混合器及具有其的含碳物质转化重整反应器的制作方法

本技术涉及煤化工，具体涉及一种混合器及具有其的含碳物质转化重整反应器。

背景技术：

1、含碳物质转化重整反应器以含碳颗粒物为原料，采用蒸汽、氧气、二氧化碳及其混合物等物料作为氧化剂，加入蒸汽、氧气、二氧化碳、氢气、焦油及其混合物等重整剂实现二次转化重整，采用带催化功能的复合气膜砖引入气膜气体，利用气膜气体冷却气膜砖保护炉墙的同时气膜气体经气膜砖得到加热提温、断链，最后与反应器内物料接触被催化转化。

2、随着生产规模的不断扩大，反应器容腔的直径也越来越大，然而，现有的大直径含碳物质转化反应器难以实现各反应物料按工艺路线的需要混合、接触和高效反应，反应效率和生产强度较低。

技术实现思路

1、有鉴于此，本实用新型提供了一种混合器及具有其的含碳物质转化重整反应器，以解决现有技术中现有的大直径含碳物质转化反应器难以实现各反应物料按工艺路线的需要混合、接触和高效反应，反应效率和生产强度较低的问题。本实用新型提供的混合器，能够使得含碳颗粒物由大直径段的内腔沿高度方向从上往下运动，最终进入小直径段的内腔，第一物料a由小直径段的内腔沿高度方向从下往上运动，第二物料b经由喷头喷射进入小直径段的内腔，此时，在小直径段的内腔内，第一物料a与第二物料b在由含碳颗粒物形成的气隙空间内进行一次混合；一次混合后，气相进入扩散段，受第三物料c扰动后一起在扩散段膨胀并进行二次混合，同时与含碳颗粒物进一步接触，最后经由大直径段的引流和分散以形成自下而上的混合后气流，并与含碳颗粒物进一步接触；一次混合后液、固相在小直径段内自上而下在含碳颗粒物形成的气隙空间内与第一物料a进一步接触并被第一物料a分散，通过一次混合、二次混合、引流和分散、接触，从而完成混合、传质、传热和反应过程，使得各反应物料能够在4.0米～6.5米的大直径含碳物质转化重整反应器内按照工艺路线的需要混合、接触和高效反应，提高了反应效率和生产强度。

2、第一方面，本实用新型提供了一种混合器，包括：

3、大直径段，其高度方向一端适于通入含碳颗粒物；

4、小直径段，设置于大直径段高度方向的另一端，小直径段沿高度方向远离大直径段的一端适于通入第一物料a；

5、扩散段，设置于大直径段与小直径段之间，扩散段呈截头倒圆锥形设置，扩散段的大端口与大直径段相连通，扩散段的小端口与小直径段相连通；

6、喷头，沿周向固定设置于小直径段的外侧周壁上，喷头适于将第二物料b导入小直径段的内腔内；

7、气源接管，设置于扩散段的外侧周壁上，气源接管适于将第三物料c导入扩散段和/或小直径段的内腔内。

8、通过如此设置，能够使得含碳颗粒物由大直径段的内腔沿高度方向从上往下运动，最终进入小直径段的内腔，第一物料a由小直径段的内腔沿高度方向从下往上运动，第二物料b经由喷头喷射进入小直径段的内腔，此时，在小直径段的内腔内，第一物料a与第二物料b在由含碳颗粒物形成的气隙空间内进行一次混合；一次混合后，气相进入扩散段，受第三物料c扰动后一起在扩散段膨胀并进行二次混合，同时与含碳颗粒物进一步接触，最后经由大直径段的引流和分散以形成自下而上的混合后气流，并与含碳颗粒物进一步接触；一次混合后液、固相在小直径段内自上而下在含碳颗粒物形成的气隙空间内与第一物料a进一步接触并被第一物料a分散，通过一次混合、二次混合、引流和分散、接触，从而完成混合、传质、传热和反应过程，使得各反应物料能够在4.0米～6.5米的大直径含碳物质转化重整反应器内按照工艺路线的需要混合、接触和高效反应，提高了反应效率和生产强度。

