从反应器的一个区域到另一区域的传送的通道的截面。
图16为固体微粒沿与图14类似的圆柱形室的纵向半截面的固体微粒的 横向流动的图表。
图17显示了与图11类似的，稍微修改的，用于双峰或多峰共聚的简图。
图18显示了与图17类似的，稍微修改的，用于在包含固体催化微粒的 旋转流化床中的流体或流体混合物的催化转化的简图。
图19显示了水平反应器的纵向截面视图，其适于运转在稍微低于大气 压下。
图20显示了中空盘沿图19的AA’面的截面，其中反应器具有两个分配 器和两个收集器且随之形成紧凑和易于运输的组件且设计成可被轻松分解。
图21是图19和20所示的流体喷射装置的放大图。
图22显示连接中空盘到收集器的管嘴的垂至于图20沿BB平面的截面。

本发明涉及一种改良的流化床装置。这种设备通常包括圆柱形反应器， 其包括一个或多个圆形反应室。在本发明的某一实施例中使用的术语“圆形 反应室”和“圆柱形反应器”意义相同，是指圆柱形反应器中的室。而且，本 发明的某一实施例使用的表示圆形反应器或圆柱室的壁的术语“圆形壁”和 “圆柱形壁”意义相同。
根据第一方面，本发明涉及一种旋转流化床装置，其包括流体喷射装置， 可以喷射成连续层状的一个或多个流体，其位于固定的圆形反应室内，还涉 及一些使用此装置进行催化聚合、干燥、浸渍、涂覆或其他悬浮在旋转式流 化床中的固体微粒的处理、或裂化、脱氢、或流体的其他催化转化的方法。 更具体的，本发明涉及一种用于将流体以连续层状喷射进旋转式流化床的装 置和以下方法：催化聚合、干燥或固体微粒的其他处理方法或流体催化转化， 其中一连串喷嘴分布在圆形反应室的固定圆形壁的周圈，沿该壁成连续层地 喷射一个或多个流体，其输送固体微粒快速旋转穿过该室，快速旋转形成的 离心力将这些微粒沿该壁集中，由此形成绕中心导管旋转的流化床，由此流 体被去除。
在本发明中，分布在圆形反应室的圆形壁的周圈的喷嘴沿圆形壁以连续 的层喷射一个或多个流体，以形成分层的并且在反应室内快速旋转的一连串 的流体层，其绕中心导管，该中心导管沿其中心轴穿透或通过反应室，该中 心导管设置有一个或多个排放口，通过这些排放口，流体在中心被去除。圆 形反应室被固体微粒流所穿过，固体微粒流在圆形反应室的一侧供给和在相 对的一侧被去除，其被流体的快速旋转所输送，旋转产生的离心力足以在微 粒离开圆形反应室前将其集中在稠密的旋转流化床中，该流化床至少部分被 沿圆形壁运动的连续的流体层的向心力支撑，该流化床起到流体垫的作用， 减少固体微粒对该壁的摩擦。流体是被进料装置供给，其可包括包围圆形反 应室的流体进料室，由于旋转流化床对圆形壁的离心力，进料装置和中心导 管间的压力差优选的高于平均压力。流体的流速适合支撑流化床并且以产生 基本上平均的离心力的速度旋转流化床，基本上平均的离心力优选地高于三 倍的重力。这就是为什么，在第一实施例中，本发明涉及一种旋转流化床装 置，其包括：圆形反应室；用以供给一种或多种流体的装置，其绕所述圆形 反应室的圆形壁的周圈布置；去除所述流体的装置；在所述圆形反应室的一 侧的供给固体微粒的装置和在所述圆形反应室的相对侧的去除所述固体微 粒的装置，其特征在于，用来去除流体的所述装置包括：纵向穿过或穿透进 所述反应室的中心导管，所述中心导管的壁包括至少一个排放口，其用来通 过所述中心导管将所述流体从所述圆形反应室从中心去除；用来供给所述流 体的所述装置，其包括绕所述圆形壁周圈分布的喷嘴，用来成连续层地喷射 所述流体，该流体在绕所述中心导管旋转时沿所述圆形壁流动且带动所述固 体微粒进入旋转运动，该旋转运动的离心力将固体微粒推向所述圆形壁；所 述离心力的平均水平是至少等于三倍的重力，由此形成旋转流化床的所述固 体微粒，在沿所述圆形壁滑动和被所述流体的所述层支撑时，绕中心导管旋 转且与所述中心导管保持一定距离，所述流体在通过所述中心导管的所述排 放口被从中心去除前穿过所述流化床，其向心力与施加在所述固体微粒上的 离心力抵消。
为避免固体微粒落进中心导管，速度和/或流体喷射与去除之间的差异必 须较大，且由于反应室的半径和固体微粒与流体的密度比增加导致的固体微 粒的旋转的角动量的损耗必须较低。
为此目的，为限制固体微粒向反应室的圆形壁的压力和集聚和导致的减 速，可取的是，在反应室的每个环形部分间隔90°处至少有一个流体喷嘴， 共有4个，优选的是至少7个，最优选的是至少11个，由此连续的流体层 的数量应该较高，或这些喷嘴之间的距离应该较短，优选地短于圆形室的平 均半径，用来在所述固体微粒穿过被位于上游的喷嘴喷射的流体的层后且在 到达被位于下游的喷嘴喷射的流体前，限制与圆形壁接触的固体微粒的数量 和浓度。
还可取的是喷嘴的外形设计成：用来以足够的速度喷射流体，优选的是 至少两倍于流化床中的固体微粒的想要的旋转速度；和用来成薄层地喷射流 体，喷射时的厚度优选的小于反应室的平均半径的1/20；和沿与圆形壁成锐 角方向喷射流体，优选的是小于33°，对于流体喷嘴的出口的平面与位于下 游的圆形壁侧部的角度优选的是60°至120°，所以流体离开喷嘴时的冲入比 径向或向心更成切向方向。圆形壁可以是圆柱形，但是其还可以具有各种曲 率半径或者在流体喷嘴间为平面。在后面的例子中，圆形壁是多边形且其安 装在喷嘴的各侧部的侧部所成的角度随喷嘴数量的增加逼近180°。
这就是为什么在一个实施例中的该装置的特征在于，所述流体喷嘴喷射 的所述流体的层的喷射方向与位于所述流体喷嘴的下游的侧部上的所述圆 形壁所成的角度小于30°。根据另一个优选实施例，根据本发明的装置的特 征在于，所述流体喷嘴的出口平面与位于所述流体喷嘴的下游的侧部上的所 述圆形壁所成的角度是60°至120°。根据另一实施例，根据本发明的装置的 特征在于，所述圆形壁的每个环形部分包括至少一个90°间隔的所述流体喷 嘴。而且，本装置的特征在于，两个相邻的所述流体喷嘴之间的距离优选的 小于所述圆形壁的平均半径。在另一优选实施例中，根据本发明的装置的特 征在于，所述流体喷嘴的出口是细的，优选的具有小于所述反应室的平均半 径的1/20的宽度。本发明还涉及一种装置，其特征在于，位于两个相邻的所 述喷嘴之间的所述圆形壁的表面是平面，该圆形壁是多边形的。
还优选的是，为了推动流体绕中心导管旋转和减少可能沿排放口的下游 的中心导管的壁上升的流体的反向流动的可能性，中心导管的横截面没有一 个应包括多于一个的流体排放口，且这些排放口是箭头形的、沿纵向布置、 优选的具有小于中心导管与圆形壁间平均距离的一半的平均宽度，而且排放 口的横截面的总数优选的应低于流体喷嘴的出口的横截面的总数的两倍，其 自身优选的低于圆形反应室的纵截面的平均数的一半，且这些排放口的平面 与中心导管的壁所成的角度优选的应为60°至120°，该壁从其位于排放口的 下游的侧部朝向相对侧逐渐地偏离反应室的圆形壁，由此具有螺旋型的外 观。这就是为什么，根据一个实施例，根据本发明的装置的特征在于，所述 排放口是纵向分布且其平均宽度小于所述中心导管的所述壁与所述圆形壁 间平均距离的一半。根据优选实施例，根据本发明的装置其特征在于，排放 口的横截面的总数低于流体喷嘴的出口的横截面的总数的两倍。根据另一优 选实施例，根据本发明的装置其特征在于，所述排放口的平面与所述中心导 管的壁成60°至120°的角度。根据再一优选实施例，根据本发明的装置其特 征在于，所述中心导管的横截面没有一个穿过多于一个所述排放口。
本发明可包括至少一个导流片，其为翼形、纵向穿过反应室、靠近中心 导管的壁、具有流体去除开口的上游的导引边和流体去除开口的下游的尾 边，用来将固体微粒再导进反应室，这些固体微粒通常是极细的且已进入位 于导流片和中心导管之间的空间。该空间的入口横截面优选的大于排放口的 横截面的总数，且尾边与中心导管之间的距离优选的小于该边与圆形壁之间 的距离的一半。该导流片可以是中空的和设置有沿其尾边分布的流体喷嘴， 用来高速地、大致平行排放口的下游喷射流体薄层，该导流片优选的与中心 导管的壁成约30°的角度，用来防止这些固体微粒沿排放口的下游的中心导 管的壁上升。这就是为什么，在另一实施例中，根据本发明的装置的特征在 于，所述反应室被至少一个导流片纵向贯穿，该导流片为翼形、靠近所述中 心导管、位于至少一个所述排放口的上游，并且延伸超过所述排放口。根据 优选实施例，根据本发明的装置其特征在于，所述导流片是中空的、和通过 所述流体进料装置供给流体、和沿其尾边设置有至少一个流体喷嘴，用来成 薄层地、沿所述中心导管和所述排放口的下游方向喷射所述流体。根据特别 优选的实施例，根据本发明的装置其特征在于，位于所述中空的导流片的下 游的所述边和位于所述排放口的下游的所述中心导管的壁之间的距离小于 所述边和所述圆形壁之间的距离的一半。
本发明可包括至少一个横向控制环，其靠近固体微粒的出口设置，其外 边缘沿圆形壁延伸且固定到圆形壁，其内边缘围绕中心导管且与中心导管的 平均距离优选的大于中心导管与圆形壁的平均距离的1/4，以使固体微粒经 过流化床的一侧到与中心导管不是很接近的另一侧。该控制环用来只要流化 床还没有到达上游的预想厚度时，防止或减慢固体微粒从环的上游向下游的 移动。该环可包括沿圆形壁的通道，以允许足够小的通道，用来在固体微粒 进料停止时逐渐地排干圆形反应室。这就是为什么，在另一实施例中，根据 本发明的装置其特征在于，所述圆形反应室包括靠近用来去除所述固体微粒 的所述装置侧部的控制环，控制环的外边缘沿圆形壁延伸且固定到所述圆形 壁，其内边缘与所述中心导管的平均距离大于所述中心导管与所述圆形壁间 的平均距离的1/4，悬浮在所述旋转流化床中的所述固体微粒穿过所述内边 缘与所述中心导管之间的空间，经过所述控制环的一侧到另一侧。根据具体 优选实施例，根据本发明的装置其特征在于，所述控制环包括至少一个通道， 紧靠所述圆形壁安装，使得位于所述隔离环一侧的所述固体微粒移动到另一 侧，而不用穿过所述内边缘与所述中心导管之间的空间。
本发明包括一组螺旋圈，其外边缘沿圆形壁延伸且固定到圆形壁，其内 边缘围绕且与中心导管的平均距离优选的大于中心导管与圆形壁的平均距 离的1/4，当其沿螺旋圈延伸时，以使固体微粒纵向沿一方向移动，使其在 这些螺旋圈和中心导管间的空间沿另一方向移动而不会太靠近中心导管的 排放口。这些可形成连续或不连续螺旋或可打断成一组片状物的螺旋圈适合 将固体微粒多次穿过圆形反应室的一侧到另一侧，和/或如果流化床的旋转轴 线倾斜或垂直时，使固体微粒纵向升高。类似的装置描述于2004年4月14 日和2004年12月12日分别申请的申请号为2004/0186和2004/0612的同一 发明人的比利时发明专利中。这就是为什么，在另一优选实施例中，根据本 发明的装置其特征在于，所述圆形反应室包括一组圈状物或螺旋圈片段，其 外边缘沿圆形壁延伸且固定于所述圆形壁，其内边缘与所述中心导管的平均 距离大于所述中心导管与所述圆形壁的平均距离的1/4。
在本发明中，流化床的旋转轴线可以是水平、倾斜或垂直的。如果其为 水平或小于45°倾斜，优选的是小于30°，在反应室的底部，固体微粒的平均 速度、浓度和施加在薄流体层上的压力较高。因此优选的是，为了根据纵向 分隔壁在反应室中的位置来区分在各个流体喷嘴中的流体喷射压力，利用纵 向分隔壁将外部分配室分隔成若干纵向部分。
如果流化床的旋转轴线约为垂直或倾斜超过45°，优选的是至少60°，隔 离环，其环绕中心导管且与其保持一定距离，优选的是小于圆形壁和中心导 管之间平均距离的1/3，以使得固体微粒穿进该空间而不会太靠近中心导管 的排放口，隔离环紧靠圆形壁固定以防止固体微粒的过快落下。这些固体微 粒施加在这些隔离环上表面的压力不仅减慢了其下落，而且减慢了其旋转运 动。这些是可以补偿的，如果必要，如果这些环是中空的且设置了流体喷嘴 用来沿固体微粒的旋转方向沿环的上表面成薄层地喷射流体。
在本发明中，这些隔离环可被螺旋圈替代，其也可是中空和可以形成连 续或不连续螺旋或可以打断成片状物，其紧靠圆形壁固定，圈或片的倾斜方 向朝上带动固体微粒，所述固体微粒沿圆形壁快速转动，且圈的内边缘和中 心导管之间的平均距离优选的大于圆形壁和中心导管之间平均距离的1/4， 使得沿这些圈上表面上升的固体微粒落回到不太靠近中心导管内的排放口 的空间。这使得固体微粒供给进圆形反应室的底部和在顶部将其去除。类似 的装置描述于2004年4月14日和2004年12月12日分别申请的申请号为 2004/0186和2004/0612的同一发明人的比利时发明专利中。
在优选实施例中，根据本发明的装置其特征在于，所述流化床的旋转轴 线与垂直方向成小于45°的夹角，并且在于所述中心导管穿过所述圆形反应 室的上侧且终止在与相对侧的一定距离，所述中心导管的横截面逐渐地从顶 部向底部减少。根据具体的优选实施例，根据本发明的装置其特征在于，所 述圆形反应室的平均半径从顶部向底部逐渐减少。
在另一优选实施例中，根据本发明的装置其特征在于，流化床的旋转轴 线与垂直方向成小于45°的夹角，在所述圆形反应室中包括隔离环，其将旋 转流化床分割成几个环状部分，所述隔离环的外侧沿圆形壁延伸且固定于所 述圆形壁，且其内边缘与中心导管的平均距离大于所述中心导管和所述圆形 壁之间平均距离的1/4，悬浮在所述旋转流化床中的所述固体微粒穿过位于 所述内边缘和所述中心导管间的空间，以经过所述隔离环的一侧到另一侧。 根据优选实施例，根据本发明的装置其特征在于，所述隔离环是中空的且通 过所述进料装置供给流体，所述流体沿所述旋转流化床的旋转方向沿所述环 的上表面成连续层地被喷射。根据另一优选实施例，根据本发明的装置其特 征在于，所述隔离环包括至少一个通道，紧靠所述圆形壁设置，使得位于所 述隔离环上部的固体微粒通过到达底部而不用穿过位于所述内边缘和所述 中心导管之间的空间。根据具体优选实施例，根据本发明的装置其特征在于， 所述隔离环是圈状物或螺旋圈片段，其倾斜方向向上。
在另一优选实施例中，根据本发明的装置其特征在于，所述流化床的旋 转轴线与垂直方向成大于45°的夹角且其中所述排放口位于所述圆形反应室 的下部纵向部分的侧部。在另一优选实施例中，根据本发明的装置其特征在 于，所述流化床的旋转轴线与垂直方向成大于45°的夹角且其中所述导流片 的引导边缘位于所述圆形反应室的下部纵向部分的侧部。
在本发明中，中心导管可以仅在圆形反应室的一侧上被横穿，如果流化 床的旋转轴线是垂直或倾斜的，优选的是上侧，且可以在到达另一侧前终止。 其横截面可以逐渐减小且其位于圆形反应室内的端部可以是开放或闭合的。 在另一优选实施例中，根据本发明的装置其特征在于，所述中心导管的壁在 其两端的至少一端是扩大的且在其中包括用来排放所述流体的管子，该管子 是同心的且与所述扩大的壁保持一定距离，紧靠所述扩大的壁的所述排放管 分别排放带进到达中心导管的和被离心力沿所述扩大的壁推入的固体微粒。
在本发明中，分配室可以被环形隔离壁分成连续的环形部分以区分流体 的质量和数量，所述流体被供应给不同的部分且穿过旋转流化床的相应部 分，如果中心导管也是分成连续的部分，连接到穿进中心导管内侧的管子且 适于分别地去除这些流体，这些流体可以再循环到同一部分或其他部分。这 就是为什么，在另一实施例中，根据本发明的装置其特征在于，用于供给所 述流体的所述装置包括围绕所述圆形壁的流体进料室，用来进料和去除所述 流体的所述装置保持的所述流体进料室和所述中心导管间的压力差大于所 述流化床施加在所述圆形壁上的平均离心压力。根据优选实施例，根据本发 明的装置其特征在于，所述进料室被纵向壁分成纵向片段，用来以不同的压 力供应相应于所述纵向片段的所述喷嘴。根据具体的优选实施例，根据本发 明的装置其特征在于，所述进料室被横向环形壁分成连续的环形部分以适于 分别供应相应于每个所述连续环形部分的所述喷嘴，因此使所述旋转流化床 的相应的环形部分被具有不同组分和/或温度和/或喷射速度的流体横穿。
在另一优选实施例中，根据本发明的装置其特征在于，用来供应一种或 多种流体的所述装置包括至少一个穿过用来去除所述流体的管路的喷射器， 通过喷射器，所述流体被高速喷射且与在所述排放管路中去除的循环到所述 圆形反应室的流体混合。
在本发明中，几个圆形反应室可以串联安装，连接一个室的固体微粒的 出口到下一个室的固体微粒的入口，如果固体微粒在圆形反应室中被适当的 装置经需要的或长或短的一段时间催化反应，其可以再生后被循环利用。在 另一实施例中，根据本发明的装置其特征在于，所述圆形反应室被转移管线 连接到另一类似室，所述转移管线将所述固体微粒从所述圆形反应室转移到 所述类似室且其进口靠近所述圆形反应室的所述圆形壁、在用来供给所述固 体微粒的所述装置相反的侧部上，其出口靠近所述类似室的所述中心导管、 在用来将所述固体微粒从所述类似室去除的所述装置相反的侧部。类似的装 置描述于2004年12月12日申请的申请号为2004/0612的同一发明人的比利 时发明专利中。类似装置也在下文详细描述。
