攪拌流化床中粘結(jié)性顆粒流態(tài)化特性研究.pdf

1、氣固流化床反應(yīng)器廣泛應(yīng)用于聚烯烴工業(yè)，高粘結(jié)性固體顆粒較難流態(tài)化，極易發(fā)生聚合物粘釜、顆粒聚團(tuán)結(jié)塊甚至死床等不正常操作現(xiàn)象，影響流化床裝置的正常運(yùn)行。
　　為了解決粘結(jié)性顆粒穩(wěn)定流態(tài)化的問(wèn)題，論文在普通流化床中引入攪拌構(gòu)件，設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)具有自清潔特征的攪拌流化床反應(yīng)器。圍繞這一目標(biāo)，開(kāi)展了三方面的研究工作:(1)攪拌流化床中D類(lèi)顆粒的流化特性研究;(2)攪拌流化床中粘結(jié)性顆粒的流態(tài)化實(shí)驗(yàn)研究;(3)粘結(jié)性顆粒流態(tài)化的數(shù)值模擬研究。取

2、得了以下研究成果:
　　(1)獲得了攪拌對(duì)GeldartD類(lèi)顆粒流態(tài)化行為的影響規(guī)律。攪拌可以抑制和破碎氣泡，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);攪拌與氣流湍動(dòng)協(xié)同作用，大槳葉面積的自清潔槳攪拌作用強(qiáng)烈，適宜中等轉(zhuǎn)速的操作條件，而較高的轉(zhuǎn)速易形成槳葉前方的顆粒堆積和槳葉后方的氣體短路等不利現(xiàn)象，雙層錨式槳、框式槳等小槳葉面積的攪拌槳需要較高的轉(zhuǎn)速以強(qiáng)化流態(tài)化過(guò)程。
　　(2)開(kāi)發(fā)了自清潔攪拌

3、流化床反應(yīng)器，實(shí)現(xiàn)了粘結(jié)性固體顆粒的穩(wěn)定流態(tài)化。研究了石蠟顆粒在普通流化床、雙層錨式攪拌流化床和自清潔攪拌流化床中流態(tài)化與粘結(jié)行為，攪拌槳葉與內(nèi)構(gòu)件的嚙合剪切作用可以有效破碎粘結(jié)性顆粒的聚團(tuán)，維持床層的聚團(tuán)流態(tài)化;采用床層壓降、壓力脈動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)偏差和S吸引子多種指標(biāo)監(jiān)測(cè)流態(tài)化過(guò)程，S值能及時(shí)準(zhǔn)確地反映顆粒的粘結(jié)程度與粘結(jié)發(fā)展趨勢(shì)。
　　(3)獲得了顆粒間相互作用對(duì)氣固流動(dòng)行為的影響規(guī)律?；谟?jì)算流體力學(xué)(CFD)模擬發(fā)現(xiàn)氣固流動(dòng)強(qiáng)烈依

4、賴(lài)于顆粒碰撞的恢復(fù)系數(shù)，當(dāng)恢復(fù)系數(shù)較大時(shí)，顆粒趨于理想碰撞，床層發(fā)生均勻流態(tài)化，與轉(zhuǎn)速無(wú)關(guān);攪拌轉(zhuǎn)速較低時(shí)，流化質(zhì)量改善不明顯，轉(zhuǎn)速較高時(shí)，氣泡尺寸減小，床層可由均勻流態(tài)化向均勻流態(tài)化轉(zhuǎn)變。基于二維床實(shí)驗(yàn)和離散單元法(DEM)模擬發(fā)現(xiàn)，粘結(jié)性顆粒首先粘附在一起形成粘結(jié)核，顆粒粘結(jié)性較強(qiáng)時(shí)，越來(lái)越多的顆粒粘附于粘結(jié)核上，形成單邊或雙邊架橋結(jié)構(gòu)，很短的時(shí)間就會(huì)發(fā)生死床;若顆粒的粘結(jié)性不強(qiáng)，床層中氣流作用與顆粒的粘附作用相當(dāng)，則以聚團(tuán)的形式流