9、在一种可选的实施方式中，小直径段的内直径为d1，d1满足1.7m≤d1≤5.9m；小直径段的长度为h2，h2满足h2＞2m；

10、大直径段的内直径为d2，d2满足1.8m≤d2≤6.5m；大直径段的长度为h3，h3满足h3＞2.5m。

11、通过如此设置，以使h2/d1以及h3/d2处于生产所需的较佳的比例关系，从而提高混合器内部气体介质的速度能与压力能的转换效率，有利于提高混合效率。

12、在一种可选的实施方式中，扩散段的高度为h1，h1满足2m≤h1≤4.6m；扩散段的锥度为γ，γ的取值范围为1/0.5≤γ≤1/9.6。

13、通过如此设置，能够提高混合器内部介质的扩散效率和混合效率。

14、在一种可选的实施方式中，大直径段、小直径段和扩散段的内侧周壁上均设置有复合衬里，复合衬里由耐磨、耐腐蚀、耐高温抗氧化低热导率材料制成。

15、通过在大直径段、小直径段和扩散段的内侧周壁上设置复合衬里，从而保证大直径段、小直径段和扩散段之间可靠的密合性能；复合衬里由耐磨、耐腐蚀、耐高温抗氧化低热导率材料制成，从而提高混合器的耐磨、耐腐蚀、耐高温抗氧化性能，保证混合器具有较长的无故障运行周期并减少热、冷能量损伤。

16、在一种可选的实施方式中，复合衬里的厚度为w，w满足0.5mm≤w≤500mm。

17、复合衬里的厚度满足0.5mm≤w≤500mm，从而保证复合衬里可靠的结构稳定性以及保证大直径段、小直径段和扩散段之间可靠的密合性能。

18、在一种可选的实施方式中，复合衬里包括气膜部件，气膜部件与气源接管相连通，气膜部件适于将气源接管内的第三物料c导入扩散段和/或小直径段的内腔内。

19、气膜部件设置于复合衬里远离小直径段和/或扩散段的内侧周壁的一侧，气膜部件可采用带催化功能的复合气膜砖，气膜部件的一侧与气源接管相连通，另一侧与小直径段和/或扩散段的内腔相连通，一方面能够通过向气膜部件内通入第三物料c对复合衬里进行冷却保护，满足长周期无故障运行要求，另一方面，第三物料c经由复合气膜砖后得以加热提温、断链，从而进入混合器内与混合器内物料接触并被催化转化。

20、在一种可选的实施方式中，气膜部件包括：

21、第一气膜段，设置于小直径段沿高度方向靠近扩散段的一端，第一气膜段沿高度方向长度为h4，h4满足0.5m≤h4≤2m；

22、第二气膜段，设置于扩散段沿高度方向靠近小直径段的一端，第二气膜段沿高度方向长度为h5，h5满足0.5m≤h5≤2m。

23、在大直径段、小直径段和扩散段满足上述尺寸及比例关系的基础上，第一气膜段沿高度方向长度通过设置为0.5m≤h4≤2m，以及第二气膜段沿高度方向长度通过设置为0.5m≤h5≤2m，从而提高混合器内部容腔的混合动力学水平，满足混合器内的介质的混合需求。

24、在一种可选的实施方式中，小直径段的外侧周壁上设置有n个容器法兰接管，其中，n的取值范围为2≤n≤24；容器法兰接管的中心轴线与小直径段的中心轴线相垂直并相交，容器法兰接管的一端与小直径段的内腔相连通，另一端与喷头相连接。

25、n个容器法兰接管在小直径段的外侧周壁上环周均匀间隔设置，n的取值范围为2≤n≤24，以在经济的制造费用内实现必须的混合效率；容器法兰接管的中心轴线与小直径段的中心轴线相垂直并相交，有利于强化扰动，提高混合的均匀性。

26、在一种可选的实施方式中，喷头包括：

27、喷嘴，其一端与小直径段的内腔相连通；

28、进气短管，与喷嘴的另一端可拆连接；

29、安装法兰，固定设置于进气短管的外侧周壁上，安装法兰适于与容器法兰接管螺栓连接；

30、进气法兰，与进气短管的另一端相连接。

31、安装法兰与容器法兰接管通过螺栓可拆固定连接，安装法兰与容器法兰接管之间设置有密封垫从而保证喷头与容器法兰接管之间的气密性；喷嘴可采用耐磨、耐腐蚀、耐高温抗氧化材质，从而实现较长的无故障运行周期，喷嘴的一端与小直径段的内腔相连通，另一端可与进气短管承插连接，从而便于快速更换。

32、在一种可选的实施方式中，喷嘴沿其自身长度方向远离进气短管的一端开设有渐扩流道，喷嘴沿其自身长度方向靠近进气短管的一端开设有渐缩流道，渐缩流道与渐扩流道之间设置有平行流道。

33、渐扩流道的横截面沿喷嘴的长度方向由靠近进气短管的一端向远离进气短管的一端逐渐增大，渐缩流道的横截面沿喷嘴的长度方向由靠近进气短管的一端向远离进气短管的一端逐渐减小，从而保证第二物料b的流速并降低阻力损失。

34、第二方面，本实用新型还提供了一种含碳物质转化重整反应器，包括：含碳物质转化重整反应器本体，以及如上述的混合器。