在另一优选实施例中，根据本发明的装置其特征在于，所述中心导管被 横向壁横向分成与排放管连接的部分，所述排放管分布在所述中心导管内部 用来分别将从所述中心导管的所述部分流出的流体去除和将其循环利用或 在相应的部分中或所述圆形反应室的另一部分中分别处理。根据具体优选实 施例，根据本发明的装置其特征在于，所述圆形反应室被所述环形壁分成与 所述中心导管的所述部分对应的环形部分，所述环形壁固定在所述圆形壁和 所述中心导管之间，这些所述环形壁包括至少一个紧靠所述圆形壁的通道用 来将固体微粒从一个环形部分通到所述相邻的环形部分，所述中心导管的这 些所述环形壁或所述横向壁包括至少一个紧靠或在所述中心导管内的通道 用来将所述流体从一个所述部分通到所述相邻部分。
在另一优选实施例中，根据本发明的装置其特征在于，其包括一种装置， 该装置用来把由用来去除所述流体的装置去除的流体再循环到供应所述流 体的装置，所述再循环装置包括处理所述再循环流体的装置，用来调节温度 和/或所述再循环流体的成分。在另一优选实施例中，根据本发明的装置其特 征在于，其包括一种装置，该装置用来把被去除所述固体微粒的装置去除的 固体微粒通过供应所述固体微粒的所述装置再循环到圆形反应室。根据具体 优选实施例，根据本发明的装置其特征在于，所述固体微粒是催化剂和所述 再循环所述催化剂微粒的所述装置包括再生所述催化剂微粒的装置。
在另一优选实施例中，根据本发明的装置其特征在于所述流体是气体和 其中所述装置包括喷射液体的装置，所述装置穿过所述中心导管，将所述液 体呈微小液滴状喷射到所述流化床的至少部分表面上。
图1至10显示了根据本发明的旋转流化床装置的实施例，该装置包括 在固定圆形反应室内用于呈连续层喷射流体的装置。
图1是x轴和z轴平面的纵向截面示意图，x轴与旋转流化床00’的旋转 轴线重合，z轴径直向上与垂直方向重合，其中圆柱形反应器包括3个同心 壁，即外壁1、称为圆形壁的中间壁2、称为中心导管的壁的中心壁3，包括 在外壁和中心壁之间的空间被两个环形侧壁4.1和4.2封闭。外壁和圆形壁 之间的空间5是供给流体的室，圆形壁和中心壁之间的空间6为圆形反应室， 中心壁内的空间为中心导管7。
管8用来引导由箭头9表示的流体，该流体通过外壁1或环形侧壁4.1 和4.2经入进料室5，管10用来将箭头11表示流体的从中心导管7去除。 纵向缝隙12可从圆形反应室的一端连续地延伸到另一端或者，如该图所示， 其可延伸或长或短的长度且彼此被或长或短的距离所隔开，其穿过圆形壁2， 该图说明了流体喷嘴，其将用箭头13表示的流体成薄层状、高速地、沿圆 形壁2喷射进圆形反应室6，以及说明了中心导管3的壁内的排放口(14)， 其将用箭头15表示的流体从中心导管7内的圆形反应室6去除。由于流体 在圆形反应室内快速旋转，其速度的切向分量大大高于径向分量，但由于其 垂直于视图平面，所以看不到。
管路16可以用来引导用小圆17表示的固体微粒穿过侧壁4.1。固体微 粒被旋转运动的流体带动且离心力将其保持在沿圆形壁2)，于此其形成了具 有大概圆柱形表面18的流化床。管路19用于将固体微粒17通过相对的环 形侧壁4.2去除。
环形侧壁20可将分配室5分成环形部分A、B和C以供应具有不同性 质和/或不同压力的流体。
用于去除流体的管10可穿进两端较宽的中心导管3，由此形成旋风器。 渗进中心导管且快速旋转的固体微粒聚集在锥形壁24，且被管25去除和可 选地被再循环利用。
流化床可被控制环26分隔，所述控制环在靠近圆形壁的地方可选地设 置有一个或多个通道27，以将固体微粒从一侧传送到另一侧。如果经由管路 16的固体微粒的供给速度高于通过通道27的固体微粒的传送速度，控制环 26上游的所述流化床的厚度28增加，直到微粒足以溢出控制环的中心到达 另一侧。如果经由管路19的固体微粒的排出流速高于进料速度，控制环26 下游的流化床的厚度29减少，直到固体微粒的稀薄自动调整排出流速和这 些微粒的进入流速。如果固体微粒的供应速度相当高，该装置用来保持，优 选地靠近出口19设置的控制环26上游的，流化床的体积大概不变。通道27 也用来在固体微粒供应停止时将所有固体微粒从圆形反应室去除。
由于反应器是水平的，重力的作用导致了流化床的厚度差异和/或圆形反 应室的顶部28和底部30之间固体微粒的浓度差异。由于微粒的速度和浓度 在反应器底部最大，出口14优选地设置在此处，由于流化床的厚度在此处 最小，所以减小了微粒被带进中心导管7的可能性。
由于排放口14的平面是垂直于中心导管的壁，反应室的厚度或宽度31 在排放口14的下游最小和在上游有最大值32。圆形壁2在此图示说明中是 圆柱形的，所以其半径33是常数，而中心导管3的壁的曲率半径是变化的。 其在出口14的上游最小34和下游最大35。
排放口14的宽度36在反应室的中心最大而在靠近环形侧壁4.1和4.2 处最小，从而使得中心导管的横截面在其端部较大，以方便去除流体11。可 以看到的是，宽度36相对于这些壁优选的是零，以防止被这些壁减慢速度 的固体微粒被带进中心导管。
反应器可稍微倾斜以增加朝其出口流动的微粒，和由此减少其在反应室 内的滞留时间。在此例中，根据倾斜程度和重力相对于离心力的比率，流化 床的表面是轻微圆锥形的。
图2显示了图1的反应器沿z轴和y轴平面的横截面示意图。其中环形 分配室5被从5.1到5.4的四个管状分配室替代，其各连接到流体喷嘴或流 体喷嘴组12。当喷嘴数量较小时这种布置是优选的。
可以观察到，中心导管的壁3的曲率半径35在排放口14的上游的部分 较小34，表现为螺旋型，且圆形室在下游的宽度31优选的小于上游的宽度 32，这是因为绕导管旋转的流体流速在接近排放口14时加大。
表面37示出了箭头38表示的在中心导管的出口14的下游的流体流动 的任意反转产生的紊流区的横截面。紊流可导致固体微粒，一般是最细小的 微粒，经由排放口14被去除。
其有益的是可以观察到，重力在反应室的底部增加到离心力上和增加了 那里的固体微粒的速度，由此重力和离心力产生了对圆形壁较高的压力，这 证明在管状分配室5.2内的较高的喷射压力是正确的。而且合理的是，降低 排放口14的上游的管状室5.2的喷射压力，以减少那里的流体作用于固体微 粒的向心压力和减少由此将固体微粒带进中心导管内的危险。
数值模拟示出可能的是，即在直径为40cm的圆柱室内，设置4个喷嘴， 其沿与圆柱室成30°角度方向喷射大气压的空气，且其成90°间隔分布在圆柱 室的各个环形部分，以形成密集的旋转流化床。然而，发现大量的固体微粒 穿过薄流体层且沿喷射缝隙的上游的圆形表面减慢速度，在那里固体微粒的 浓度接近理论最大值，由此增加了流化床旋转的阻力。还发现，固体微粒之 间的相互作用的减速产生了喷嘴的上游的高压，流体的喷射压力必须较高以 抵消喷嘴口的开口的固体微粒的高压，这可在局部产生强烈的向心推力，如 果该强烈的向心推力在排放口的上游，其可将固体微粒抛向排放口，由此导 致固体微粒的损耗。
为减少这种制动作用和避免可导致固体微粒损耗的共振，合理的是增加 喷嘴的数量，优选的是基本数量，和/或喷嘴间的距离不全部相同。还优选的 是，赋予喷嘴和圆形壁某种形状以适于最小化流体的向心推力和有助于其切 向推力。
这样，在图2中，喷嘴出口的平面事实上合并于与圆柱形的圆形表面平 行的平面，这样即使流体的喷射角较小，由于流体作用在固体微粒上的压力， 也是有利于向心的推力。
图3显示了流体喷嘴周围区域的横截面示意图，其说明流体喷嘴12的 下游的圆形壁2.2的小的修改，变成平面和切向的喷嘴，在B处，在圆形壁 的延伸部分2.3，其出口平面的方向改变，相应地与平面壁2.2成约90°的角 度40。在A处，由出口的上游侧部的流体13.1的高压产生的推力因此更相 切于圆形壁。
用小圆17表示的高度聚集的固体微粒形成紧凑的集合，其沿圆形壁2.1 朝喷嘴12.1的上游方向41.1滑动。这些微粒在喷嘴的出口与流体13的流线 42.1的相遇使得其逐渐偏离且沿流线41.2加速，由此其浓度逐渐降低，借由 紧随流线42.2的逐渐扩散的流线42.3，使不断增加的大部分流体将越来越少 的固体微粒紧凑集合进入流化床同时偏离壁2.3。
壁2.2和固体微粒的流线41.2之间的空间内的流体压力必须足以防止固 体微粒阻塞流体出口和由此将微粒沿流线41.2偏离。当流体使固体微粒加 速，其能量和由此压力的降低，使得随流线41.3的固体微粒接近圆形壁2.3， 该圆形壁减慢了微粒的速度和由此增加了微粒的浓度直至微粒进入下一喷 嘴的前面。等等。
如图2所示，如果喷头出口12和圆形壁之间的夹角接近0°，沿固体微 粒的方向41.2的改变就会更突然，产生了较高的压力和较高的流体推力，其 作用在紧靠喷嘴的上游的部分的固体微粒上，沿垂直于该平面和向心的方 向，流线41.2将更偏离壁2.2，由此增加了上游固体微粒的减速和使其更靠 近中心导管。
该图显示了固体微粒是如何被反应室的弯曲壁减慢速度的，以及撞击由 于流体喷射而出现的障碍，怎样形成紧凑的集合，该集合相当大地减慢了这 些固体微粒正常滑动的速度；该图还显示了喷嘴的出口和流体的喷射方向的 分布和定向是如何能最小化该制动作用和最小化流体施加在喷嘴出口上游 的固体微粒上的向心压力。
图4显示了沿反应器的y轴和z轴平面的横截面视图，其用于供应和从 反应室去除流体的装置被修改用来改进流体对固体微粒的切向传送和向心 角动量间的比例，和用来减少通过中心导管的排放口14逸出的固体微粒的 数量。在此例中，喷嘴的数目增加到11，进料室优选地以环绕圆形壁2的圆 柱形壁1为界，且进料室被纵向壁49分隔成从5.1到5.4的纵向段以按不同 的压力供应各种流体喷嘴12。
在两个喷嘴12间的圆形壁是平面的。因此圆形壁是多边形的。流体平 行于这一表面喷射，根据图5显示的排列，易于固体微粒沿其滑动并且减少 喷嘴缝隙上游的浓度和由此降低了行进的阻力。
具有横截面50的中空翼形导流片，其垂直于附图的平面，纵向穿过圆 形反应室6和固定于在该附图中未示出的两个环形侧壁4.1和4.2，通过导流 片加压的流体可被导入，该导流片位于与中心导管30的壁相距一定距离51 的排放口14的上游。导流片引导流体流52进入其与中心导管之间的空间。
沿导流片的导引边54产生的紊流区域37可将固体微粒带进空间53。优 选的大于排放口14的厚度36的距离51和加速固体微粒的流体52的速度逐 渐增加，离心力沿中空导流片50的弯曲内壁55推进固体微粒。
与中心导管3的壁相距一定距离57的导流片的尾边56配备有一个或多 个流体喷嘴，用来高速喷射薄层状流体58，喷嘴或多或少平行于中心导管3 的壁，优选的是小于大约30°，由此产生了吸气作用，该作用将沿导流片的 内壁55流动的固体微粒越过排放口14返回到反应室6。然而，在薄流体层 58和中心导管3的壁之间会产生紊流区域59.1和产生将部分这些微粒带回 出口14的反向流动。为最小化这种影响，优选的是在空间53的压力下降应 较低、流体流52必定加速的固体微粒的数量应较低、距离57应较短，优选 的短于导引边和圆形壁间的距离60的一半。
在流体喷射58和圆形壁之间可产生另一紊流区域59.2，其导致流体反 向流动，该反向流动增加该区域上游的流化床的旋转阻力。为最小化其影响， 优选的是薄流体层58的喷射应平行或稍微指向中心导管3的壁。
图5显示了两个喷嘴12.1和12.2周围的区域的放大图。喷嘴12.1的上 游的固体微粒沿流线41.1沿平面壁2.1滑动。其施加压力于从喷嘴12.1出来 的在其出口的流体流13.1，喷嘴的出口表面与壁2.2的平面成约90°夹角40， 其防止进入反应室的流体的法线扩张，强制其随着流线42.1，其压力抵消固 体微粒的压力和将其沿流线41.2转向，其逐渐扩散进流体层。该固体微粒形 成了屏障，其充当了根据其浓度可或多或少可透过的导流片，且其限制了流 线42.2和多边形壁2.2之间的流体，由于被限制在狭窄的空间而具有较高的 平均速度的流体，当其沿流线41.3传送和加速固体微粒时，消耗了能量和压 力，因此其浓度降低且其可透过性增加，由此使得流线42.3能从壁2.2偏离 和使得失去其若干能量的流体降低速度。固体微粒的流线41.4最终沿壁2.2 运动，在到达下一屏障12.2前沿其滑动、减速和浓度增加。等等。
随喷嘴12.1和12.2之间距离的增加和喷嘴数目的减少，喷嘴上游的固 体微粒流的浓度随之增加，如果平面壁2.2的表面弯曲成如图3中的壁2.1 和2.3，这些固体微粒将在固体微粒流41.1和41.4上施加额外的压力，该压 力将减慢这些固体微粒，并且增加其浓度和对流化床的旋转的阻力。
如果喷嘴的数目较高，两个喷嘴之间相差的角度66较小，因此减少了 固体微粒流41.2和41.3间的偏差、施加在流体流13.1和13.2的压力、还有 穿过这些流体流后沿多边形圆形壁聚集的微粒的数量、还有对流化床的旋转 的阻力。喷嘴出口12.1的平面和多边形圆形壁2.2之间所成的角度40约为 90°，使得流体13.1的喷射实质上沿平行于壁2.2的方向和增加了转移给固 体微粒的切向角动量的数量。
该视图显示了固体微粒被流体垫携带，如果流体喷嘴的数量较高，流体 垫的压力抵消了离心力和使得这些微粒具有非常低的旋转阻力地沿多边形 圆形壁滑动。
圆形反应室可与其他类似的室串联，从上游室的固体微粒的出口19连 接到下一室的入口16。这些圆形室可以是并排的，在彼此的延伸部分，或是 叠加的。其可是倾斜的或垂直的。
图6显示了叠加的圆形室的两部分的连接的沿x轴和z轴平面的纵向截 面示意图，z轴是垂直的并且与流化床的旋转轴OO’重合。流化床的表面18 是圆锥形的，反应室6的流化床被隔离环80分成环形段，隔离环支撑位于 它们之上的部分流化床。隔离环是中空的并且通过开口81连接到流体分配 室5，开口81通过喷嘴82喷射，或多或少平行于x轴z轴平面和垂直于旋 转轴OO’的、用箭头83表示的薄层状流体支撑和旋转固体微粒，该固体微 粒紧靠隔离环80的上部支撑。
位于反应室的底部的隔离环85延长到中心导管的壁，同时其他隔离环 80具有较宽的中心开口，优选的大于圆形壁和中心导管之间平均距离的1/4， 以使得固体微粒穿过其中，同时与中心导管3的壁保持一定的距离以避免通 过排放口14被带进中心导管。
通过传送管91固体微粒流80从上圆形反应室的底部离开，传送管91 穿过隔离环85且进入92下室的上部。流体流11由一个或多个管线93从中 心导管被去除。
应当观察到，如果超过流化床的流体压力或多或少在每个圆形反应室中 相同，位于流化床中且靠近圆形壁的传送管91的入口的压力高于位于流化 床外且靠近中心导管壁的出口的压力，由此便于固体微粒从一个反应器传送 到另一个，即使反应器是水平的和位于同样的高度。
最后，通过排放口14穿进中心导管7和在中心导管的底部中旋转时落 下的固体微粒95通过管96从那里被去除，管96实际上不与传送管90在同 一平面，使其交叉。由于此处的压力低于反应室内的压力，这些固体微粒因 此可被分离地收集，通过适当的设备可以任意循环使用。
隔离环85可被螺旋圈替代。如果螺旋圈的倾斜是向上的，沿圆形壁和 沿螺旋圈旋转的固体微粒将上升。在此例中，如果传送管91的下部沿圆形 壁定位，那里的压力最高，以及传送管91的上部位于紧靠中心导管，那里 的压力最低，可能的是将固体微粒从下室传送到上室。没有被从圆形反应室 的上部传送或去除的微粒会落回到螺旋圈的内边缘和中心导管间的中心空 间。螺旋圈还可是中空的和供给沿其上表面喷射进圆形反应室的流体。其可 形成连续的或不连续的螺旋形或可分隔成类似于固定鳍的朝向上方的螺旋 圈片段。
根据适合此目的的配置，该流体流可被再循环利用。例如，图7显示了 适于干燥固体微粒的配置，这些固体微粒被串联的两个圆形反应室的其中之 一的一侧上的管16导入以及被位于第二室的相对侧部上的管19排出，通过 传送管91这些微粒从一个反应室传送到另一个反应室。
冷和干燥的气体被管8.1导入以供给位于固体微粒出口19的侧部的进料 室的环形部分F。冷气体与热固体微粒接触被加热，微粒在其通过管19排 出前完成干燥，气体被压缩机101.1通过出口管11.1吸出。气体通过处理单 元102.1和102.2，例如热交换器和/或冷凝器，被再循环利用，通过管8.2 和8.3到环形部分E和D。该气体被压缩机101.2和101.3通过102.2到102.5 的处理单元，在从8.3到8.6的管内，连续地循环到从D到A的环形部分， 以逐渐地从固体微粒中去除湿气。带有湿气和被固体微粒冷却的流体在103 被去除，该固体微粒被管8.6的侧部的管16引导且其已被加热。
