聚乙烯氣固流化床靜電場(chǎng)調(diào)控及實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、聚乙烯氣固流化床反應(yīng)器中，流化顆粒、氣體、壁面三者之間反復(fù)的摩擦和碰撞，引起靜電電荷的產(chǎn)生，并在絕緣體系中不斷積累。靜電電荷的存在對(duì)流化床內(nèi)的顆粒和流體運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生影響，同時(shí)靜電電荷的積累將會(huì)導(dǎo)致顆粒團(tuán)聚、粘壁和熔融結(jié)片，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成反應(yīng)器停車(chē)甚至放電爆炸等安全事故，給工業(yè)流化床穩(wěn)定、連續(xù)生產(chǎn)帶來(lái)眾多困擾。由于流化床反應(yīng)器內(nèi)氣體和顆粒運(yùn)動(dòng)的復(fù)雜性，使得靜電的產(chǎn)生和積累同樣具有復(fù)雜、難以精確計(jì)算和預(yù)期的特點(diǎn)，因此通過(guò)實(shí)驗(yàn)?zāi)M和理論研究，系統(tǒng)地

2、考察流化床反應(yīng)器內(nèi)靜電的宏觀分布及影響分布的因素，從而掌握反應(yīng)器內(nèi)靜電的分布規(guī)律并加以調(diào)控，具有較高的理論意義和重要的工業(yè)指導(dǎo)價(jià)值。
　　 本論文通過(guò)建立冷模實(shí)驗(yàn)裝置，利用自行開(kāi)發(fā)的靜電勢(shì)在線檢測(cè)裝置，按照檢測(cè)靜電分布——調(diào)控靜電分布——建立靜電分布模型的思路，研究氣固冷模流化床中的靜電分布的機(jī)理和作用規(guī)律，并對(duì)其進(jìn)行調(diào)控。首先檢測(cè)了氣固流化床內(nèi)的靜電勢(shì)分布，考察了引入不同含量不同粒徑的細(xì)顆粒、表觀氣速對(duì)氣固流化床靜電勢(shì)分布的影

3、響。在此基礎(chǔ)上研究了靜電引發(fā)劑的引入對(duì)氣固流化床的靜電勢(shì)分布的影響，討論并獲得了靜電引發(fā)劑的作用機(jī)制。與此同時(shí)，采用“內(nèi)圓-外環(huán)”分區(qū)流化床，考察流場(chǎng)改變對(duì)于靜電場(chǎng)分布的影響，為靜電控制的研究提供思路。最后，結(jié)合氣固流化床內(nèi)靜電分布的實(shí)驗(yàn)和機(jī)理，對(duì)氣固流化床內(nèi)靜電勢(shì)分布數(shù)學(xué)模型的建立進(jìn)行了初步探索。論文主要的研究工作如下：
　　 第一，考察不同含量、不同粒徑的細(xì)顆粒的引入和表觀氣速對(duì)氣固流化床靜電勢(shì)分布的影響。首先研究了引入細(xì)顆

4、粒對(duì)于氣固流化床靜電勢(shì)軸向分布的影響，提出了細(xì)顆粒靜電作用因子Fb，發(fā)現(xiàn)了引入的細(xì)顆粒中灰分含量越高、粒徑越細(xì)，對(duì)床層的靜電行為影響越為顯著，因此，在工業(yè)流化床中控制粒徑范圍對(duì)控制靜電勢(shì)具有很大意義。同時(shí)考察了表觀氣速對(duì)靜電勢(shì)宏觀分布的影響，提出了氣泡.顆粒濃度協(xié)同作用機(jī)理，即氣泡活動(dòng)越劇烈，顆粒所產(chǎn)生的靜電荷便越多，靜電勢(shì)值便越高；顆粒濃度越大，單位體積所帶的電荷越多，導(dǎo)致靜電勢(shì)值越大，反之亦然。流化床內(nèi)靜電勢(shì)的分布即為氣泡.顆粒濃度

5、協(xié)同作用的結(jié)果。
　　 第二，研究了靜電引發(fā)劑對(duì)氣固流化床靜電勢(shì)分布的變化的影響。針對(duì)八種不同靜電引發(fā)劑進(jìn)行研究，獲得正靜電引發(fā)劑、負(fù)靜電引發(fā)劑或非活潑液體靜電引發(fā)劑的加入后，氣固流化床中靜電勢(shì)的演變規(guī)律。并在此基礎(chǔ)上更深入地揭示靜電引發(fā)劑的作用機(jī)理，提出電勢(shì)-電負(fù)性(δU-Xi)理論，即聚乙烯顆粒與金屬氧化物顆粒接觸分離之后，聚乙烯顆粒的靜電勢(shì)值變化(δU)與金屬離子的(Xi)值呈負(fù)相關(guān)。結(jié)論能為工業(yè)生產(chǎn)中控制靜電勢(shì)水平，靜電

6、引發(fā)劑種類(lèi)的選擇和數(shù)量的確定提供指導(dǎo)。
　　 第三，考察了氣固流化床流型改變對(duì)靜電場(chǎng)分布的調(diào)控作用。在自行設(shè)計(jì)的新型氣固流化床中，改變分布板進(jìn)氣結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)“內(nèi)圓-外環(huán)”分別進(jìn)氣的模式，在改變流體的流動(dòng)模式下，調(diào)控氣固流化床內(nèi)靜電勢(shì)分布。在常規(guī)分布板流化實(shí)驗(yàn)時(shí)，氣固流化床的靜電勢(shì)呈現(xiàn)上部為正，下部為負(fù)的分布。在新結(jié)構(gòu)分布板流化實(shí)驗(yàn)中，分布板內(nèi)圓區(qū)單獨(dú)進(jìn)氣時(shí)，隨著氣速的增加，流化床內(nèi)正靜電勢(shì)區(qū)域逐漸擴(kuò)大；分布板外環(huán)區(qū)單獨(dú)進(jìn)氣時(shí)，隨氣