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随着催化化学的发展和工艺技术的提高,聚丙烯的生产工艺日趋简化,对环境影响越来越小。搅拌流化床和循环流化床聚丙烯工艺的出现更使得聚丙烯的生产成本降低,产品性能也大幅提高。本文在自行设计的搅拌流化床和循环流化床中对气固流动行为等工程问题进行了深入的研究。 通过统计分析和功率谱分析,研究了不同转速和气速下搅拌流化床的压力脉动行为。实验发现框式桨对搅拌流化床的最小流化速度Umf没有影响,但搅拌桨的转动作用促使在普通流化床中不易散式流态化的B类和D类聚丙烯颗粒形成了散式流态化。并用压力脉动法测定了这两类颗粒的最小鼓泡速度Umb,发现Umb/Umf随搅拌桨转速的增加而线性增加,增加幅度仅与搅拌桨转速有关。 通过压力脉动的小波分析,发现随着气速的增加,第1尺度的小波能量特征值在某一个气速范围内发生急剧变化,提出了将该气速范围的下限和上限分别定义为最小鼓泡速度和充分鼓泡速度的判据,并依最小流化速度、最小鼓泡速度和充分鼓泡速度将搅拌流化床分为四个区:鼓泡区、过渡区、散式流态化区和固定床区。随搅拌桨转速的增加,散式流态化和过渡状态的气速操作范围均随着转速的增加而增加。 通过在内径为80mm、高为2.5m的提升管中的实验发现,当颗粒循环量小时,床内颗粒浓度较小,压力脉动主要是由颗粒之间的碰撞、颗粒与壁面之间的摩擦以及气流的作用引起的。此时颗粒在整个提升管内都基本上以单颗粒的形式存在,絮状物很少,因而压力脉动的功率谱图上具有单一的主频。多尺度分析的结果表明循环流化床的气固系统相对设备边界的运动要远远大于鼓泡流化床的。 由于PP颗粒较大,气体携带颗粒的能力不足,导致了颗粒速度较小,提升管中颗粒的平均停留时间较长。同时,颗粒速度的径向分布不均匀,也使停留时间分布曲线的拖尾现象十分严重。