所述固体微粒可以是催化经过流化床的流体的化学变化的催化剂。在此 例中，流体逐渐转变。在流体第一次通进反应器期间，其与失效的可被适当 装置再生和再循环的催化剂接触，在其第二次通进反应器期间，与新的或再 生的催化剂接触，且从102.1到102.5的处理单元也可用于去除不想要的成 分，例如通过吸收或冷凝。
图8显示了类似于图1的反应器的纵向截面示意图的配置，但是其流化 床的旋转轴线是垂直的或陡峭倾斜的，和其中心导管7终止于下侧4.2上方 的一定距离。中心导管的底部可是闭合的，如图8所示，或是开放的。在此 例中，进入中心导管的固体微粒可在关闭时通过底部去除，但是在运转期间， 漩涡可带进固体微粒，其在圆形反应室的底部堆积。
当要去除的流体数量太大时，这种结构是有益的。由于流化床的表面18 是圆锥形的，在此图中是轻微圆锥形，其具有非常高的离心力，流体13必 须横跨在反应室的下部的流化床的较高的厚度，因此其驻留时间较长。如果 想要避免这种情况，圆形反应室2还可是圆锥形以减少这种差异和/或喷射进 圆形反应室的下部的流体的数量可被增加，例如增加其中喷嘴的数量和/或流 体喷嘴的横截面和/或分配室的环形部分C内的压力。
图8还包括，例如用喷射器供应流体以再循环部分流体的系统结构，其 没有使用压缩机。当流体必须仅循环一次或两次时和使用压缩机困难时，这 种结构是有益的，例如由于流体的腐蚀或非常高的温度，例如用于苯乙烷脱 氢或汽油催化裂解成烯烃。
可选预热的流体进料100在压力下被喷射进喷射器105，接着被以非常 高的速度喷射106进入将被再循环11.1的流体的出口管10.1，以将其带进处 理单元102，例如熔炉，和在其被经由朝向处理单元的管10.2去除前，将其 通过管8再循环到反应器。
图9显示了与图1类似的反应器的纵向截面视图，在中心导管的每端包 括用叶轮109.1和109.2表示的离心压缩机108.1和108.2，其被通用马达110 利用穿过中心导管的传动轴111驱动。新的流体112通过位于固体微粒的出 口侧19的管8.1供应，其可选地穿过处理单元113，例如湿气冷凝器。其在 被去除前被压缩机108.1和108.2通过管8.2和8.3和处理单元102，例如加 热器，连续地再循环多次。这种非常紧凑的结构可以方便地用在可运输单元， 例如用于干燥农作物颗粒。
流体流可被再循环到同样的环形部分，例如到聚合悬浮在活性流体的混 合物中的催化微粒，该混合物包含单体和可能从一部分到另一部分而具有不 同成分和/或温度，以获得多重模态(multimodal)和/或宽分子分布聚合物 (wide molecular distribution polymers)。
图10显示了可用于这种类型应用的结构。进料室和中心导管分别被从 20.1至20.3和从115.1至115.3的横向壁分成4部分，分别为A至D和A° 至D°。这些壁可被从116.1至116.3的环形壁延长，以将圆形反应室分隔成 与进料室和中心导管的4个部分对应的4个环形部分，可以较好地将流体从 一个部分相对其他部分隔开，环形壁116.1至116.3分别设置有通道117.1至 117.3，用于将固体微粒从一个环形部分传送到其他环形部分，紧靠中心导管 或在其中的通道118.1至118.3用作流体通道以平衡中心导管各部分之间的 压力。
四个压缩机108.1至108.4从中心导管的(A°)部分至D°部分通过同心管 10.1至10.4吸出流体11.1至11.4，经过处理单元92.1至92.4，例如具有可 选的分离不想要的成分和/或分离再循环前要净化的流体的热交换器，经由管 8.1至8.4再循环到进料室A至D。再循环的流体接着穿过旋转流化床，进 入中心导管的排放口14.1至14.4，将被再循环到同样的部分。新的流体119 可根据需要通过管8.1至8.4直接供应。
如果流体是气体，可能的是，通过穿过中心导管的一个或多个管121喷 射流体的微小液滴120到流化床的至少部分表面上。
这种结构可仅在以下情况下运转，即当动量从反应室的内部以平均转速 Vp传递，流体传递给固体微粒的动量足够加速它们时，该速度足够高使得 离心力抵消流体施加的向心压力，以及抵消由于紊流和沿壁的摩擦造成的角 动量损耗。
还必要的是，被固体微粒减慢速度后的流体必须保持足够的平均切向速 度以避免显著的逆流。例如，在上述的结构中，流体在离开反应室前，必须 至少转半圈，上述结构中每个部分包括仅一个出口14，且其中流体沿圆形壁 被或多或少地均匀喷射。
作为示例，对于反应室的环形部分，近似的，忽略假定在流体密度上的 轻微的压力变化的影响，第一种情况可写作：
Ke×m×(Vi-Vt)×Vi×Ei＝Cc×M×p×E×(2×R-E)×Kf×Vp(1)其中
Ke是从流体到微粒的切向角动量的传递效率的可变系数，当喷射的流 体被限定在固体微粒的“壁”和将部分动能和/或压力转换成角动量的圆形壁 之间时，Ke可大于1，
m、Vi和Vt分别是密度、喷射速度和流体切向速度的平均值，
Ei是穿过环形部分的喷嘴的出口的厚度(宽度)的总和。
Cc和M是固体微粒的平均浓度和密度，
E和R是反应室的平均厚度(宽度)和半径，
Kf是代表固体微粒每单位时间必须获得以达到和/或保持平均旋转速度 Vp的角动量的％的可变摩擦系数，
流体质量守恒，假定m不变，其对于压力的轻微变化是近似正确的，给 出：Ei×Vi≈(1-Cc)×E×Vt/a，其中a是流体离开反应室前移动的圈数或部 分圈数的平均数，
如果Vp＝β×Vt，其中β＜1，其为固体微粒在流体中的滑移系数，方程(1) 变为：
(1-Cc)/a≈Ei/E+X×(2-E/R)  (2)，其中
X＝p×R×β×Cc×Kf×M/(Ke×m×Vi)
第二条件可写为a＞a°，其中一般接近1/2的a°是流体为避免逆流夹带过 量微粒进入导管而必须绕中心导管运动的最小的部分圈数，方程(2)给出：
X＝p×R×β×Cc×Kf×M/(Ke×m×Vi)＜[(1-Cc)/a°-Ei/E]/(2-E/E)  (3)，优选的小 于1。
这表明，当密度比M/m非常高时，通常是当流体是压力接近大气压的 气体的情况，比值(R/Vi)×(Cc×Kf/Ke)的乘积必须非常小，这要求较小 的Cc×Kf/Ke比值和/或较高的流体喷射速度Vi、较大的半径R。因此必要的 是，较高的从流体到固体微粒的角动量传递效率和较低的固体微粒和圆形壁 间的摩擦以获得可接受的使用接近大气压的气体的工业级反应器内的平均 固体微粒浓度。
而且，施加在固体微粒上的离心力必须大于流体的向心压力，大概与靠 近圆形壁的流体的径向速度Vr的平方成比例，以防止过量的微粒接近出口 14或导流片40的上游的中心导管3的壁。这可写为第一近似值：Vr＜Vc×Vp/ (g×R)1/2(4)；其中g为重力加速度，Vc是临界向上速度，其小于而不 超过固体微粒的最小尺寸以获得密集的流化床，如果其仅被重力平衡的话。
流体质量守恒，具有轻微的压力变化，使其可忽略流体密度的变化，给 出：2×p×R×Vr～E×Vt/a，该不等式(4)近似变为：
如果R和Vc用m和m/s表示
则E＜2×p×a×β×Vc×(R/g)1/2＜2×a×Vc×(R)1/2  (5)
该不等式指出当临界速度Vc和固体微粒的尺寸非常小时，反应室的最 大平均厚度仅可与R的平方根成比例，并且如果不想有非常小的E/R比值， 优选的是使用小直径的反应室。
当流体喷射的最大速度Vi被限制时，如果希望流化床被最大流体穿过， 流体喷嘴的总横截面Ei必须增加。如果临界速度Vc低，当反应室的平均厚 度(宽度)是近似的，上述条件用于确定所达到的优化值：
E＝2×p×a°×β×Vc×(R/g)1/2(6)和Ei＝E×[(1-Cc)/a°-X×(2-E/R)](7)
或如第一近似值，a°一般接近0.5和β接近1，合理的是：
E/R＜Vc/(R)1/2(8)，用m和m/s表示，
和Ei＜2×(1-Cc)-X×(2-E/R)  (9)
由于固体微粒较小，当Vc和E/R较低时，其影响较低的X值和通常较 高的喷射速度Vi。
然而，为避免接近边界条件，在实际上，为评估反应室和气体喷嘴的最 适宜厚度(宽度)，可行的是使用，分别高于计划使用的固体微粒浓度和低 于计划使用的流体喷射速度固体微粒的平均浓度Cc和/或理论流体喷射速度 Vi。
例如，数值模拟表明，在具有直径为0.14m的仅有一个排放口的中心导 管的直径为0.4m的反应室中，通过8个分别具有0.004m厚度(宽度)的出 口的喷嘴以30m/sec的速度喷射大气压力的空气，流体平均绕中心导管仅半 圈，流体在反应器中驻留约1/10秒，能较好地分离流体和固体微粒，可获得 非常细小的具有临界速度Vc＝0.4m/s的固体微粒的平均浓度Cc＝30％。当固 体微粒的浓度从10至30％逐渐增加时，固体微粒和气体的估计的平均切向 速度分别为从约4.6至4m/s和从5.5至5m/s，系数X和Cc×Kf/Ke的积仅从 0.9至1和从7％/s至8％/s变化，当固体微粒的浓度和引导流体的固体微粒 的“壁”增加时，确定从流体到固体微粒的角动量传递效率得到改善。当固体 微粒的平均浓度接近28％和系数X接近1时，经由中心导管的固体微粒的 损失出现且迅速增加。
如果流体喷嘴的数目减少到4，Cc×Kf/Ke的值变为约2.5倍高，使气体 喷射速度Vi增加到60m/s，从而使得系数X保持低于1且经由中心导管的 固体微粒的损失变大而高于25％的浓度，这确定了当比率M/m非常高时需 要设置大量的气体喷嘴。如果中心导管的排放口的数目增加，固体微粒的损 失马上变得显著，甚至浓度变低，这确定了中心导管每个横截面仅设置一个 排放口的好处。
如果固体微粒的密度相对于流体密度的比值低于25倍，例如通过将压 力增加到25bar，流体的旋转快约5倍和在进入中心导管前围绕中心导管平 均转多于2圈，并且离心力高约25倍。这使得可以增加固体微粒的浓度和/ 或降低流体喷射速度和/或增加反应室的直径，同时保持流体和固体微粒非常 好的分离。如果摩擦系数Kf较低和如果角动量传递效率系数Ke较高，该特 性还可提高，其可通过增加流体喷嘴数目和改进圆形室和喷嘴的形状而实 现。
如果流体为稍微比固体微粒轻的液体，其旋转圈数、旋转速度和离心力 进一步增加，使其可以保持流体和固体微粒的可接受的分离，即使由于密度 的轻微差别的原因使得临界速度Vc非常低。
这些例子表明，仅当固体微粒相对流体的密度比为数百时，流体的喷射 速度必须非常高于想要的固体微粒的旋转速度和/或反应室必须具有较小的 直径。
根据另一实施例，本发明涉及一种连续圆柱形室内的旋转流化床装置， 其用于固体微粒的催化聚合、干燥、浸渍、或其他处理，该微粒悬浮在旋转 流化床中，被流体或流体混合物从一个室传到另一个室，该装置或者用于流 体或流体混合物的裂化、脱氢或其他催化转化，其穿过旋转流化床，与从一 个圆柱形室传到其他室的固体催化微粒搀合。更具体的，该发明涉及一种旋 转流化床装置和固体微粒的催化聚合、干燥或其他处理或流体的催化转化的 方法，其中进入圆柱形室的流体是切向于其圆柱形壁喷射的，圆柱形室被中 空盘分隔成一连串圆柱形室，中空盘固定于圆柱形壁和具有中心开口，通过 该开口在圆柱形室中旋转的流体被吸出，中空盘还具有侧开口，通过侧开口 这些流体被经由反应器的圆柱形壁被去除，中空盘还具有通道以使得悬浮在 旋转流化床中的固体微粒能够穿过这些盘从一个室传送到其他室。因此，在 本发明中，圆柱形反应器被固定在其侧壁的一连串平坦柱面或中空盘分隔成 一连串圆柱形室。这些中空盘包括位于其中心的开口，其用来将穿过各室的 快速旋转的流体吸出，中空盘还包括在其侧壁的开口，其用来将流体排除反 应器。这些中空盘被适当外形的通道横贯，以使得悬浮在流化床中快速旋转 的固体微粒能够从一个圆柱形室传到其他室。在此实施例中，本发明因此涉 及一种流化床装置，其包括：圆柱形反应器；将固体微粒供应到所述反应器 的装置和从所述反应器中去除所述固体微粒的装置，其用于去除悬浮在所述 旋转流化床中的所述固体微粒；供应气体或液体的流体的装置，其设计用来 将所述流体或流体混合物喷射进所述旋转流化床，其均匀地沿所述反应器的 圆柱形壁分布，其沿大概相切于所述圆柱形壁和大概垂直于所述反应器的对 称轴的方向分布，由此以一定速度旋转所述旋转流化床，以产生将所述固体 微粒推向所述圆柱形壁的离心力；在中心沿所述反应器的对称轴去除所述流 体或流体混合物的装置；其特征在于包括中空盘，其垂直于所述反应器的对 称轴且固定在所述反应器的圆柱形壁，其将所述反应器分隔成一连串圆柱形 室，这些圆柱形室被穿过所述中空盘的通道互相连接，使得悬浮在所述旋转 流化床中的所述固体微粒能够从一个所述圆柱形室传到其他室，且其中去除 所述流体或流体混合物的所述装置包括中空盘，其分别设置有至少一个在所 述对称轴周围的中心开口和至少一个连接到反应器外的至少一个收集器的 侧开口，用来经由所述中空盘去除所述流体和用来调整所述圆柱形室的出口 压力。
在本发明中，流体或流体混合物沿反应器的圆柱形壁切向喷射，一般成 薄层状，且同时旋转，径向地从反应器的侧壁穿过反应器到达其中心，在那 里经由中空盘的中心开口被去除。流体的喷射速度和流速足够旋转悬浮在旋 转流化床中的固体微粒，其转速产生离心力将其与中空盘的中心开口隔开， 通过中空盘的中心开口流体被去除，且能够使其穿过中空盘的通道从一个圆 柱形室传送到其他室，尽管在这些圆柱形室之间可能有轻微的压力差。
在本发明中，流体是被一个或多个位于反应器外侧的分配器供应，以将 其适当地分配到位于各圆柱形室内的喷嘴。流体然后通过中空盘被一个或多 个风扇或压缩机去除，风扇或压缩机通过反应器外的相连接的一个或多个收 集器将流体吸出，以调节各圆柱形室内的压力。经过适当的处理，例如冷却 或加热，该流体可被相同的分配器或其他分配器再循环到相同的圆柱形室或 下一室。其可被多次再循环到相同圆柱形室或连续的圆柱形室。
固体微粒一般在反应器的一端被导入，由于其旋转速度和穿过中空盘的 通道的外形，然后从一个圆柱形室传送到其他室。它们一般在反应器的相反 端被去除。可以在反应器外设置固体微粒再循环装置。
为改善流体和固体微粒之间的能量传递效率，本发明可包括靠近流体喷 嘴排列的适当外形的导流片，用来将流体与限定数量的固体微粒混合，和用 来引导流体以防止或减少其在传递足够数量的动能到这些固体微粒前的膨 胀。该装置使得可以使用远轻于固体微粒的流体和将其高速喷射进大的反应 器，而不会由于其在反应器中的膨胀损失大部分动能。这种装置描述于同一 发明人的比利时发明专利申请，其与本发明同日申请。
本发明还包括成套的螺旋圈或横向鳍，其倾斜或绕成螺旋且沿圆柱形室 的圆柱形壁固定，以利用固体微粒的部分旋转动能将其沿壁升起以减少流化 床的顶部和底部间的厚度差别。该装置用于增加圆柱形室的高度而不用增加 在其底部的流化床的厚度。这样的装置描述于2004年4月14日申请的专利 申请号为2004/01686的同一发明人的比利时专利申请中。
该反应器可以是水平的。在此例中，流体进入反应器的喷射速度和其流 速必须足够使流化床以一定速度旋转，以产生足够的离心力使流化床在反应 器的上部的厚度接近在反应器下部的厚度，且通常设置在中空盘的中心的开 口可以稍微向下偏移，以将它们更加集中于流化床的大概为圆柱形的表面。
该方法用于增加固体微粒与流体间的速度差但由于离心力不会减少流 化床的密度，并且由此用于改善它们之间的接触和热传递。其还可用于显著 地增加穿过流化床的流体体积并且因此显著地降低流体在流化床中的驻留 时间。
根据优选实施例，本发明设计一种装置，其特征在于，供应所述流体或 流体混合物的所述装置设置有侧导流片，其靠近流体喷嘴用来将所述流体或 流体混合物与在所述圆柱形室中旋转的部分所述固体微粒混合、和用来在所 述侧导流片限定的空间内将其加速，导流片具有适当的外形以使得所述流体 在离开所述限定空间前能将其大部分能量传递给所述固体微粒和使得所述 固体微粒在退出这些所述限定空间后能将获的的动量传递给在所述圆柱形 室内旋转的其他固体微粒。
根据另一优选实施例，本发明涉及一种装置，其特征在于，所述中空盘 的所述中心开口设置有一个或多个中心导流片，其纵向穿过所述圆柱形室， 且具有限定一个或多个中心入口缝隙的曲率，通过该缝隙所述流体或流体混 合物被吸出到所述中心开口，所述曲率和所述入口缝隙的分布是用来降低所 述固体微粒能够扩散进所述中空盘的所述开口的可能性。
根据本发明的装置，其特征在于，至少一个所述中空盘包括一个或多个 用于隔离所述流体或流体混合物的隔离物，所述流体或流体混合物是扩散进 入所述中空盘内的和从被所述中空盘隔开的所述圆柱形室流出的。
