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)過程。顆粒發(fā)粘或靜電引起的聚合物粘壁、團聚、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)器的長周期穩(wěn)定運行。傳統(tǒng)的解決方案是使用機械攪拌，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，是實現(xiàn)過程調(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)鍵過程參數(shù)檢測;(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，實現(xiàn)了起始流化速度、料位和揚析量的聲發(fā)射檢測。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法，提高了料位的測量精度。建立了聲能量與揚析量的對應(yīng)關(guān)系，實現(xiàn)了揚析量的聲檢測。
　　2.獲得了攪拌對流化床流體力學(xué)行為的影響

3、規(guī)律。闡明了流化床中攪拌的作用機制，發(fā)現(xiàn)攪拌通過抑制和破碎氣泡，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較低的壓力脈動幅值，表現(xiàn)出類似湍動流化床的特征，在增強氣固接觸、強化顆?；旌稀⑹沟么矁?nèi)流動狀況趨向于全混流的同時，減少夾帶和減小靜電勢，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)對流化床流體力學(xué)行為的影響規(guī)律。基于二維CFD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)”的流動模式，即核心區(qū)是向下運動的平推流，環(huán)形區(qū)是全混流，并得到實驗驗證。以此為基礎(chǔ)闡明了流化床中顆粒外循環(huán)的作用機制，顆粒外循環(huán)通過破碎核心區(qū)氣泡并促使其向壁面運動，使得氣泡主要集中在環(huán)形區(qū)，可以增強氣固接觸，促進床內(nèi)特別是壁面附近的顆粒混合，減少夾帶和減小靜電勢，改善流化質(zhì)量，提高床層操作穩(wěn)定性。當(dāng)外循環(huán)流量過大時，核心區(qū)的平推流效應(yīng)過強，反而不利于顆粒混合。最后給出了外循環(huán)流量的選取原則和建議。
　　4.對比研究了流化床