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随着国内外聚乙烯工业的快速发展和需求量的迅猛增加,聚乙烯的扩能及工艺优化日益受到重视。论文采用CFD流体力学模拟软件对淤浆法生产高密度聚乙烯反应装置中的聚合釜反应器进行模拟研究。针对聚乙烯装置聚合釜的优化放大问题,采用CFD软件模拟聚合釜内部流体速度、气体速度、气含率和功率消耗,结合六种类型搅拌器的作用和特性,提出了改变原有搅拌器类型并进行模拟和分析研究,分析了聚合釜内六种类型搅拌器的速度场及浓度场分布特性,并在现有结构基础上进行了优化。在此基础上并研究了搅拌釜反应器工程放大的方法。
研究表明:对原反应釜进行模拟所建立的模型计算结果与现有数值比相差小吻合度好;底层桨叶在整个搅拌器中消耗功率及作用最大,原反应釜所用的6RT型桨叶在高速旋转时有一个气体含量大的气穴,导致桨叶输出功率降低及对气体分散性不好。通过改变底层桨叶为6RT、6CBDT、6ABDT、6CD和6HEDT组成的搅拌器进行模拟,底层桨叶为6HEDT桨叶产生的湍动能增大,桨叶后气穴明显减小,对气体的剪切作用明显,加强了釜内气-液传质,提高了釜内气含率,增强了输出功率;中层桨叶为45°折页轴流式组合搅拌器比纯径流式有更好的速度分布,输出功率较大,气含率较好,功率消耗由2395.2w降低到1141.5w。基于本模拟得出6HEDT桨叶为底层桨叶、中层为45°折页轴流式桨叶、上层为径向桨叶的组合搅拌器为最优。保持叶端速度不变、给热系数不变及保持单位体积得到的输入功率不变是反应器放大时可以选择的方法。