甲醇制烯烴流化床反應(yīng)器內(nèi)顆粒擴散系數(shù)研究.pdf

1、甲醇制烯烴技術(shù)已成為我國低碳烯烴生產(chǎn)的重要技術(shù)路線。甲醇制烯烴反應(yīng)器內(nèi)催化劑顆粒的擴散運動與反應(yīng)器內(nèi)氣泡、顆粒聚團等非均勻結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，影響了催化劑在反應(yīng)器內(nèi)的停留時間分布，對催化劑積碳量的調(diào)控以及產(chǎn)物選擇性的提高有重要影響。因此對甲醇制烯烴反應(yīng)器內(nèi)催化劑顆粒的擴散系數(shù)進行研究是甲醇制烯烴反應(yīng)器設(shè)計和優(yōu)化的重要依據(jù)。
　　湍動流化床反應(yīng)器是甲醇制烯烴工業(yè)裝置常用的反應(yīng)器。本文基于隨機游走理論，針對湍動流化床反應(yīng)器，將圖像處理技術(shù)、

2、光纖成像技術(shù)與顆粒擴散系數(shù)的研究相結(jié)合，建立了基于圖像法的湍動流化床顆粒擴散系數(shù)研究方法。該方法通過高速相機記錄流化床內(nèi)顆粒的連續(xù)運動圖像，利用互相關(guān)圖像處理技術(shù)得到顆粒的位移，最終結(jié)合顆粒擴散的隨機游走理論得出顆粒的平均擴散系數(shù)。
　　針對甲醇制烯烴SAPO-34催化劑設(shè)計并搭建了二維及三維冷態(tài)湍動流化床實驗臺。首先利用非接觸式圖像法在二維湍動床實驗臺上采集壁面附近的顆粒運動圖像，驗證了基于非接觸式圖像法的顆粒擴散系數(shù)研究方法的

3、可行性，進而利用光纖內(nèi)窺探頭采集三維冷態(tài)流化床內(nèi)部的顆粒運動圖像，驗證了基于光纖式圖像法的顆粒擴散系數(shù)研究方法的可行性。兩種方法互相補充，對湍動床內(nèi)不同位置的顆粒擴散運動進行了研究，共同構(gòu)建了基于圖像法的顆粒擴散系數(shù)研究方法。
　　通過操作氣速的改變及對平均粒徑70μm、80μm和100μm三種SAPO-34顆粒的擴散系數(shù)的研究，分析了操作氣速及顆粒粒徑對顆粒平均縱向擴散系數(shù)和橫向擴散系數(shù)的影響，并通過與其他文獻的對比證明了基于圖

4、像法的顆粒擴散系數(shù)研究方法的可行性。實驗計算得到的湍動床顆粒平均縱向擴散系數(shù)普遍在10-2m2/s至10-1m2/s量級，顆粒平均橫向擴散系數(shù)多在10-3m2/s至10-2m2/s量級。該結(jié)果與相關(guān)文獻報道的結(jié)果基本一致。湍動床內(nèi)顆?？v向擴散系數(shù)和橫向擴散系數(shù)均隨著流化風(fēng)速的上升而增大，相同操作條件下粒徑較小的顆粒混合和擴散更加強烈，這一趨勢也得到了相關(guān)文獻的證實。
　　與其他方法相比，基于圖像法的湍動床顆粒擴散系數(shù)研究方法操作規(guī)