聚乙烯氣固流化床靜電場調控及實驗研究.pdf

1、聚乙烯氣固流化床反應器中，流化顆粒、氣體、壁面三者之間反復的摩擦和碰撞，引起靜電電荷的產生，并在絕緣體系中不斷積累。靜電電荷的存在對流化床內的顆粒和流體運動產生影響，同時靜電電荷的積累將會導致顆粒團聚、粘壁和熔融結片，嚴重時會造成反應器停車甚至放電爆炸等安全事故，給工業(yè)流化床穩(wěn)定、連續(xù)生產帶來眾多困擾。由于流化床反應器內氣體和顆粒運動的復雜性，使得靜電的產生和積累同樣具有復雜、難以精確計算和預期的特點，因此通過實驗模擬和理論研究，系統地

2、考察流化床反應器內靜電的宏觀分布及影響分布的因素，從而掌握反應器內靜電的分布規(guī)律并加以調控，具有較高的理論意義和重要的工業(yè)指導價值。
　　 本論文通過建立冷模實驗裝置，利用自行開發(fā)的靜電勢在線檢測裝置，按照檢測靜電分布——調控靜電分布——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理和作用規(guī)律，并對其進行調控。首先檢測了氣固流化床內的靜電勢分布，考察了引入不同含量不同粒徑的細顆粒、表觀氣速對氣固流化床靜電勢分布的影

3、響。在此基礎上研究了靜電引發(fā)劑的引入對氣固流化床的靜電勢分布的影響，討論并獲得了靜電引發(fā)劑的作用機制。與此同時，采用“內圓-外環(huán)”分區(qū)流化床，考察流場改變對于靜電場分布的影響，為靜電控制的研究提供思路。最后，結合氣固流化床內靜電分布的實驗和機理，對氣固流化床內靜電勢分布數學模型的建立進行了初步探索。論文主要的研究工作如下：
　　 第一，考察不同含量、不同粒徑的細顆粒的引入和表觀氣速對氣固流化床靜電勢分布的影響。首先研究了引入細顆

4、粒對于氣固流化床靜電勢軸向分布的影響，提出了細顆粒靜電作用因子Fb，發(fā)現了引入的細顆粒中灰分含量越高、粒徑越細，對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控制靜電勢具有很大意義。同時考察了表觀氣速對靜電勢宏觀分布的影響，提出了氣泡.顆粒濃度協同作用機理，即氣泡活動越劇烈，顆粒所產生的靜電荷便越多，靜電勢值便越高；顆粒濃度越大，單位體積所帶的電荷越多，導致靜電勢值越大，反之亦然。流化床內靜電勢的分布即為氣泡.顆粒濃度

5、協同作用的結果。
　　 第二，研究了靜電引發(fā)劑對氣固流化床靜電勢分布的變化的影響。針對八種不同靜電引發(fā)劑進行研究，獲得正靜電引發(fā)劑、負靜電引發(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的演變規(guī)律。并在此基礎上更深入地揭示靜電引發(fā)劑的作用機理，提出電勢-電負性(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值變化(δU)與金屬離子的(Xi)值呈負相關。結論能為工業(yè)生產中控制靜電勢水平，靜電

6、引發(fā)劑種類的選擇和數量的確定提供指導。
　　 第三，考察了氣固流化床流型改變對靜電場分布的調控作用。在自行設計的新型氣固流化床中，改變分布板進氣結構，實現“內圓-外環(huán)”分別進氣的模式，在改變流體的流動模式下，調控氣固流化床內靜電勢分布。在常規(guī)分布板流化實驗時，氣固流化床的靜電勢呈現上部為正，下部為負的分布。在新結構分布板流化實驗中，分布板內圓區(qū)單獨進氣時，隨著氣速的增加，流化床內正靜電勢區(qū)域逐漸擴大；分布板外環(huán)區(qū)單獨進氣時，隨氣