流化床氣相聚合反應(yīng)器中攪拌和顆粒外循環(huán)的作用機(jī)制研究.pdf

1、流化床氣相聚合反應(yīng)器廣泛應(yīng)用于聚烯烴生產(chǎn)過(guò)程。顆粒發(fā)粘或靜電引起的聚合物粘壁、團(tuán)聚、結(jié)塊使得流化床反應(yīng)器內(nèi)流化狀況惡化，嚴(yán)重制約了流化床反應(yīng)器的長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行。傳統(tǒng)的解決方案是使用機(jī)械攪拌，新的解決思路是使用顆粒外循環(huán)。掌握攪拌流化床和帶顆粒外循環(huán)流化床的反應(yīng)器特性，是實(shí)現(xiàn)過(guò)程調(diào)控和新產(chǎn)品開發(fā)的基礎(chǔ)。本文圍繞這一目標(biāo)，開展了四方面的研究工作:(1)基于聲發(fā)射技術(shù)的攪拌流化床中關(guān)鍵過(guò)程參數(shù)檢測(cè);(2)攪拌流化床的流體力學(xué)行為研究;(3)帶

2、顆粒外循環(huán)流化床的流體力學(xué)行為研究;(4)流化床中攪拌和顆粒外循環(huán)作用效果的對(duì)比研究。
　　本文的主要研究成果包括:
　　1.基于攪拌流化床中顆粒的發(fā)聲特性，實(shí)現(xiàn)了起始流化速度、料位和揚(yáng)析量的聲發(fā)射檢測(cè)。定義攪拌作用因子，根據(jù)攪拌作用因子-氣速曲線得到了起始流化速度的聲判據(jù)。提出了自校正料位檢測(cè)法，提高了料位的測(cè)量精度。建立了聲能量與揚(yáng)析量的對(duì)應(yīng)關(guān)系，實(shí)現(xiàn)了揚(yáng)析量的聲檢測(cè)。
　　2.獲得了攪拌對(duì)流化床流體力學(xué)行為的影響

3、規(guī)律。闡明了流化床中攪拌的作用機(jī)制，發(fā)現(xiàn)攪拌通過(guò)抑制和破碎氣泡，使得攪拌流化床與普通流化床相比具有較小的氣泡尺寸和相對(duì)較低的壓力脈動(dòng)幅值，表現(xiàn)出類似湍動(dòng)流化床的特征，在增強(qiáng)氣固接觸、強(qiáng)化顆?；旌稀⑹沟么矁?nèi)流動(dòng)狀況趨向于全混流的同時(shí)，減少夾帶和減小靜電勢(shì)，改善流化質(zhì)量，提高床層操作穩(wěn)定性。最后，給出了攪拌轉(zhuǎn)速的選取原則和建議。
　　3.獲得了顆粒外循環(huán)對(duì)流化床流體力學(xué)行為的影響規(guī)律?；诙SCFD模擬發(fā)現(xiàn)帶顆粒外循環(huán)流化床具有“環(huán)核

4、結(jié)構(gòu)”的流動(dòng)模式，即核心區(qū)是向下運(yùn)動(dòng)的平推流，環(huán)形區(qū)是全混流，并得到實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。以此為基礎(chǔ)闡明了流化床中顆粒外循環(huán)的作用機(jī)制，顆粒外循環(huán)通過(guò)破碎核心區(qū)氣泡并促使其向壁面運(yùn)動(dòng)，使得氣泡主要集中在環(huán)形區(qū)，可以增強(qiáng)氣固接觸，促進(jìn)床內(nèi)特別是壁面附近的顆?；旌?，減少夾帶和減小靜電勢(shì)，改善流化質(zhì)量，提高床層操作穩(wěn)定性。當(dāng)外循環(huán)流量過(guò)大時(shí)，核心區(qū)的平推流效應(yīng)過(guò)強(qiáng)，反而不利于顆?；旌?。最后給出了外循環(huán)流量的選取原則和建議。
　　4.對(duì)比研究了流化床