根据另一实施例，根据本发明的装置，其特征在于，至少一个所述中空 盘提供了喷嘴的通道，其可以喷射第二流体的小滴到至少一个所述圆柱形室 的至少一个所述旋转流化床的表面上，至少一种所述其他流体是气态的。
根据另一优选实施例，根据本发明的装置，其特征在于，所述反应器包 括位于每个所述圆柱形室的侧壁内的出口，用来完全去除在每个所述圆柱形 室内存在的所述固体微粒。
根据另一优选实施例，根据本发明的装置，其特征在于，还包括用于再 循环所述流体或流体混合物的装置，所述流体或流体混合物经过适当的处理 后，被所述流体供应装置再循环到所述圆柱形室，所述流体或流体混合物被 用来去除所述流体或流体混合物的所述装置去除。
根据另一优选实施例，根据本发明的装置，其特征在于：位于所述反应 器的一端的供应所述固体微粒的所述装置供应所述圆柱形室；和在于，用来 去除所述固体微粒所述装置将所述固体微粒从位于所述反应器的另一端的 圆柱形室去除。
根据另一优选实施例，根据本发明的装置，其特征在于，用来将所述固 体微粒供应到一个所述圆柱形室内的所述装置是伺服控制用于检测所述室 的所述旋转流化床的表面的装置，所述伺服控制适于将所述表面与所述室的 圆柱形壁保持想要的距离。
根据另一优选实施例，根据本发明的装置，其特征在于，用来将所述固 体微粒从一个所述圆柱形室去除的所述装置是伺服控制用于检测所述室的 所述旋转液化床的表面的装置，所述伺服控制适于将所述表面与所述室的圆 柱形壁保持想要的距离。
根据另一优选实施例，根据本发明的装置，其特征在于，其包括所述通 道，该通道的外形易于将所述固体微粒从一个所述圆柱形室朝向所述反应器 的一端传递到其他室，且该通道与所述中空盘的所述中心开口保持想要的距 离，以稳定其中的所述旋转流化床的所述表面，根据所述通道浸没在所述旋 转流化床中是多还是少，传递到所述端的微粒的流速增加或降低。
根据另一优选实施例，根据本发明的装置，其特征在于，其包括所述通 道，该通道位于沿所述反应器的所述圆柱形壁的位置，且该通道的外形有利 于沿适于逐渐将所述反应器的所有圆柱形室的所述固体微粒注入或排空的 一定方向将所述固体微粒从一个所述圆柱形室传递到其他室。
根据另一优选实施例，根据本发明的装置，其特征在于，其包括所述第 二通道，其位于沿所述反应器的所述圆柱形室的位置，且其外形易于将所述 固体微粒，沿与其他所述通道相反的方向，从一个所述圆柱形室传递到其他 室，以获得所述最重固体微粒的优先回流。
根据另一优选实施例，根据本发明的装置，其特征在于，用来将所述流 体或流体混合物供应进至少一个所述圆柱形室的装置是伺服控制于所述圆 柱形室的所述旋转流化床的表面的探测器，所述伺服控制适于将所述表面与 所述室的所述侧壁保持想要的距离。
根据另一优选实施例，根据本发明的装置，其特征在于，用来供应所述 流体或流体混合物的所述装置包括长的纵向的缝隙，该缝隙穿过所述侧壁、 平行于所述反应器的对称轴，这些所述长的纵向的缝隙连接到所述反应器外 的至少一个流体分配器且用来调节经由所述长缝隙喷进所述反应器内的所 述流体或流体混合物的入口速度。根据另一优选实施例，本装置的特征在于， 所述长的纵向的缝隙从所述反应器的一端到另一端穿过所述侧壁，使得其可 以将所述反应器的所述圆柱形壁分隔成至少两个圆柱形段。
根据另一优选实施例，根据本发明的装置，其特征在于，用来去除所述 流体或流体混合物的装置包括横缝隙，其垂直于所述反应器的对称轴且沿所 述中空盘的所述侧开口穿过所述圆柱形壁，这些所述横向缝隙连接到所述反 应器外的至少一个流体收集器并且用来调节经由所述横向缝隙从所述反应 器去除的所述流体或流体混合物的出口压力。
根据另一优选实施例，根据本发明的装置，其特征在于，其包括两个所 述分配器和两个所述收集器，该收集器是沿所述反应器的所述圆柱形壁延伸 的管，这四个管与所述反应器形成紧凑的装配，其可内切于平行四边形。
根据另一优选实施例，根据本发明的装置，其特征在于，其形成紧凑的、 可去除的和可运输的组件。
本装置的特征还在于，所述反应器是水平的。根据另一优选实施例，根 据本发明的装置，其特征在于，所述反应器是可倾斜的，以增加或减少穿过 所述通道到所述去除装置的固体微粒的传递，而不会使所述流化床的体积显 著变化。根据另一优选实施例，本装置的特征在于，所述中心进入缝隙分布 在所述反应器的上半部分以降低所述固体微粒减速时进入所述中空盘的可 能性。
根据优选实施例，根据本发明的装置，其特征在于，所述反应器是垂直 的，和各个所述中空盘仅包括一个位于其下壁的中心开口。根据另一优选实 施例，根据本发明的装置，其特征在于，所述反应器是垂直的，和所述中空 盘的上壁的中心开口被垂直管延长以减少所述圆柱形室内的旋转的所述固 体微粒在减速时落进所述中心开口的可能性。根据优选实施例，根据本发明 的装置，其特征在于，所述圆柱形室的圆柱形壁设置有横向鳍或螺旋圈以使 所述固体微粒利用其部分旋转动能沿其上升，以减少在所述圆柱形室的上部 和底部之间的所述旋转流化床的压力和厚度的差别。
根据另一优选实施例，根据本发明的装置，其特征在于，其包括传送柱 或管，其在所述反应器外，用来将从所述反应器一端的所述圆柱形室去除的 所述固体微粒再循环到位于所述反应器的另一端的所述圆柱形室。
根据另一优选实施例，根据本发明的装置，其特征在于，其至少包括两 组所述圆柱形室的所述序列和至少一个用来将所述固体微粒从一个所述组 传递到其他所述组的所述通道，其中用来供应和去除所述流体或流体混合物 的所述装置适于将从其中一个所述组去除的所述流体或流体混合物供应到 另一所述组。
根据另一优选实施例，根据本发明的装置，其特征在于，其包括至少两 组所述圆柱形室的所述序列和至少一个用来将所述固体微粒从一个所述组 传递到其他所述组的所述通道，和在于，用来供应和去除所述流体或流体混 合物的所述装置适于从各个所述组分别去除所述流体或流体混合物和将其 再循环到同一所述组。
而且，为改善流体喷射和悬浮在旋转流化床中的固体微粒之间的动量动 能传递效率，本发明还包括导流片，其在所述旋转流化床里面，具有适当的 外形且靠近流体喷嘴，用来将喷射的流体和限量的固体微粒混合，同时引导 该流体，避免或减少其在将其大部分动能传递给这些固体微粒前，在反应器 内膨胀。更具体的，根据本发明的装置设置有供应一个或多个流体的装置， 其包括将流体喷射进旋转流化床的装置，所述流体喷射装置包括至少一个导 流片，在所述旋转流化床内，该导流片在一个或多个所述流体喷嘴周围限定 空间，该流体直接沿所述旋转流化床的旋转方向，从一个或多个所述流体喷 嘴流出，所述导流片如此设置以在所述喷嘴和所述导流片间限定进入通道或 走廊，使从所述喷嘴的上游流出的、悬浮在所述旋转流化床中的固体微粒流 能进入所述空间，以在其中与所述流体喷射混合，该所述空间足够长，使所 述流体喷射在到达所述空间的出口前把大部分动能传递给所述固体微粒。因 此本发明还涉及一种装置，其用来将流体或流体混合物，如液体或气体，喷 射进旋转流化床，和用来增加流体可以传递给旋转在旋转流化床中的固体微 粒的动量和能量，以增加其转速。该装置适于使用非常轻于固体微粒的流体 和适于将其高速喷射进反应器而不会由于其在反应器内的膨胀损失大部分 动能。
更具体的，本发明涉及一种装置，其用于将流体喷射进旋转流化床，其 中流体射流朝向流化床的旋转方向且被至少一个导流片包围，该导流片在这 些射流周围限定通常是收敛然后发散的空间，且在这些射流上游限定通道， 通过该通道悬浮在旋转流化床中的微粒可渗入以与流体射流混合，该流体在 离开该空间前将其部分动能传递给微粒。
更具体的，本发明提供了一种装置，其用来将流体喷射进旋转流化床以 改善从所述流体向悬浮在所述旋转流化床中的固体微粒传递能量和动量的 效率，其特征在于，其包括至少一个导流片，该导流片在所述旋转流化床中 在一个或多个射流周围限定空间，该射流沿所述旋转流化床的旋转方向从一 个或多个所述流体的喷嘴流出，所述导流片的设置是用来在所述喷嘴和所述 导流片间限定进入通道或走廊，使悬浮在所述旋转流化床中的、从所述喷嘴 上游流出的所述固体微粒流能进入所述空间从而与其中的所述流体射流混 合，所述空间足够长使流体射流能在到达所述空间出口前将其大部分动能传 递给所述固体微粒。
在优选实施例中，将流体喷射进旋转流化床的装置，其特征在于，被所 述导流片限定的和围绕流体射流的所述空间是先收敛后发散。在另一优选实 施例中，将流体喷射进旋转流化床的装置，其特征在于，被所述导流片限定 的和围绕所述流体射流的所述空间具有不变的横截面。
根据另一实施例，根据本发明的流体喷射装置，其特征在于：所述流体 喷嘴的横截面被拉长以将所述流体沿包括所述旋转流化床的反应器的圆柱 形壁，以成一个或多个薄层状喷射；和在于，所述导流片具有鳍状外形，其 与所述反应器的所述圆柱形壁限定了空间，所述薄层状的流体穿过该空间。 根据具体的优选实施例，流体喷射装置，其特征在于，所述空间至少是所述 旋转流化床的平均厚度的两倍窄。
根据另一优选实施例，根据本发明的流体喷射装置，其特征在于，该装 置包括环或横向环的片段，其沿包括所述流化床的反应器的圆柱形壁固定且 与所述反应器的所述圆柱形壁限定所述空间，所述流体射流穿过所述空间。 根据优选实施例，流体喷射装置的特征在于，所述环的片段是横向鳍，其向 所述反应器的中心轴倾斜，以使得悬浮在所述旋转流化床中的所述固体微粒 沿所述反应器的所述圆柱形壁上升。根据具体优选实施例，流体喷射装置的 特征在于，所述环或环的片段是螺旋圈，它们定向成使得悬浮在所述旋转流 化床中的所述固体微粒沿所述反应器的所述圆柱形壁上升。
根据另一实施例，根据本发明的流体喷射装置，其特征在于，所述进入 通道或走廊的横截面大于所述喷嘴的横截面。
根据另一实施例，根据本发明的流体喷射装置，其特征在于，所述收敛 而后发散的空间的所述出口的横截面等于或大于所述喷嘴和所述进入通道 或走廊的横截面的总和。
根据另一实施例，根据本发明的流体喷射装置，其特征在于：所述流体 是密度壁比所述固体微粒的密度高得多的气体；和在于，所述流体的喷射速 度要比悬浮在所述旋转流化床中的所述固体微粒的平均旋转速度至少高3 倍。
根据另一实施例，根据本发明的流体喷射装置，其特征在于，所述空间 的长度足够短，使得所述流体的速度还能相当高于固体微粒离开所述空间时 的速度。
本发明还可用于水平反应器。在此例中，流体喷射进反应器的速度、其 流速、和其动能的传递效率必须足够使流化床的旋转速度产生足够的离心力 以使其保持靠近反应器的上部的圆柱形壁。
图11和图22显示了根据本发明的旋转流化床装置，其中圆形反应室被 分隔成连续的圆柱形室。
图11显示了垂直圆柱形反应器的横截面的示意图，其显示了圆柱形侧 壁201在其圆柱形对称轴202的两侧的横截面。一连串中空盘的中空截面203 被示出，其将反应器分隔成一连串从Z1至Z3的圆柱形室或区域。流体204 被分配器205供应到成组的管206，该管分布在反应器周围且连接到成组的 喷嘴207，该喷嘴分布在反应器内侧且设计用来以一般是成薄层状、水平地、 切向于反应器壁，即垂至于附图平面的方式喷射流体。在旋转时，流体穿过 流化床，该流化床包含用黑点表示的悬浮状固体微粒。该流体以径向速度接 近反应器的中心，其用箭头208表示，该速度比其旋转速度低一个数量级。 在跨越大约为流化床的圆锥形表面后，该表面的横截面209如图所示，流体 210进入中空盘203的中心开口，在该开口顶上可设置有管211以防止固体 微粒减速时渗入，该开口可在其中心开口周围加宽212以易于流体进入。然 后，流体213经由中空盘的侧边缘的开口214被去除，该中空盘在其开口214 周围被加宽215以易于流体经由分布在反应器周围的成组的管206排出到连 接风扇或压缩机218的收集器217，该风扇或压缩机将流体吸出以再循环利 用，流体经过在219中适当的处理后，穿过分配器的下部205.1，经由分布 在反应器周围的成组的管206和喷嘴207，供应到反应器的下部区域。该流 体在220处被去除前，穿过收集器的下部217.1，可被风扇或压缩机218.1 再循环多次。流体再循环的平均数目约等于风扇218和218.1的流速比。
应当注意到，流体喷射速度被各区域的流化床的重量产生的流体静压影 响。为避免喷射速度和流体流速在各区域的基部和顶部之间的过量差异，流 体喷射穿过的缝隙可具有适当的用其梯形表示的形状，且其可设置有适当布 置的障碍物以减少在其上部的流体喷射速度。控制阀222可用于调节速度和 喷射在圆柱形室的不同等级处的流体223的比例。控制阀224还可调节流体 220的出口流速。
固体微粒225可被使用适当方式的管226导入反应器的底部，所述适当 方式例如重力、螺旋桨或流体喷射器。反应器被中空盘分隔成从Z1至Z3 的几个圆柱形室，经由穿过中空盘布置的通道227，固体微粒从一个室上升 到下一个室。固体微粒，在反应器的顶部，在229处，被管230利用适当的 方式从最后的圆柱形室Z3去除。可设置其他出口230.1，例如在各室的底部， 以迅速排干反应器。
微粒传递的数量取决于这些微粒的旋转速度，该速度必须足够克服位于 通道上的流化床的流体静压。因此，利用控制阀222增加圆柱形室顶部喷射 的流体的速度和比例，喷射进该室的顶部的能量、固体微粒的旋转速度和其 向上部区域的移动增加了。通过伺服控制这些阀以拉平各室的流化床的表面 的检测器，这些表面可被稳定在通道和中空盘的中心入口之间。这适于将这 些通道停留在靠近反应器的侧壁的位置，在那里微粒的浓度最高，且由此减 少与这些固体微粒一起被带进的流体的量。
根据浸入下部圆柱形室的流化床的通道是多的还是少的，从一个区域传 递到其他区域的固体微粒的量也可相应变化，因此适于沿这些通道在各圆柱 形室顶部稳定流化床的表面。因此，平衡时，根据这些通道与反应器的侧部 的距离，流化床可以是或多或少的厚度。
经由各区域底部的侧出口，反应器可被排干，且该反应器最初经由底部 被充满，在填充下部圆柱形室时，经由未充满的上部圆柱形室的管206关闭 流体供应，以防止大部分流体穿过空室。如果固体微粒的类型和尺寸允许， 这还可通过再循环的流体的供应管实现，或者如果每个中空盘至少一个通道 的定向允许还可经由顶部实现。
离开喷嘴的薄流体层在向固体微粒传递足够的旋转动能前，倾向于非常 快速地变宽并因此减慢速度。为避免此情况，具有适当外形的侧导流片可或 多或少平行于反应器的侧壁、靠近喷嘴出口固定，以用来将限定体积的固体 微粒与在这些侧导流片和反应器壁之间的空间或走廊被喷射的流体混合。在 这些空间或走廊中，这些侧导流片防止在流体传递足够部分动能给固体微粒 之前，该流体的膨胀和由此造成的减速，该侧导流片必须具有与这些目的相 适应的外形和长度。
图12是反应器的横截面，用于图解流体喷射装置。其显示了具有半径 233的圆柱形反应器的圆柱形壁的横截面301、切向浸入反应器的流体喷嘴 304的宽度303的横截面302、和侧导流片的横截面305，该侧导流片纵向设 置(垂直于附图平面)，其与反应器的圆柱形壁的距离较短，与喷嘴相对， 以引导流体射流进入，一般为先收敛后发散，位于导流片和反应器的圆柱形 壁之间的空间或走廊306。该附图还显示了具有半径235的流化床的表面的 圆形横截面。固体微粒用指示其行进方向的小箭头312表示。
这些侧导流片和喷嘴限定了具有宽度307的进入通道或走廊，通过该通 道，悬浮在旋转流化床中的固体微粒的流308可进入这些空间306并且与流 体射流304混合。用箭头308表示的浓缩的固体微粒流，经由具有宽度307 的进入通道或走廊，以约为反应器中固体微粒的平均转速的速度，渗入位于 喷嘴302的壁和侧导流片305之间的一般为先收敛后发散的空间或走廊。在 反应器壁301和侧导流片305之间的空间或走廊中，这些浓缩的固体微粒流 与喷射的流体混合而被稀释，该流体传递给微粒其相当部分的动能，且因此 增加了微粒的动量。该固体微粒接着与流化床的其他固体微粒混合并向它们 传递所获得的动量。
在这些空间306的第一部分被导流片限制的收敛或发散防止或限制流体 射流的膨胀，当该射流加速固体微粒流308时，其压力可降低以保持其速度 的合理部分。然后流体流309在这些空间或走廊306的发散部分减慢速度且 其压力可升高到反应器压力。由于其惯性，固体微粒减速较少，且其切向出 口速度可接近或者甚至高于已经相应地将其大部分动能传递给微粒的流体 的速度。
如果空间306的长度和其最小横截面310是这样的，即喷射的流体可将 其大部分动能传递给在所述空间的出口速度可过度降低的固体微粒，喷射压 力和能量必须增加以使得流体可经由出口311流走，尽管流体被固体微粒造 成急剧地减速。该压力的增加传递给进入通道或走廊307且减慢了那里的固 体微粒的进口速度，其浓度增加且流速降低，因此降低了它们可吸收的能量 的量，以获得能量传递的平衡，这依赖于这些空间306的尺寸、固体微粒和 流体的速度和密度。为避免在进入通道或走廊307中固体微粒的减速，当喷 嘴的宽度303或横截面与进入通道的宽度307或横截面的比例下降时，这些 空间306的长度必须成比例地较短，所以流体还具有足够高的速度，高于微 粒在出口311的速度。相反，当这些横截面的比例较小时和这些空间306的 长度较大时，传递给固体微粒的能量的量较大，最佳点依赖于运转条件和目 的。
简化计算显示，这些尺寸在运转条件中允许较宽范围地变化，使得流体 能让渡其至少3/4动能，这样使得通过高速喷射这些流体，非常轻的流体将 足够的动量传递给固体微粒而不会过分增加其流速。
该附图显示了旋转流化床的表面的横截面311、用指示其方向的小箭头 312表示的固体微粒、限定有从中心吸出流体314以将其从反应器去除的纵 向缝隙的中心导流片313的横截面、确保固体微粒和流体之间在吸出前隔离 的所述中心导流片的曲率315。在一个例子中，在该附图中，没有示出的进 入中空盘的管被中心导流片连接，该导流片垂直于该附图平面，具有横截面 313、曲率315、限定缝隙，通过该缝隙，流体314被吸出到中空盘的中心开 口，以较好地将流体与微粒隔开。
在图12中，这些空间或走廊首先收敛到最小宽度310，然后发散到出口 宽度311。它们还可具有恒定的宽度。在此例中，当固体微粒和伴随的流体 加速时，该流体减慢速度。通常，这些空间或走廊的尺寸必须根据运转条件 和能量传递目标而决定。
还重要的是，将沿反应器的圆柱形表面的流化床的流体静力学压力的降 低认为是反应器的圆柱形室的高度的函数。由于沿反应器壁的流体静力学压 力的差异，离开喷嘴时的流体在与固体微粒混合前，倾向于沿反应器壁上升。 为避免该情况，垂直于反应器的圆柱形壁，例如如同环形的横向导流片，可 分隔被鳍和反应器侧壁所限定的空间，以沿想要的方向导引流体和固体微 粒，通常是水平或向上倾斜的，直到流体与固体微粒混合，如图13所示。
图13是反应器的部分侧壁301的轴测投影，用来更好地图解该流体喷 射装置。该附图显示了316所指的喷嘴，或具有侧导流片319和作为横向导 流片的环320的纵向横截面317，防止流体沿反应器壁上升。该附图还用虚 线显示了流体供应管318的入口，其位于喷嘴的侧壁之后，还在前景中显示 了用阴影线表示的喷嘴出口317的横截面。箭头304和321分别指示进入或 离开侧导流片319和反应器侧壁301之间的收敛和发散空间的流体和固体微 粒流的方向。
喷嘴被环或沿反应器的侧壁301的横向环320的片段分隔，侧导流片319 插入这些环间，留下用黑箭头321表示的固体微粒流进入的走廊。
用宽环320图解的横向导流片可以是中空的，形成圆形喷嘴的类型，且 可以通过一个或多个供应管连接到反应器外部以分配流体到沿其设置的一 连串喷嘴，以减少穿过反应器壁的管的数量，其对于供应喷嘴是必要的，其 在反应器内的压力较高时是可行的。这些环或环(横向导流片)的片段可为 横向鳍或螺旋圈以使得固体微粒沿反应器的侧壁上升。它们还可是中空的和 作为连接到喷嘴的流体分配器。这些环或环(横向导流片)的片段还可是一 连串的螺旋圈，其形成向上的螺旋、连续或不连续、位于每个圆柱形室内， 或者可以是一连串的螺旋圈或横向鳍的片段，其聚集在室的同一高度或几个 高度，圈或鳍的一个片段的上边缘悬挂于下一个的下边缘，以使得固体微粒 沿反应器壁上升和由此减少反应器的各圆柱形室的顶部和底部之间的流化 床的厚度差和沿该壁的压力差。
图14是圆柱形室的一半横截面的投影图，其中螺旋圈246的1/4的序列 形成在室内绕3圈的任一连续螺旋，或三组位于该室的同一高度的和彼此90° 间隔的4个螺旋圈，圈的1/4的上边缘悬挂于下一个的下边缘。该附图显示： 中空盘203的横截面、流体204的供应管206的横截面、中空盘的入口管211 的横截面，该入口管在212加宽且被中心导流片238连接，其横截面249可 以看到；箭头208、210和213分别表示离开喷嘴207的流体流208、经由被 中心导流片238限定的缝隙进入210中心管211，和朝向反应器的出口管216 径向213穿过中空盘203；用于将固体微粒从一个区域传送到其他区域的通 道227，侧导流片232，流体喷嘴207和其在前景中的横截面，形成从底部 到顶部的连续装配，其被螺旋圈246的1/4隔开。
图15显示了通道227的横截面。其显示了形成中空盘的两个平行板的 横截面203和其内部空间250，流体径向通过垂直于附图平面的该空间，离 开反应器。固体微粒用沿箭头251的方向移动的黑点表示。它们沿通道的倾 斜壁252穿过中空盘。它们被在中空盘的每侧上的导流片253延长以易于微 粒沿其旋转方向从底部向上传送。这些导流片253可被其横截面245如图所 示的螺旋延长，以易于固体微粒向上的移动。
图16是固体微粒沿与图4所示的圆柱形室类似的纵向横截面的一半的 横向流动图，其中没有侧导流片和中心导流片。其显示了反应器壁的横截面 201、其圆柱形对称轴202、供应流体204到具有横截面207的喷嘴的供应管 206、沿圆柱形室的侧壁的1/4螺旋圈的起始部的横截面246，该横截面位于 1/4螺旋圈的端部的横截面246.1的下面，该螺旋圈位于附图的前景中的1/4 圆柱形室中。
垂直于附图的平面喷射到圆柱形室中的流体204，穿过具有横截面209 的流化床的表面且进入210中空盘203的入口管211，从那里被出口管216 吸出。其垂直于附图平面的旋转速度比横向速度高一个数量等级的固体微 粒，经由下部通道227e以流速Fe进入圆柱形室，且其经由上部通道227s 以流速Fs从其中排出。如果后者高于进口流速Fe，该室逐渐地被排干其固 体微粒且流化床的表面接近其侧壁，因此自动降低出口流速Fs。调节流化床 的高度的另一途径是根据微粒检测器伺服控制在该室的上部流体喷射流速， 该检测器可沿中空盘的下壁设置，且其根据流化床的表面的位置增加或降低 流速和由此的固体微粒旋转速度和因此经由通道227s传递的固体微粒数量。
在圆柱形室内的流化床中旋转的固体微粒被成组的1/4螺旋圈以流速Fp 向上推，用向上的箭头表示。如果该流速高于出口流速Fs，它们必定以流速 F’p＝Fp-Fs落回到螺旋圈和管211之间的空间，且离心力将其保持在流化 床中，其表面在螺旋圈周围波动。后者由于支持位于其上的流化床的重量， 其经受圆柱形室的底部和上部表面之间的压力差。它们还可用来减少流化床 在圆柱形室的底部和上部之间的厚度差，且由此增加其高度。    
圆柱形室的顶部和底部之间的压力差会导致对应于喷射的高度的流体 喷射速度差别。该差别产生固体微粒的旋转速度的差别。而且，在中空盘的 两侧之间和特别是穿过这些中空盘的进口和出口通道之间的压力差以及摩 擦力减慢了固体微粒从一个室传递到其他室的速度且由此减少了在下一圆 柱形室的底部的固体微粒的旋转速度。
圆柱形室底部的固体微粒的最低的旋转速度和离心力导致沿侧壁的压 力的轻微降低和流化床的厚度的轻微增加，由此降低了其表面倾斜度，其依 赖于离心力对重力的比例。这些压力和倾斜度的差别产生内部流动，其倾向 于减少这些差别和以Fi沿侧壁向下流动，其用向下的箭头表示，和向上以 Fi靠近流化床的表面，用向上的箭头表示。
类似的，在沿螺旋圈的上表面上升时，固体微粒被摩擦力减速且增加它 们的势能，这导致在这些螺旋圈之间的同样类型的内部循环。这些固体微粒 的旋转速度和它们的内部流动的连续减少增加了流体必须传递给微粒的能 量的数量，这要求动量的有效的传递和非常高的流体流速，这是该方法的目 标。
这些内部循环可通过将流化床分成环状物来近似评估，该环的旋转速度 是假定的，且这些环之间的力和厚度差可被确定以推导该循环的规模，且接 着利用动量守恒，使用逐次近似计算法去确定这些环平均平衡旋转速度。
这些速度和其他的事情依赖于流体传递到该固体微粒的动量。在开放空 间内，该动量依赖于流体的旋转速度，相比较于关联于其喷射速度，其更多 的关联于圆柱形室的比例和流体的流速。相反，收敛空间内的压力变化用于 传递给固体微粒动量，该动量关联于其动能和其喷射速度，由于微粒密度和 流体密度之间的高比值，因此当流体喷射速度与固体微粒想要的旋转速度的 比值非常高时，有利于这种类型的供给。
如果限定空间的尺寸是合适的，且依赖于流体和固体微粒的速度和密度 的比，该流体可传递给固体微粒其几乎所有的有效动能。通常，较高的速度 比vf/vp和/或较低的固体微粒和流体的密度比，较高的横截面的比Sp/Si可 用来在理想条件下将动能的最大值从流体传递给固体微粒。
为提供合适的比例，如果固体微粒的密度比流体的密度高700倍且它们 在流化床中的浓度约为35％，如果入口横截面的比Sp/Si为2且出口横截面 对入口横截面的比Ss/(Sp+Si)约为2.2，且如果限定的空间具有足够的长度， 其依赖于固体微粒的形状和尺寸，使流体有时间将其能量传递给固体微粒， 假定流体和微粒从限定的空间的流出速度相等且仅考虑流体的体积的变化， 这样的简化的计算显示，当流体的喷射速度vf是固体微粒的旋转速度vp的 8至12倍，流体和微粒的出口速度约为流体喷射速度的1/6，该流体已将其 约90％的动能传递给固体微粒。
如果限定空间的长度被减少，以获得比微粒的出口速度高的流体出口速 度，且如果横截面的比Ss/(Sp+Si)减少到1.3，该流体还可将其超过80％的 动能传递给具有很低的速度比vf/vp的微粒。
如果密度比是小于10倍，由此相当多地减少了在流体和固体微粒间传 递足够能量的必需的流体的量，该速度比vf/vp可降低到3，同时保持接近 理想的横截面比Ss/(Sp+Si)＝1.2。
根据该目标，更精确的理想尺寸可考虑所有的参数，通过数值模拟和实 验系统的实验而确定。
水平反应器
对于水平反应器，由于流体是从标准化喷射压力的分配器、沿同一高度 的喷射缝隙喷射，其喷射速度大约是相同的。相反，如果这些缝隙没有分布 在反应器内同一高度，喷射速度从一个缝隙到其他缝隙是变化的。对于那些 位于反应器底部的缝隙，喷射速度是低的。如果该差别太宽，且必需将喷射 缝隙设置在反应器的底部，必要的是其可具有隔离分配器，用来以不同压力 喷射流体。
微粒的平均旋转速度在反应器顶部最小且在底部最大，两者的差别是由 于它们的势能引起的。这就是为什么流化床的厚度必定在反应器的上部较 高。
让我们设想，对于具有半径R的水平反应器的宽度为L的区域，流体的 平均密度为Df；微粒的容积密度为Dp，其等于它们的实际密度乘以其浓度 Cct；密度比X＝Dp/Df；流化床的半径为R1；流化床的平均厚度为E＝R-R1； 流化床的面积S1＝2p.L.R1；流化床的体积Vi＝π.L.E.(2R-E)；流化床的上部和 下部的平均厚度分别为Es＝E+dE和Ei＝E-dE，其中dE是反应器的对称轴与 流化床的表面之间的距离；v、vs和vi是微粒分别在流化床的中部、上部和 下部的平均旋转速度；Fp为在穿过中空盘的通道内的微粒流动；Nf是在该 区域的流体喷射缝隙的数目；Ef是该喷射缝隙的厚度或宽度；Sf＝Nf.Ef.L是 该区域的喷射缝隙的总横截面；vf是流体喷射速度；Ff＝Sf.vf是流体流动或 流速；vrf＝Ff/(S1.(1-Cct))是流体从流化床接近出口的径向速度；vsl＝k.v是流体 从流化床在其出口的平均速度，其中通常接近于1的k是实验确定的变量； Rd是中空盘的入口开口的半径；如果中空盘在每个区域有两个中心入口 ved＝Ff/(2p.Rd2)是中空盘中的流体的进口速度。
质量和能量守恒可写为：如果x＝dE/E，Es.vs＝(E+dE).vs＝E.v＝(E-dE).vi，和 vi2-vs2≌2g.(2R-E)；其给出2E3.dE.v2≌g.(2R-E).(E2-dE2)2或 x/(1-x2)2＝g.(R-E/2)/v2，并且作为第一近似，如果x＜＜1或如果 g.(R-E/2)＜＜v2，dE≌g.(R-E/2)/v2(10)，其中g为重力。
离心力和沿反应器壁的压力的平衡给出反应器的下部和上部的压力差， dP＝Pi-Ps＝2.Dp(E.g+dE.v2/R.(1-x2)，其中Pi和Ps分别为反应器顶部和底部的压 力。该压力必需被抵消，以在反应器的底部和顶部用同样速度的喷射流体。
在平衡时，穿过流化床的流体传递给微粒的能量等于由于摩擦力和紊流 造成的流化床损失的能量，和等于固体微粒通过中空盘的通道传递时由于摩 擦和微粒在传送时的速度方向的改变引起的能量损失，或者，对于第一区域， 等于通过喷射到该区域的微粒获得的能量，依赖于其喷射速度。
如果1/Cx是由于摩擦导致的流化床旋转的阻力和Kp.v.cosa是微粒离开 穿过中空盘的通道时的旋转速度，其被由于摩擦和由于依赖于该通道的倾斜 角度的偏离的因数Kp减慢速度，得到下面近似的平衡等式：
Ff.(vf2-k2.v2)/2＝X.Vl.g.v/Cx+X.Fp.(v2-kp2.cosα2.v2)/2  (11)；
其给出：
V = ( - b + b 2 + axc ) / a 或a＝Ff.k2+Fp.X.(1-Kp2.cosa2)；b＝X.VI.g/Cx和 c＝Ff.vf2＝Ff3/Sf2。
然而应该指出，如果紊流较低，是由于被中空盘的摩擦和被微粒的传送 而引起的减速，靠近中空盘的微粒的旋转速度较低。在此情况下，流化床的 厚度和其中的流体流速稍微较高以补偿由于较弱的离心力产生的较低的压 力，且这些压力差产生内部的微粒流动，其沿反应器的侧壁指向中空盘且与 沿流化床的表面的方向相反。该内部循环Fi减少了速度的差别。还可能， 通过高速喷射流体靠近中空盘，以增加其中的固体微粒的旋转速度和由此产 生的离心力，由此减少靠近中空盘的流化床的厚度并且因此还减少了固体微 粒带进中心开口的危险性。
垂直反应器
图20显示了一部分垂直反应器的半剖视图，以图解该内部循环和其在 流化床表面的影响。其还显示了该反应器的侧壁的横截面201、圆柱形的对 称轴202、中空盘的横截面203、经由管204进入喷射缝隙207的流体206， 流化床209的表面的横截面、通过中空盘203的通道227。
假定的区域被分隔成连续的叠加的圆柱形部分，从该区域的底部n＝1 到顶部n＝N，且其具有高度h，该区域的高度为H＝N×h。对于3节连贯部 分，我们可定义R1’、R1和R1”、v’、v和v”分别为垂直于附图平面的，在 n-1、n和n+1部分的流化床的半径和固体微粒的平均旋转速度。
使R为反应器的半径；E＝R-R1，n部分的流化床的厚度； dE’＝E’-E＝R1-R1’以及dE”＝E-E”＝R1”-R1，在这些连续部分之间流化 床厚度的增量；VI≌p.h.(R2-R12)，n部分的流化床的体积；Ff＝h.Ef.Nf.vf， 喷射进n部分的流体的流量，其中Ef和Nf为n部分的液体喷嘴缝隙的厚度 和数目，vf为其喷射速度，垂至于附图平面。
从一个部分到其他部分的固体微粒的旋转的平均速度，然后V”＝V＝V’， 压力Pb沿该部分的边缘根据流化床的流体静压而变化，且因此n部分与n-1 部分之间的压力差为dPb’＝Pb’-Pb＝Dp·h，且因此需要离心力抵消流体静压力 的增加的压力增加约为：dE’≌h.R.g/v2，其中g为重力加速度。在此情形中， 流化床的表面的横截面如细线209’所示。
当V”＞V＞V’，离心力差导致在连续部分之间额外的压力差，这些压力差 分布在它们的侧边缘和它们的内边缘之间，侧边缘为反应器壁，内边缘为流 化床的表面。称为动压差的沿反应器的边缘的额外的压力差约为 dPb”＝pb-Pb”≌-Dp.E.(V”2-V2)/2.R.g和dPb’＝Pb-Pb’≌-Dp.E.(V2-V’2)/2.R.g， 分别为n+1部分与n部分之间和n部分与n-1部分之间的压力差，且沿流化 床的表面的额外的压力差导致其厚度的额外变化，该变化称为动态厚度差， e”＝E.(V”2-V2)/2.V2和e’≌E.(V2-V’2)/2.V’2。这些厚度差减少流化床表面的倾 斜，其中横截面变为209，且与动压差相结合，它们导致n+1部分和n部分 之间的内部流Fi”，n部分和n-1部分之间的内部流Fi’，方向沿反应器壁向 下和沿流化床表面向上。
如果Fi”＞fi’，质量守恒要求，在n部分中，从侧边缘到中心，放射状内 部循环dFi使得Fi’＝Fi”+dFi。向心流以量dPx和dEx增加n部分的压力和 厚度，且因此增加n-1部分和n部分之间的倾斜且减少n部分和n+1部分之 间的倾斜。动态厚度和压力的差分别变为e”＝dEx+E.(V”2-V2)/2.V2，e’ ≌-dEx+E.(V2-V’2)/2.V’2，dPb”≌dPx-Dp.E(V”2-V2)/2.R.g和 dPb’≌-dPx-Dp.E(V2-V’2)/2.R.g.
压力和斜度的动态差维持、加速或减速内部流，其强烈依靠造成内部流 的紊流。在图20说明的例子中，每个部分的流体的喷射的量和速度快速加 速在该区域的底部的微粒的旋转速度，或V’＜V＜V”。内部流Fi在那里快速 增加且沿反应器的侧壁向下和沿流化床的表面向上，且流化床的表面的流体 力学斜度209低于理论斜度209’。
流体接着以降低的速度喷射到该区域的中部。固体微粒的旋转速度在那 里逐渐降低，或V’＞V＞V”，且内部流Fi减速且如果该部分足够高还可反转。 如果V＝V’，这里的流化床的表面的流体力学斜度209高于理论斜度209’。 流化床的表面可由此在中间部分给与较高的斜度而不用增加微粒的平均旋 转速度。在该区域顶部，流体的能量传递再增加以加速其中的固体微粒的平 均旋转速度以给它们足够的能量以确保它们被传递到上部区域，而不管穿过 通道227的压力差，从而再增加与在该区域的下面部分的方向相同的内部流。
从一个部分到另一部分的内部流能量的增加或减少与被斜度和压力的 动态差获得的能量相等，小于由于湍流和摩擦造成的能量损耗。后者是
能量守恒意味着Fi”的动能等于Fi’的动能减去由于湍流和摩擦造成的 能量损耗，加上通过沿流化床的表面的动态斜度的差获得的能量或通过沿该 侧边缘的动态压力差失去的能量。平衡时，能量损失必须被固体微粒的旋转 能量的传递补偿，其来源于穿过流化床的流体旋转能量的传递。
如果Eci’和Eci”代表在表面或沿边缘流动的动能，且Ki为表示在该部 分能量损失的分数的效率系数，我们得到下面的能量守恒方程： Eci”＝(1-Ki).Eci’+Dp.(Fi’+dFi).E.(V”2-V2)/R.g；Eci’＝Dp.Fi’3/S2，其中 S≌p.E.(R-E)/4＝VI/4。h为Fi沿反应器壁和流化床的表面横跨的平均横截面， 这样平均内部流速度为vi＝Fi/S。
如果流化床的厚度相对较低，内部流Fi在壁附近迅速增加且然后稳定。 当dFi＝0时，能量守恒方程变成：Fi2/S2＝Vi2≌(V”2-V2).E/R.Ki。
内部流Fi，其总和为零，被加到经由通道227通过中空盘203从一个区 域穿到其他区域的颗粒流Fp。它们导致从微粒来的旋转能量在不同部分Et’ 和Et”之间传递，由此减少它们旋转速度间的差别。
在平衡时，流体传递的用来旋转其跨越的部分的微粒的能量Ef和从相 邻的区域从微粒产生的传递的能量Et’和Et”，等于因摩擦和湍流造成的旋转 能量的损失Ex，且流动能量的损失为2Ki.Eci’，因此Ef+Et’+Et”＝Ex+Ki.Eci’. 在第一近似式中，我们可写为：
Ff.(vf2-k2.v2)/X≌2.Vl.g.v/Cx+ki.Fi’.vi’2+(Fp+F’i).(v2-v’2)+Fi”.(v2-v”2) (10’)；
其中k.v为流体在从流化床排出的出口位置的旋转速度，接近于微粒的平 均旋转速度；X＝Dp/Df为流化床中的微粒的体积密度于流体密度的比，1/Cx 为表示由于考虑该部分中的湍流和摩擦造成的旋转能量损失的摩擦系数，且 Fi’和Fi”为绝对值。
分别在n+1、n和n-1部分的流体喷射速度vf”、vf和vf’依赖于分配器 和反应器内边缘之间的压力差，其从一个部分到其他部分变换。让我们设想， 如第一近似式，对于压力的较低变化，在n部分的流体喷射速度的平方为：
vf2≌vf’2+2g.X.dh-2X.E.(v2-v’2)/R，如果供应压力对于n部分和n+1部 分式相同的。其随着该部分的高度迅速增加，除非通过使用控制阀和/或如果 适当的阻碍物插入到喷射缝隙的上部分内以减少其中的流体速度，使得压力 在上部供应管6内被降低。
固体微粒穿过下部盘的通道的传递是必要的，对于较低的部分，在穿过 盘的通道的出口处的微粒的旋转速度的计算vps＝Kp.vpe约等于在前一区域 的顶部的部分微粒的平均旋转速度V’，其中Kp为由于在通道内的摩擦造成 的减速的系数，且vpe是在该通道内的入口速度。
如果Lp是通道和反应器的侧壁之间的距离且Ed是中空盘的厚度或高 度，横跨该通道的压力差dPb约为：dPp≌Dp.[(H+Ed)+Lp.(v2-v’2)/R.g]，其中 v是在考虑的区域的底部的微粒的平均旋转速度。跨越通道的能量平衡方程 为：Dp.(Kp2.vpe2-vps2)/2≌dPp.g，如果较低的区域与所考虑的区域类似，则 有可能评估vps。
如果在每个部分内的微粒的流动相对一致，对于预定配置和预定系数来 说，这些不同的方程用来一个区域接着另一个连续反复地近似评估变量Fi 的数量级，vp和作为Ff的函数的EI。在实验系统中更复杂的数值计算和模 拟仍然是必要的以得到更精确的结果。
本发明的装置可被用于工业过程如催化聚合、干燥、浸渍、涂覆、烘烤 或其他悬浮在旋转流化床中的固体微粒的处理、或裂化、脱氢、或穿过流化 床的流体或流体混合物的其他催化转化。这就是为什么，在一个实施例中本 发明涉及催化聚合、干燥或其他悬浮在旋转流化床中的固体微粒的处理或穿 过所述旋转流化床的流体催化转化的方法，其特征在于，该方法包括步骤： 在其中，以连续层状喷射一种或多种流体到圆形反应室内，且经由穿过或穿 透到所述圆形反应器内的中心导管将它们从中心排出，根据本发明，以一定 的流量和喷射压力将所述固体微粒以产生至少高于重力3倍的离心力的平均 旋转速度带动。在优选实施例种，本发明涉及催化聚合、干燥或其他悬浮在 旋转流化床中的固体微粒的处理或穿过所述旋转流化床的流体催化转化处 理的方法，其特征在于，该方法包括在其中再循环所述流体的步骤。在另一 实施例中，本发明涉及催化聚合、干燥或其他悬浮在旋转流化床中的固体微 粒的处理或穿过所述旋转流化床的流体催化转化处理的方法，其特征在于， 该方法包括在其中再循环所述固体微粒的步骤。在又一实施例中，本发明还 涉及催化聚合、浸渍、涂覆或其他悬浮在旋转流化床中的固体微粒的处理方 法，其特征在于，该方法包括步骤：在其中以微小液滴状喷射流体到所述固 体微粒上和使所述液体浸透或围绕的所述微粒与穿过所述旋转流化床的所 述气态流体发生化学反应。
更特别地，本发明涉及催化聚合、干燥或其他悬浮在旋转流化床中的固 体微粒的处理或穿过旋转流化床的流体催化转化处理的方法，其特征在于， 该方法包括步骤：在其中，向水平圆柱形反应器内的喷射，该反应器优选地 包括根据本发明的一连串连接的圆柱形室，流体或流体混合物以一定速度和 以一定流量传递给所述固体微粒高于反应器直径和g的乘积的平方根的平均 旋转速度，g为重力加速度。
在另一实施例中，本发明还涉及催化聚合、干燥或其他悬浮在旋转流化 床中的固体微粒的处理或穿过旋转流化床的流体催化转化处理的方法，其特 征在于，该方法包括步骤：在其中，向垂直圆柱形反应器内的喷射，该反应 器优选地包括根据本发明的一连串连接的圆柱形室，流体或流体混合物以一 定速度和以一定流量在所述旋转流化床中产生高于重力的离心力，所述固体 微粒朝所述反应器的底部从一个所述圆柱形室传递到其他室。在另一实施例 中，催化聚合、干燥或其他悬浮在旋转流化床中的固体微粒的处理或穿过旋 转流化床的流体催化转化处理的方法，其特征在于，该方法包括步骤：在其 中，向垂直圆柱形反应器内喷射，该反应器优选的包括根据本发明的一连串 连接的圆柱形室，流体或流体混合物以一定速度和以一定流量传递给所述固 体微粒，高于它们从所述圆柱形反应室的顶部到底部的下落得到的且使它们 能经由至少一个布置在将它们间隔开和沿一定方向使所述微粒上升的所述 中空盘内的通道从一个所述下面的圆柱形室穿到所述上面的圆柱形室的速 度。
本发明还涉及悬浮在旋转流化床中的固体微粒的催化聚合或穿过旋转 流化床的流体催化转化的方法，其特征在于，该方法包括步骤：在其中，向 管或传送柱内喷射，根据本发明，再生催化剂的流体出现在再循环到所述反 应器的所述固体微粒内。优选地，悬浮在旋转流化床中的固体微粒的催化聚 合或穿过旋转流化床的流体的催化转化的所述方法，其特征在于，该方法包 括步骤：在其中，向根据本发明的管或传送柱内喷射，净化所述再循环到所 述反应器内的所述固体微粒的流体，该反应器内的流体是被所述固体微粒带 进的不想要的流体。
再另一实施例中，本发明提供了悬浮在旋转流化床中的固体微粒的催化 聚合的方法，其特征在于，该方法包括步骤：在其中，再循环到至少两组连 续的根据本发明的圆柱形反应室，所述流体或流体混合物，从所述组中分开 去除，包括从一组到另一组不同成分的活性流体，以生产双峰或多峰聚合物。
根据另一实施例，本发明提供了悬浮在旋转流化床中的固体微粒的催化 聚合的方法，其特征在于，该方法包括步骤：在其中，用根据本发明的喷嘴 喷射共聚单体的细小液滴到至少一个所述圆柱形室的所述旋转流化床的表 面。
在另一实施例中，该喷射涉及悬浮在旋转流化床中的固体微粒的催化聚 合的方法，其特征在于，该方法包括步骤：在其中，用根据本发明的喷嘴喷 射用于冷却所述固体微粒的液体到至少一个所述圆柱形室的所述旋转流化 床的表面。
根据本发明的装置可有利地用在各种处理。这就是为什么本发明还包括 本发明描述的用在聚合处理中的装置的使用。例如，本发明还涉及在本发明 中描述的在悬浮在旋转流化床中的固体微粒的聚合的方法中的装置的使用。 在优选实施例中，本发明涉及本发明中描述的在聚合处理中的装置的使用， 其特征在于，至少一种所述流体包含α烯烃(alpha-olefins)。
本发明还包括在本发明中描述的在穿过旋转流化床的流体或流体混合 物的催化转化方法中的装置的使用，其中固体微粒为催化剂。在优选实施例 中，本发明还涉及在本发明中描述的在催化转化中的装置的使用，其特征在 于，所述流体或流体混合物包含例如轻质烯烃的烯烃，并且其中所述的催化 转化意味着所述诸如轻质烯烃的烯烃的分子重量分布的改变。在特别优选实 施例中，本发明涉及在本发明中描述的在催化转化方法中的装置的使用，其 特征在于，所述流体或流体混合物包含乙苯和在所述催化转化中包括脱氢作 用以将其转化为苯乙烯。在特别优选的另一实施例中，本发明涉及在本发明 中描述的在催化转化的方法中的装置的使用，其特征在于，在所述固体微粒 中包括可与所述脱氢作用产生的氢反应的成分，从而减少其在所述流体或流 体混合物中的浓度，这些所述成分在所述圆形反应室外侧是可再生的。
而且，本发明还涉及在本发明中描述的在用来干燥或从所述固体微粒中 提取挥发性成分的方法中的装置的使用。在一个优选实施例中，本发明涉及 在本发明中描述的装置的使用，其特征特别在于，至少一个所述中空盘设置 有可将第二流体的细小滴喷射到至少一个所述圆柱形室的至少一个旋转流 化床的表面的通道，在用所述第二流体浸透所述固体微粒的方法中的至少一 种其他流体是气态。本发明还涉及在本发明中所描述的在注入或涂覆所述固 体微粒的方法中的装置的使用。在特别优选实施例中，本发明涉及在本发明 中描述的在干燥、提取、浸渍或涂覆的方法中的装置的使用，其特征在于， 所述固体微粒是谷物、粉末或其他农业产品碎片。
根据各种方法，根据本发明的装置还可适于各种系统。方法的许多例子 将在下文给出，其中根据本发明的装置可被使用。为提供一些衡量的想法， 这些各种方法可通过使用附图举例来说明。在这些例子中提到的数学方程涉 及上述方程。然而，微粒的旋转的速度依赖于一组系数，如紊流和流化床的 粘性，这些依赖于固体微粒的类型和圆柱形室的空气动力学特性，所以下述 的例子仅为提供信息。
实例
例1：使用根据本发明的装置裂化汽油为轻质烯烃(light olefins)的转 化
用于说明，图8所示的圆柱形反应室具有直径1m、长度4.5m和平均厚 度(宽度)0.23m，体积约为2.5m2。流体100由预热至高温的裂化汽油组成， 在喷射温度和压力下密度约为5kg/m3，该流体以高速(例如200至300m/s， 潜压100至200000帕)喷射到喷射器105内以过热到要求的温度(超过 600℃)，同时再循环的流体带进加热炉102，然后进入反应室，再那里被喷 射，例如以速度60m/s穿过17个0.005m厚的喷射缝隙，流速约为23m3/s 或每小时400吨。(这一较高的流速需要穿过反应室的中心导管以在两侧去 除该流体，且该反应器还可为水平或垂直的)。如果再循环的流体的量约为 50％，裂化汽油供应流速约为每小时200吨且其在反应室内的平均驻留时间 约为两倍十分之一秒。
如果Cc×Kf×M/m×Ke～30，其给出X～0.7，催化粉末，其经由管16供应， 被流体以约为13m/s的平均旋转速度Vp带进，产生35倍重力的离心力，在 圆柱形壁上产生约30000Pa的压力且可使流体以超过2m/s的速度穿过流化 床。该催化粉末经由管19被去除且再生后易于再循环，循环时间可在数分 钟至数小时之间。
例2：使用根据本发明的装置干燥农作物颗粒
农产品颗粒可根据图9的图示被干燥。反应室或干燥室可具有与上例中 相同的尺寸。在此例中，新鲜空气112经由管8.1引导，任选地穿过湿气冷 凝器113，穿过谷物出口19的侧部上的反应室的端部以加热它们，同时冷却 它们和完成它们的干燥。该空气11.1接着被离心压缩机或风扇108.1通过管 线10.1吸出且在加热器102中另外加热后经由管线8.2再循环到反应器。经 过再循环数次后，空气11.2被离心压缩机或风扇108.2通过管线8.3被吸出 且在被加热器102加热后经由管线被再循环到反应器。经过再循环数次后， 被谷物冷却的携带湿气的空气在114处被去除，该谷物经由管线16供应且 已被加热。
被压缩机或风扇吸出的空气，其在反应器内的压力低于大气压力，该空 气有利于干燥，且由于贮存在大气压力下，机械方法可容易地传递干燥的谷 物。该空气可被以上例中的23m3/s的速度同样的或每小时10至20吨的速度 喷射进干燥室。如果其被再循环5至10次，新鲜空气的量为每小时10至20 吨且与谷物的接触次数约为每0.1秒5至10次。
在干燥室内的谷物的量可大约为500kg，每小时干燥20吨的平均驻留时 间约为90秒，由于较短的驻留时间和谷物在离开反应器前的冷却，其足够 被给予高速和低压空气且工作在较高温度中。
该组件可被构造为紧凑和易于运输，这证明了利用大量由于离心力的作 用而速度较高的流体横穿密集的流化床的优点。
例3：使用根据本发明的装置的乙烯和辛烯的气相聚合
乙烯和辛烯的气相聚合仅在反应器内的压力低时成为可能，该压力不大 于大气压力的数倍，因为在70℃时辛烯部分压力限于0.2bar。在这些压力下， 这些高放热反应产生的热量仅可使用相对惰性的催化剂来去除或通过用惰 性气体稀释活性气体的混合物来去除从而降低反应速度，或例如根据如图10 所示的图示通入大量气体穿过流化床以获得旋转的流化床来去除，因此增加 了安装成本。
该辛烯可被穿过中心导管的管121以细小液滴状喷射进反应室和/或可 被以气态供应，同时供应的有新鲜的乙烯119和经由一个或多个管8.1至8.4 再循环的流体。
仅供说明，例如，该圆柱形反应室可具有直径1.6m、长度10m和厚度 0.32，其包括29个厚度0.005m的喷射缝隙，如果流体喷射速度为35m/s， 可以以50m3/s喷射活性流体。如果压力约为3倍大气压力，允许辛烯的重量 浓度为20％，再循环的活性流体流量约为每小时700吨，适于去除聚合体约 每小时10至20吨的聚合热量。在容积约为12m3的反应室聚合体的量约为3 吨，得出聚合体颗粒在反应室内的驻留时间为10至15分钟，使其可以利用 高活性催化剂。聚合体微粒的旋转速度可约为11m/s，得出离心力约为重力 的16倍，所以流化床可在0.2秒内以超过1.5m/s的径向速度交叉。
该反应器还可串联安装，例如安装在另一个可运转在较高温度没有共聚 体或有较轻的共聚体的反应器之后，以获得多峰聚合物。其还适于逐渐改变 穿过旋转流化床的流体的成分和/或温度。
例4：使用根据本发明的装置的固体微粒的浸渍或涂覆
图10中的图示还可用于固体微粒的浸渍或涂覆。用于浸渍或涂覆的流 体可被管16以微小液滴120状喷射到位于固体微粒的供应侧上的反应室的 部分。如果再循环的流体的温度足够高且固体微粒可被适当的装置再循环， 如果必须多层涂覆，这些微粒接着在圆形反应室的连续的环形部分内被干燥 且用于浸渍或涂覆固体微粒的成分也可被烘烤。
例5：使用根据本发明的装置的固体微粒的催化聚合的方法
图17示出了与图11类似的简单图示，其稍微修改以允许固体微粒的双 峰或多峰共聚合，该微粒作为催化剂悬浮在活性流体的流体或流体混合物 中，包括单体或共聚用单体，例如具有乙烯的己烯基的双峰催化共聚。
反应器201可被认作具有圆柱形对称轴202，将反应器分隔成从Z1到 Z2和从Z3到Z4的两组双连续的圆柱形室的中空盘203的中空部分，供应 管206和它们的控制阀222，喷嘴207的横截面，流化床的表面的横截面209， 中空盘的进口管211和出口管216。
存在两组独立的分配器205和205.1；两组收集器217和217.1被管245 连接以平衡两组圆柱形室之间的压力；两个压缩机218和218.1，其具有用 热交换器219和219.1表示的流体处理单元；和旋风器221和221.1；和中空 盘，其将室Z2与室Z3分隔开，其被隔离部分260隔开以防止这两个室流出 的流体混合，以将从Z1到Z2和从Z3到Z4流动在各组圆柱形室内的流体 分开地再循环。圆柱形室的组的数目和每组圆柱形室的数目可变化。其依赖 于反应器尺寸和聚合目标。
用黑点表示的聚合体微粒，经由管230离开反应器的顶部，被导入可以 是净化柱261的再循环管内，被喷射的流体移动到204.1处，流化形成具有 表面262的流化床的聚合体微粒，在266处流出且穿过微粒分离器267的流 体被压缩机218再循环。聚合体接着被管226再循环到反应器底部。完成多 次循环后，它们229经由可被设置在沿各种圆柱形室的侧壁的管230.1被去 除。
如乙烯的新单体的供应可以在204.1处被部分地引入，即在净化柱的底 部被引入从而在净化它们所包括的诸如己烯的多余共聚用单体的聚合微粒 后，被再循环到反应器的上部；在204.2处被部分地引入以易于聚合体微粒 的再循环，尽管取决于其表面262的平衡水平的柱261的流化床的静水力学 压力是足够的；以及在压力平衡管245处被部分地引入，以防止圆柱形室的 上下组之间的压力平衡导致这些组之间的不想要的流体传递。
共聚单体263，如己烯，可被穿过中空盘的喷嘴264成细小滴状喷射到 一个或多个上圆柱形室的流化床的表面上，且催化剂可被适当的装置265导 入其中一个圆柱形室。其他活性成分，如氢，和其他单体可被导入一个或多 个再循环回路中，且它们多余的部分可在其他再循环回路中被去除，例如被 可再生吸收器吸收。如果必要，额外的惰性冷却流体，如丙烷或异丁烷，可 沿与共聚单体相同的路线成微小液滴状喷射到流化床上。
该装置用于限制不想要的流体从一组迁移到其他组，用于没有被净化柱 241去除的流体和用于在连接圆柱形室Z2和Z3的通道227内的伴有聚合物 微粒的流体，且其尺寸可根据聚合目标而限定。
没有描述可能包括冷却中空盘、净化柱和设置在各室内的其他表面的控 制、净化等附件。它们可根据聚合目标由流化床聚合处理专家决定。
例6：使用根据本发明的装置的流体的催化转化的方法
图18显示了于图17类似的图示，其被稍微修改用于流体或流体混合物 的催化转化，在旋转流化床中包括固体催化微粒，例如轻烯烃的催化裂解。
在该装置中，将被转化的流体204，如必要其被预热，被喷射到供应成 组的下部圆柱形室Z1和Z2的分配器205内。其被收集器217从这些室去除， 在加热器219内被加热，且被分配器205.1再循环到成组的上部圆柱形室Z3 和Z4，从那里被单压缩机218通过收集器217.1吸出，在220处传送到适当 的处理单元。
新鲜的或再循环的催化粉末被管226从反应器的底部供应到圆柱形室 Z1且从一个室缓慢上升到其他室，上升到反应器的顶部，在那里通过管230 被去除，到达再生柱261。再生流体204.1，例如空气和蒸汽的混合物，在再 生器内流化催化剂粉末，同时再生其。其在266处通过微粒分离器267被去 除。柱261的流化床的表面262的平衡水平是提供足够的静水力学压力从而 以希望的流速再循环该再生的催化剂粉末。该再循环可通过喷射驱动流体 204.2如蒸汽来实现。
连续的两组圆柱形室内的供应在室Z2和Z3间产生显著低压力差，其加 速催化剂微粒和在连接它们的通道227内的伴随它们的流体。这要求减少该 通道的尺寸，对应想要的流化床的厚度，其可位于距离侧壁一定距离的位置， 或其由控制阀以伺服控制圆柱形室Z2的流化床的水平检测器的流速进行控 制。
如果流化床的密度与流体的密度的比非常高，不仅要提供非常高的流体 流速，还有高喷射速度，且在该流体由于在圆柱形室内的开放空间内的膨胀 失去其大部分速度前，必须使用适当的装置从流体传送能量和动能给催化剂 微粒。
室和组的数目可以改变。控制、净化等附件没有说明。它们可以根据目 标由流化床催化转化处理专家确定。
在此装置中，从所述上部成组的圆柱形室流出的流体是低压的，这通常 有利于流体的转化，但是其与必须再生的催化剂接触，这是不利的且要求在 两次再生之间较短的时间。这可以通过在加热器前增加第二压缩机以平衡两 组圆柱形室的之间的压力而避免，从而用于逆转流体流，就是说，用于将要 转换的流体供给到上部成组的圆柱形室且从下部成组的圆柱形室将要转换 的流体去除。
例7：使用根据本发明的装置的固体微粒的干燥或其他处理的方法
象谷类的固体微粒的干燥可用接近大气压力的空气完成，且使用该方 法，可能在重量轻、紧凑和易于运输的单元内完成，如图19至22的描述。
图19显示了水平反应器的纵向截面，其可在稍微低于大气压力的压力 下运转。该图显示了其壁的剖面201、其圆柱形对称轴202、将反应器分隔 成从Z1到Z5的连续5个圆柱形室的中空盘的中空部分203。分配器205被 用细线269表示的纵向缝隙横穿且被板连接，其取代管206且用矩形270示 出，利用沿反应器整个长度的用矩形207表示的纵向缝隙将反应器的圆柱形 壁分隔成两个半圆柱形且设计成垂直附图平面喷射流体204，也就是说切向 喷射进反应器。
在旋转时，流体以径向速度208穿过流化床，其表面209约为圆柱形。 然而，用黑点表示的微粒的旋转速度由于重力的作用在反应器的下部较高， 流化床的厚度在这里较低且因此流化床的表面的对称轴202.1稍微低于反应 器的对称轴202。两个轴之间的距离d约等于流化床的顶部和底部之间的厚 度差的一半，如果R-E/2＜＜v2/g，d≌E.(2R-E).g/2v2，其中E、R、g和v分 别为流化床的平均厚度、圆柱形室的半径、重力加速度和固体微粒的旋转速 度。
流体210接着经由中空盘203的中心开口进入，在其周围加宽212。流 体213经由用细线表示的开口214离开反应器，该开口为开口在其周围加宽 215的中空盘的侧壁上的长的横向缝隙，且该流体经由喷嘴216进入具有横 截面217的收集器且被风扇218吸出。穿过反应器的端部或盖子的管271还 可从中心去除流体。部分流体接着穿过控制阀224在220处被去除。其流速 约等于流体在204供应的流速。其他的流体被处理，例如在219处使用冷凝 器和/或加热来干燥，然后经由分配器205的相对的端部被再循环223。应该 注意到，在上述的装置中，如果该再循环流体流速223大于供应速度204和 排放速度220数倍，流体在被去除前可被平均再循环数次，但是，由于其在 风扇218内混合，一小部分流体在反应器内的第一通道被去除。这可使用第 二风扇218.1来避免，如图11的装置中所示。
固体微粒225被适当的方式通过管226导入反应器且经由通道227从一 个室传送到其他室。该微粒首先充满第一圆柱形室Z1，直到流化床的水平 面到达第一通道227。该微粒接着可以开始充满第二圆柱形室等，直到最后 的圆柱形室Z5的水平面到达微粒229出口的水平面，微粒经由管230它们 可以离开反应器。
然而，由于流体先穿过包含或少或无固体微粒的区域，必须设置第二通 道227.1，其靠反应器的侧壁固定以逐渐地和多少一致地充满圆柱形室以避 免在喷射缝隙内的流体流速的过分差异，防止对于在被充满的区域内的固体 微粒的旋转所需的能量传递。
传送速率依赖于固体微粒的旋转速度、通道的尺寸和它们的形状、从一 个室到其他室的流化床的表面的水平差异。后者可通过倾斜反应器来加强或 减少。
微粒被从流体传递到微粒的动能转动，以抵消由于紊流、摩擦和其在反 应器内和从一个室到其他室的传递导致的动量的损耗。该动量可通过设置侧 导流片(未示出)来增加，其具有适当的截面朝向喷嘴。该能量损失可通过 仔细设置圆柱形室的内部空气动力学特性减到最小。
在故障时，该反应器可经由设置在各区域的底部的开口被排干，且过滤 器或微粒分离器可安装在风扇218或出口220的上游以避免传送固体微粒到 其下游。
中空盘的中心开口可被中心导流片连接，如图12中所示的313，且它们 的入口可位于反应器的上部以最小化微粒的吸出危险，特别是在计划外停工 期间。
图20显示了中空盘沿图19的AA’平面的横截面，其中反应器具有两个 分配器和两个收集器且与它们形成紧凑和易于运输的易于分解的组件。该图 显示了反应器的侧壁的横截面201；两个分配器和它们的垂至于附图平面的 纵向缝隙269的横截面205；和用于经由缝隙207喷射流体204的板270， 该缝隙纵向(垂直于附图平面穿过反应器壁，将其分成两个半圆柱形。这些 优选地设置在反应器各侧面的大约相同的高度，所以穿过它们的流体速度不 会被流化床中的静水力学压力差所影响。它们被板273框起来，该板是焊接 或延伸反应器的侧壁而形成的，且其被紧固件274以可去除的方式连接到分 配器205的板270。它们被镶件275保持间隔，该镶件规律地沿这些纵向缝 隙设置且具有适当的形状以减小对喷射进反应器的流体流动的阻力。该装置 用于通过升起其上部来打开反应器。
中空盘的绕其中心开口加宽的部分212由用两个细线圆限定，且绕其侧 开口的处于所述盘外围的两个放大部分215用细曲线277限定。在可看到的 中空盘的内部，该视图显示了横梁的横截面278，该横梁连接其两个平行壁 以保持其间隔的，用来增加整体刚度和在进入中空盘时引导快速旋转的流体 280到设置在其侧壁279的开口。
流体213接着离开中空盘和渗进穿过喷嘴的具有横截面217的两个收集 器，该喷嘴的一个面216被示出，且其用细线表示的一端281被焊接到收集 器217且其穿进反应器的横向缝隙的其他端焊接到反应器的侧壁且通过其侧 壁279内的缝隙穿进中空盘。喷嘴216的圆形端282支撑中空盘的下壁和喷 嘴的侧面，可以看到，其横截面283在他们的端部284弯曲以使其在该反应 器进行装配时易于插入中空盘的侧壁的开口。三角形梁285连接喷嘴的相对 的壁以增加它们的刚度，且它们具有适当形状的端部286穿进中空盘以在反 应器的两部分被装配时导向这些喷嘴到盘内。喷嘴216的端部282和284的 尺寸使它们容易和足够牢固地安装到中空盘的侧开口内。
用于将微粒通过中空盘从反应器的一个区域传送到其他区域的通道设 置在例如沿中空盘227.1的边缘，且靠近其中心227.2。它们被垂直于附图平 面的壁287和引导固体微粒沿方向289从盘的一侧上的区域传送到其他侧上 的区域的倾斜的壁252所限定。如果沿两个方向传送固体微粒以得到例如大 量微粒的倒流是可取的，例如靠近反应器壁的某些通道可以沿相反的方向倾 斜。
图21是在图19和20中示出的流体喷射装置的放大图。其显示了用阴 影线表示的反应器的侧壁的部分横截面201；分配器205的横截面；板270 和273的横截面，该板将垂直于附图平面位于反应器壁内的纵向缝隙207连 接到流体204的分配器205的纵向缝隙269；和用细线表示的附件274，其 用来将附图右边的反应器下部装配到附图左边的上部；镶件275的横截面， 该镶件确定板273的间隔，其中右边一个板是反应器的上部的壁201的延伸， 其他左边的焊接到反应器的下部。中空盘的侧壁279和通道227.1在该视图 中是可见的，该通道沿着中空盘的侧壁，被侧壁287和倾斜壁288限定，该 通道引导微粒流289从中空盘的下面区域到中空盘的上面区域。
如同那些在图12中描述的，侧导流片305的横截面没有示出。根据需 要，它们可以是与通道的侧壁的横截面287一致或从其往回，且可被延伸超 过通道。
图22显示了连接中空盘和收集器的喷嘴的沿垂直于图20的平面BB’的 横截面的视图。其显示了收集器217的外表面；中空盘的侧部279的内表面 和其两个平行壁的横截面203；喷嘴的两个圆形端282和三角形侧边缘的端 部284，其弯曲和具有的形状用来插入到开口214内，开口设置在壁203之 间的中空盘的侧壁279内，三角形梁285的端部286具有适当的形状以使喷 嘴易于进入中空盘的开口内且最终，喷嘴的上下壁216与收集器217沿焊接 线281相交。
例8：使用根据本发明的装置的乙烯和己烯的双峰催化共聚
仅用于说明，根据图17中的装置，工业级的单元例如可以具有圆柱形 室，其直径为3m和高度为1.8m。如果乙烯的压力约为25bar且如果流化床 中的微粒浓度约为35％，流化床密度与流体密度的比约为11。
直径0.8m的中空盘的中心开口用来容易地去除再循环的流速为每圆柱 形室5m3/sec的乙烯，或约为每小时500吨。如果聚合微粒是以流速每秒125 公升或约为每小时150吨和稍多的量从一个室传送到其他室，如果通道的形 状是设计成增加其中的微粒的浓度以减少不希望有的从流体一个室到其他 室的传送，流体喷射的平均速度约为20m/sec且动量从流体到聚合微粒的有 效传送可以用于以超过6m/s的平均速度旋转它们，该速度足以获得垂直的 旋转流化床。
如果在圆柱形室的顶部的流化床的厚度约为30cm，在它们底部的厚度 可以约为0.9m，得到每个圆柱形室接近7m3的流化床的体积，或约2.3吨的 聚乙烯。螺旋圈或其他适当手段的使用用于增加室的顶部的厚度同时减少在 它们底部的厚度，使聚乙烯的流化床的体积为7.5m3或2.5吨，同时减少它 们底部和顶部之间的压力、速度和流体在流化床内的驻留时间的差别。
在每个室内的聚合微粒的平均驻留时间约为1分钟且流体在流化床中的 平均驻留时间约为1.5秒。如果反应器包括10个圆柱形室，其可被分组成具 有单独循环回路的数个组或对，以获得双峰或多峰聚合微粒成分，再循环的 流体的总体积为50m3/sec，或约每小时5400吨，使其可能允许平均完成3 个完整循环，不借助于冷却剂来冷却每小时至少50吨的聚合物的产物，其 中微粒平均驻留时间为30分钟，因此确保聚合体微粒的合理的均匀性，同 时限制不希望有的流体在反应器的不同部分之间的传送。如果必须优先考虑 聚合物的均匀性，聚合物微粒从一个室到其他室的传递数量可通过增加通道 的尺寸来增加，因此还增加了不希望有的流体从一组室到其他室的传递的 量，且可由此减少它们的差别。
供应给反应器的乙烯的体积约为0.5m3/sec，或者是与微粒一起从一个室 到其他室传送的和由此还进入净化柱61的流体的6倍，如果己烯仅喷射进 上面成组的下部圆柱形室内，由于可能在上部圆柱形室内具有较低的己烯浓 度，通过使用柱内的部分乙烯可以容易地净化包含己烯的流体的微粒。
如果下部成组的圆柱形室包括较高的氢浓度以减少其中产生的高密度 聚乙烯的分子量，少量的氢被传送至上部成组的反应器，同时还有聚合物微 粒。为防止其中的浓度太高，可使用可以插进上面成组的流体再循环回路的 氢吸收器来控制。
每个室的流化床的表面积约为12m2，或者总共为120m2，因为流化床的 平均厚度约为0.6m且离心力允许这样较高的流体流速和这样短的在流化床 中的驻留时间。由于圆柱形室被平行供料，在反应器的入口和出口间的压力 差相对较低，所以再循环流体需要的能量消耗可被限制。基本上切向于流化 床的表面的离心力和流体行进方向允许流体和微粒间的速度的较大差别，以 保证较好的热传递，不会过分地降低流化床的密度。
例9：使用根据本发明的装置的轻烯烃的催化裂化
使用催化裂化设备生产的汽油烯烃的催化裂化是在高温和接近大气压 的低压下进行的。其为高吸热性的，用中间加热的两次连续传递来调整运转， 这需要流体大量的流动。催化剂逐渐被碳覆盖，被裂化的流体越重，覆盖越 快，利用连续的再生调整催化循环。两次再生之间的平均时间依赖于运转条 件。其可短于1小时或长达数小时。
例如，仅用于说明和提供数值范围的概念，工业反应器可具有直径1.6m 和高1.5m的圆柱形室。如果流化床的密度与流体的密度的比为150，再循环 的流体的流速为2.4m3/sec，以平均速度50m/sec喷射，可以超过4m/sec的 速度旋转催化微粒，该速度足以获得垂直的旋转流化床。在室的顶部和底部 间的微粒的旋转速度、压力和流化床的厚度的差别可以相当高，因此可取的 是给它们设置向上的螺旋圈或其他装置以减少它们。这可用来获得具有厚度 20-40cm、每个室体积约1.7m3和表面积约5m2的流化床。流体在流化床中 的平均驻留时间为0.7秒。
如果反应器包括两组、每组4个串联的圆柱形室，考虑用来去除流体的 中空盘的厚度得到的高度超过12米，如果加热流体的密度为6g/liter，其每 小时可裂化约200吨。
必须要抵消流化床的静水力学压力和以要求的速度喷射流体，圆柱形室 各组的出口和进口间的压力差可低于大气压力的1/4。如果在加热器内的压 力降得足够低，由于反应器的两部分的供料是串联的，在这些两部分间的压 力差可低于大气压力的50％，与在再循环柱61内的流化床的静水力学压力 相比较，其可接近于大气压力11m高，这足以再循环再生的催化剂微粒。
这种串联的结构的一个优点是流出反应器的流体的压力较低，这有利于 其转化。该结构还可用于使用超过两部分串联的反应器，因此改善了转化， 而且没有非常高的额外成本，使炉子和反应器间的距离可以较短且不需要附 加的压缩机。
例10：使用根据本发明的装置的水平谷物干燥器
为提供数值范围的概念，如图19至22所示，具有这些附件的形成易于 运输的容器的尺寸的组件，这种水平反应器可具有直径1.8m且可被分成6 个宽0.5m的圆柱形室。湿谷物225经由管226导入区域Z1。它们被再循环 的空气加热和干燥，该空气被热交换器219加热且如果必要可通过未示出的 冷凝器任选地被干燥。该谷物被从一个圆柱形室到其他室传送直至最后的室 Z6，在那里它们被新鲜空气206冷却，它们预热该空气且同时在经由管230 退出229前完成其干燥。该空气被加热、干燥和再循环到其他区域，数倍于 风扇总能力与在220去除的空气流速的比值。
由于流体在流化床内基本上平行于流化床的表面移动，且由于离心力提 供了垂直于该表面的相对较高的径向速度，空气与谷物之间的速度差和空气 流速可以相对较高，因此减少了干燥所需的时间。而且，由于谷物在离开反 应器前被新鲜空气冷却且其在反应器内的驻留时间相对较短，它们可被加热 到稍微高于传统干燥器内的温度。而且，由于湿空气被谷物在离开反应器前 稍微冷却，该空气加热该谷物，因此加热非常有效。通过使用较小的第二风 扇可提高该效率，该风扇直接去除离开第一圆柱形室的空气，该空气用于预 热谷物且其可被第一中空盘内的隔离物隔离开，而不会与从其他圆柱形室排 出的空气混合。而且，沿反应器侧壁的较小的第二通道227.1可确保最重的 和因此最难干燥的谷物沿相反方向优先传送，以增加它们在反应器内的驻留 时间。
例如，如果该流化床容纳的悬浮的谷物具有每升300克的大密度，其密 度与周围的空气的密度的比约为230，其需要非常高的空气流速和喷射速度。 例如，每个室2m3/sec的空气流速，或每个室超过每小时9吨，约40m/sec 的喷射且从空气到谷物的动量的有效传递可使谷物获得超过6m/sec的旋转 速度，得到具有30cm平均厚度的流化床的顶部和底部之间的厚度差小于 12cm。
12m3/sec的总空气流速可被风扇供应到直径0.65m的两个分配器和被直 径0.7m的两个收集器去除，中空盘的中心开口直径小于0.6m。这用来将由 反应器、其分配器和收集器形成的组件保持在边长2.5m的正方形内，对应 于标准容器的尺寸。
流化床的体积约为每室700升或总计4.2m3，其面积超过11m2。如果谷 物以每秒20升的速度从一个室传送到其他室，或约为每小时20吨。其在反 应器内的平均驻留时间约为3.5分钟。它们的干燥程度取决于空气的温度和 湿气含量和其他的因素，该空气通过冷却风扇马达被冷却，且可通过冷凝器， 但是一般比在普通干燥器内快，这是因为空气和谷物间的较宽的速度差，该 速度差是由于它们的切线方向和离心力而得到。
在计划外的停机时，需要设置旋风器和/或过滤器以防止部分谷物被风扇 带走和排放到大气中，和在各区域底部设置开口以在重启前排空反应器。
通过加倍反应器的长度和通过在谷物出口侧使用附加风扇以避免不得 不增加分配器和收集器的直径，从而加倍产量。
例11：根据本发明的流体喷射装置的使用
流体和固体微粒间的能量和动量的传递很大程度上取决于微粒的类型 和尺寸。然而，参考图12和13，简单的计算可以显示，仅为说明目的，固 体微粒的密度高于流体密度700倍，进入走廊307和喷嘴的横截面的比为3 至4，出口横截面311等于或大于进入走廊和喷嘴的截面的总和，流体可被 以高于固体微粒平均旋转速度5至15倍的速度喷射，且如果关于微粒尺寸 的该空间足够长，流体可传递给它们至少75％的动能。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种旋转流化床装置，其包括：
反应器，其包括至少一个圆柱形或圆形室；
用来供应一个或多个流体，气体或液体的装置，其设置在所述圆柱形室 或圆形室的圆柱形壁或圆形壁的周围；
去除所述流体的装置；
用来在所述圆柱形室或圆形室的一侧供应固体微粒的装置；和
用来在所述圆柱形室或圆形室的相反侧去除所述固体微粒的装置，其特 征在于：
用来去除所述流体的所述装置包括纵向穿过或穿进所述圆柱形或圆形 室内的中心导管，所述中心导管的壁包括至少一个排放口，其用来将流体经 由所述中心导管从所述圆柱形室或圆形室在中心去除；
用来供应所述流体的所述装置包括：流体喷嘴，其分布在所述圆柱形或 圆形壁的四周，用来沿所述圆柱形或圆形壁喷射所述流体成连续层状和绕所 述中心导管旋转，同时带动所述固体微粒旋转，其中离心力将它们穿过所述 层推向所述圆柱形或圆形壁；
平均起来，所述离心力至少等于三倍的重力，形成旋转流化床的所述固 体微粒绕所述中心导管旋转且距离所述中心导管一定距离，同时沿所述圆柱 形或圆形壁滑动且同时至少部分被所述流体的所述层支撑，所述流体在经由 所述中心导管的排放开口被从中心去除前穿过所述流化床，且其向心力被施 加在所述固体微粒上的所述离心力抵消。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述圆柱形或圆形壁的每个 环形部分间隔90°处包括至少一个流体喷嘴。
3.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，两个连续流体喷嘴间的 距离优选地小于所述圆柱形或圆形壁的平均半径。
4.如权利要求1至3任一项所述的装置，其特征在于，所述流体喷嘴的 出口较细，优选地具有小于所述圆柱形或圆形室的平均半径的1/20的宽度。
5.如权利要求1至4任一项所述的装置，其特征在于，位于两个所述连 续喷嘴之间的所述圆柱形或圆形壁的表面是平面的，该圆柱形或圆形壁为多 边形。
6.如权利要求1至5任一项所述的装置，其特征在于，被所述流体喷嘴 喷射的所述流体的层的喷射方向与位于所述流体喷嘴下游一侧上的所述圆 柱形或圆形壁所成角度小于30°。
7.如权利要求1至6任一项所述的装置，其特征在于，所述流体喷嘴的 出口平面与位于所述流体喷嘴下游一侧上的所述圆柱形或圆形壁所成角度 介于60°至120°之间。
8.如权利要求1至7任一项所述的装置，其特征在于，用来供应流体或 流体混合物的所述装置包括环绕所述圆柱形或圆形壁的供应室，所述供应室 和所述中心导管之间的压力差被所述流体供应和去除装置保持高于所述旋 转流化床作用在所述圆柱形或圆形壁上的平均离心力。
9.如权利要求1至8任一项所述的装置，其特征在于，所述供应装置适 于分别向对应所述流化床的连续的环形部分的所述喷嘴进行供应，且由此使 所述环形部分被具有不同成分和/或温度和/或喷射速度的流体横穿。
10.如权利要求1至9任一项所述的装置，其特征在于，所述圆柱形或 圆形壁被分隔成纵向段，且所述供应装置适于以不同压力向对应所述纵向段 的所述喷嘴进行供应。
11.如权利要求1至10任一项所述的装置，其特征在于，其包括用来将 被用于去除所述流体的所述装置去除的流体朝向用于供应所述流体的所述 装置再循环的装置，所述再循环装置包括用来处理所述再循环的流体以调整 其温度和/或成分的装置。
12.如权利要求1至11任一项所述的装置，其特征在于，所述中心导管 被横向壁横向分成与排放管连接的部分，所述排放管分布在所述中心导管内 部用来分别将从所述中心导管的所述部分流出的流体去除和将其分别处理 和再循环到所述圆柱形或圆形反应室的相应部分中或另一部分中。
13.如权利要求1至12任一项所述的装置，其特征在于，所述圆柱形或 圆形室被所述环形壁分成与所述中心导管的所述部分对应的环形部分，所述 环形壁固定于所述圆柱形或圆形壁和所述中心导管之间，这些所述环形壁包 括至少一个紧靠所述圆柱形或圆形壁的通道用来将固体微粒从一个环形壁 通到所述相邻的环形壁，所述中心导管的所述环形壁或所述横向壁包括至少 一个紧靠或在所述中心导管内的通道用来将所述流体从一个所述部分通到 所述相邻部分。
14.如权利要求1至13任一项所述的装置，其特征在于，其包括中空盘， 其垂直于所述流化床的旋转轴且固定于所述反应器的圆柱形或圆形壁，将所 述反应器分隔成被穿设于所述中空盘的通道互相连接的连续的圆柱形或圆 形室，使悬浮在一个所述圆柱形或圆形室的所述旋转流化床中的所述固体微 粒通到相邻圆柱形或圆形室的所述旋转流化床，且其特征在于，用于去除所 述流体的所述装置包括所述中空盘，每个所述中空盘设置有至少一个绕所述 旋转轴的连接到一个所述中心导管的中心开口，且具有至少一个连接到反应 器外的至少一个收集器的侧开口，用于去除穿过所述中空盘的所述流体和用 来控制所述圆柱形或圆形室的出口压力。
15.如权利要求14所述的装置，其特征在于，至少一个所述中空盘包括 至少一个或多个隔离部分，用于隔开从被所述中空盘隔开的所述圆柱形室流 出的和进入所述中空盘的所述流体。
16.如权利要求13至15任一项所述的装置，其特征在于，其包括所述 通道，该通道的外形易于将所述固体微粒从一个所述环形部分或一个所述圆 柱形或圆形室朝向所述反应器的一端传递到其他室，且该通道与所述排放开 口或所述中心开口保持想要的距离，以稳定其中的所述旋转流化床的所述表 面，根据所述通道浸没在所述旋转流化床中多还是少，朝向所述端传递的微 粒的流速增加或降低。
17.如权利要求13至16任一项所述的装置，其特征在于，其包括所述 通道，该通道位于沿所述反应器的所述圆柱形或圆形壁的位置，且该通道的 形状易于将所述固体微粒从一个所述环形部分或所述圆柱形或圆形室传递 到其他室，其沿一定方向适于逐渐将所述固体微粒注入或排空于所述反应器 的所有所述环形部分或所述圆柱形或圆形室。
18.如权利要求13至17任一项所述的装置，其特征在于，其包括所述 第二通道，其位于沿所述反应器的所述圆柱形或圆形壁的位置，且其外形易 于将所述固体微粒沿与其他所述通道相反的方向从一个所述环形部分或所 述圆柱形或圆形室传递到其他室，从而提供所述最重固体微粒的优先回流。
19.如权利要求1至18任一项所述的装置，其特征在于，所述排放口是 纵向布置，并且其中它们的平均宽度小于所述中心导管的所述壁与所述圆柱 形或圆形壁之间的平均距离。
20.如权利要求1至19任一项所述的装置，其特征在于，所述排放口的 总的横截面小于所述流体喷嘴的总出口横截面的两倍。
21.如权利要求1至20任一项所述的装置，其特征在于，所述排放口的 平面与所述中心导管的壁所呈角度介于60°与120°之间。
22.如权利要求1至21任一项所述的装置，其特征在于，没有所述中心 导管的横向截面穿过多于一个所述排放口。
23.如权利要求1至22任一项所述的装置，其特征在于，至少一个所述 圆柱形或圆形室被至少一个导流片纵向贯穿，该导流片是翼形，靠近所述中 心导管，位于至少一个所述排放口的上游且延伸超过所述排放口。
24.如权利要求23所述的装置，其特征在于，所述导流片是中空的且通 过所述流体供应装置供应流体且设置有至少一个流体喷嘴，所述流体供应装 置穿过所述圆柱形或圆形室的一个所述侧部或穿过一个所述中空盘，所述流 体喷嘴沿导流片尾边缘设置用来成薄层状沿所述排放口下游的所述中心导 管的壁喷射所述流体。
25.如权利要求23或24所述的装置，其特征在于，位于所述导流片下 游的所述边缘与位于所述排放口下游的所述中心导管的壁之间的距离小于 所述边缘与所述圆柱形或圆形壁之间距离的一半。
26.如权利要求1至25任一项所述的装置，其特征在于，所述中心导管 的壁在其两端的至少一端是张开的且其中包括用来去除所述流体，与所述张 开的壁连接并保持一定距离的管，且紧靠所述张开的壁的排放管分别去除带 进到所述中心导管的和被离心力沿所述张开的壁推入的所述固体微粒。
27.如权利要求1至26任一项所述的装置，其特征在于，所述圆柱形或 圆形室包括靠近用来去除所述固体微粒的所述装置侧部的控制环，其外边缘 沿所述圆柱形或圆形壁延伸且固定到所述圆柱形或圆形壁，且其内边缘与所 述中心导管的平均距离大于所述中心导管与所述圆柱形或圆形壁的平均距 离的1/4，悬浮在所述旋转流化床中的所述固体微粒只能穿过所述内边缘与 所述中心导管之间的空间，从而经过所述控制环的一侧到另一侧。
28.如权利要求27所述的装置，其特征在于，所述控制环包括至少一个 通道，其紧靠所述圆柱形或圆形壁，使得位于所述隔离环一侧的所述固体微 粒朝向另一侧移动，而不用穿过所述内边缘与所述中心导管之间的空间。
29.如权利要求1至28任一项所述的装置，其特征在于，所述流体是气 体，并且其包括喷射液体的装置，所述喷射液体的装置经由所述中心导管穿 过所述圆柱形或圆形室的一个所述侧部或经由一个所述中空盘，用来将所述 液体呈微小液滴状喷射到所述流化床的至少部分表面。
30.如权利要求1至29任一项所述的装置，其特征在于，所述圆柱形室 包括一组环或圈状物或螺旋圈片段，其外边缘沿所述圆柱形或圆形壁延伸且 固定于所述圆柱形或圆形壁，且其内边缘与所述中心导管的平均距离大于所 述中心导管与所述圆柱形或圆形壁的平均距离的1/4。
31.如权利要求1至30任一项所述的装置，其特征在于，用来供应一个 或多个流体的所述装置包括至少一个穿过用来去除所述流体的管路的喷射 器，因此所述流体被高速喷射且与在所述排放管路中去除的循环到所述圆柱 形或圆形反应室的流体混合。
32.如权利要求1至31任一项所述的装置，其特征在于，所述流化床的 旋转轴线与垂直方向呈小于45°的夹角，并且其中所述中心导管穿过所述圆 柱形或圆形反应室的上侧且终止于相对侧的一定距离，所述中心导管的横截 面逐渐地从顶部向下减少。
33.如权利要求32所述的装置，其特征在于，所述圆柱形或圆形室的平 均半径从顶部向下逐渐减少。
34.如权利要求14至33任一项所述的装置，其特征在于，所述反应器 是垂直的，并且其中各个所述中空盘仅包括一个位于其下壁的中心开口。
35.如权利要求1至34任一项所述的装置，其特征在于，所述反应器是 垂直的，并且其中所述排放口位于所述圆柱形或圆形室的上部以减少所述圆 柱形或圆形室内的旋转的所述固体微粒在减速时落进所述中心开口的可能 性。
36.如权利要求1至35任一项所述的装置，其特征在于，所述反应器是 垂直的，并且其中所述圆柱形或圆形室的所述圆形壁设置有横向鳍或螺旋圈 以使所述固体微粒利用其部分旋转动能沿所述壁上升，以减少所述圆柱形或 圆形室的上部和底部之间的所述旋转流化床的压力和厚度差别。
37.如权利要求1至36任一项所述的装置，其特征在于，所述流化床的 旋转轴线与垂直方向成小于45°的夹角，并且其中所述圆柱形或圆形室包括 隔离环，其将所述旋转流化床分割成几个环状部分，所述隔离环的外侧沿所 述圆柱形或圆形壁延伸且固定于所述圆柱形或圆形壁，且它们的内边缘与中 心导管的平均距离大于所述中心导管和所述圆柱形或圆形壁之间平均距离 的1/4，悬浮在所述旋转流化床中的所述固体微粒只能穿过位于所述内边缘 和所述中心导管之间的空间，以经过所述隔离环的一侧到另一侧。
38.如权利要求37所述的装置，其特征在于，所述隔离环是中空的且通 过所述供应装置供给流体，所述流体沿所述旋转流化床的旋转方向沿所述环 的上表面呈连续层状地被喷射。
39.如权利要求37或38所述的装置，其特征在于，所述隔离环包括至 少一个通道，其紧靠所述圆形壁设置，允许位于所述隔离环上面的所述固体 微粒向下流动而不用穿过位于所述内边缘和所述中心导管之间的空间。
40.如权利要求37至39任一项所述的装置，其特征在于，所述隔离环 是圈状物或螺旋圈片段，其倾斜方向向上。
41.如权利要求1至31任一项所述的装置，其特征在于，所述流化床的 旋转轴线与垂直方向呈大于45°的夹角且其中所述排放口位于所述圆柱形 或圆形室的下部纵向部分的侧部。
42.如权利要求1至31任一项所述的装置，其特征在于，所述反应器是 水平的，且是可倾斜的以增加或减少穿过所述通道到所述去除装置的所述固 体微粒的传递，而所述流化床的体积不会显著变化。
43.如权利要求1至31任一项所述的装置，其特征在于，所述反应器是 水平的，并且其中所述排放口是分布在所述圆柱形或圆形室的上半部分以降 低所述固体微粒在停机时进入所述中心导管的可能性。
44.如权利要求1至43任一项所述的装置，其特征在于，其包括一装置， 该装置用来再循环被去除所述固体微粒的装置去除的固体微粒，从而通过供 应所述固体微粒的所述装置将它们再循环到所述圆柱形室或圆形室。
45.如权利要求1至44任一项所述的装置，其特征在于，供应一个或多 个流体的装置，其包括将流体喷射进所述旋转流化床的装置，所述流体喷射 装置包括至少一个导流片，该导流片在所述旋转流化床内，在一个或多个所 述流体射流周围限定空间，该流体沿所述旋转流化床的旋转方向送出，从一 个或多个所述流体喷嘴流出，所述导流片如此设置以在所述喷嘴和所述导流 片间限定进入通道或走廊，使从所述喷嘴的上游流出的、悬浮在所述旋转流 化床中的固体微粒流能进入所述空间，以在其中与所述流体射流混合，所述 空间足够长，使所述流体射流在到达所述空间的出口前把大部分动能传递给 所述固体微粒。
46.如权利要求45所述的装置，其特征在于，被所述导流片限定的和周 围流体射流限定的所述空间是先收敛后发散。
47.如权利要求45至48任一项所述的装置，其特征在于，该装置包括 环或横向环的片段，其沿包括所述流化床的反应器的圆柱形或圆形壁固定且 与所述导流片和所述反应器的所述圆柱形或圆形壁限定所述空间，所述流体 射流穿过所述空间。
48.如权利要求1至47任一项所述的装置，其特征在于，所述反应器包 括沿每个所述环形部分或所述圆柱形或圆形室的所述圆柱形或圆形壁的出 口，用来完全去除在每个所述环形部分或所述圆柱形或圆形室内存在的所述 固体微粒。
49.如权利要求1至48任一项所述的装置，其特征在于，其包括传送柱 或管，其在所述反应器外，用来将从所述反应器的一端的所述环形部分或所 述圆柱形或圆形室去除的所述固体微粒再循环到位于所述反应器的其他端 的所述环形部分或所述圆柱形或圆形室。
50.如权利要求1至49任一项所述的装置，其特征在于，所述圆柱形或 圆形室或各室的串接被传送管线连接到另一个室或类似圆柱形或圆形室的 串接，所述管线将所述固体微粒从所述圆柱形室或各室的串接转移到所述类 似室或各室的串接，且其进口靠近所述圆柱形或圆形反应室或各室串接的所 述圆柱形或圆形壁、在用来供应所述固体微粒的所述装置相反的侧部，且其 出口靠近所述类似室或各室串接的所述中心导管、在用来将所述固体微粒从 所述类似室或各室的串接去除的所述装置相反的侧部。
51.如权利要求1至50任一项所述的装置，其特征在于，其包括至少两 个所述环形部分或所述圆柱形或圆形室或所述圆柱形或圆形室串接和至少 一个用来将所述固体微粒从一个所述环形部分或所述圆柱形或圆形室或所 述圆柱形或圆形室串接传送到其他室的所述通道，并且其中用来供应和去除 所述流体的所述装置把从所述环形部分或所述圆柱形或圆形室或所述圆柱 形或圆形室串接去除的所述流体供应到同一所述环形部分或所述圆柱形或 圆形室或所述圆柱形或圆形室串接或其他室。
52.一种催化聚合、干燥或其他悬浮在旋转流化床中的固体微粒的处理 或穿过旋转流化床的流体的催化转化的方法，其特征在于，其包括以下的步 骤：以连续层状喷射流体到反应器的圆柱形或圆形室内；和经由穿过或伸进 如权利要求1至51任一项所述的所述圆柱形室或圆形室内的中心导管将它 们从中心去除；以一定流速和喷射压力带动所述固体微粒以一定平均旋转速 度旋转，产生至少高于重力3倍的离心力。
53.一种催化聚合、干燥或其他悬浮在旋转流化床中的固体微粒的处理 或穿过旋转流化床的流体催化转化处理的方法，其特征在于，该方法包括以 下步骤：以一定速度和以一定流量向如权利要求41至43任一项所述的水平 圆柱形反应器内喷射流体或流体混合物，传递给所述固体微粒高于反应器直 径和g的乘积的平方根的平均旋转速度，g为重力加速度。
54.一种催化聚合、干燥或其他悬浮在旋转流化床中的固体微粒的处理 或穿过旋转流化床的流体催化转化处理的方法，其特征在于，该方法包括以 下步骤：以一定速度和以一定流量向如权利要求1至40任一项所述的垂直 圆柱形反应器内的喷射流体或流体混合物，在所述旋转流化床中产生高于重 力的离心力，所述固体微粒朝所述反应器的底部从一个所述圆柱形或圆形室 传递到其他室。
55.一种催化聚合、干燥或其他悬浮在旋转流化床中的固体微粒的处理 或穿过旋转流化床的流体催化转化处理的方法，其特征在于，该方法包括步 骤：以一定速度和以一定流量向如权利要求1至40任一项所述的垂直圆柱 形反应器内喷射流体或流体混合物，传递给所述固体微粒高于它们可从所述 圆柱形室的顶部落到底部的下落得到的且能使它们能经由至少一个布置在 将它们间隔开和沿一定方向使所述微粒上升的所述中空盘内的通道从一个 所述下面的圆柱形室穿到所述上面的圆柱形室的平均旋转速度。
56.如权利要求52至55任一项所述的方法，其特征在于，其包括再循 环所述流体的步骤。
57.如权利要求52至56任一项所述的方法，其特征在于，其包括再循 环所述固体微粒的步骤。
58.如权利要求52至57任一项所述的方法，其特征在于其包括：成微 小液滴状喷射液体到所述固体微粒上的步骤，并且其中使浸渍或环绕所述微 粒的所述液体与穿过所述形状流化床的所述气体或液体发生化学反应。
59.一种在聚合悬浮在旋转流化床中的固体微粒的方法中的如权力要求 1至51任一项所述装置的使用。
60.一种在穿过旋转流化床的流体或流体混合物的催化转化的方法中如 权力要求1至51任一项所述装置的使用，其中所述固体微粒是催化剂。
61.一种在干燥或从所述固体微粒中提取挥发性成分的方法中如权力要 求1至51任一项所述装置的使用。
62.一种在浸渍或涂覆所述固体微粒的方法中如权力要求1至51任一项 所述装置的使用。