基于吸引子比较法的卧式搅拌床反应器声发射故障诊断

在卧式搅拌床反应器丙烯聚合工艺中,结块是严重影响装置长期稳定运行和产品质量的隐患之一。本文以时域分析的角度,提出了一种基于吸引子比较法的声发射结块检测技术。该方法通过比较当前状态与正常状态的声发射信号,并借助统计量S值对两个时间序列的分布进行检验,从而判断两者是否由同一机理产生。当S<3时,则表明当前状态为正常;当S>3时,则表明反应器内有95%的可能性发生了结块。冷模实验结果表明,在合理选择传感器位置的前提下,通过对原始声发射信号进行消噪、归一化等预处理后,吸引子比较法能够灵敏地检测出卧式搅拌床反应器内粒径分布的细微变化,继而预警结块的发生。

声发射技术测量卧式搅拌床反应器中的料位

针对工业上普遍采用的核料位计即不安全环保又无法精确测定卧式搅拌床反应器料位的问题,提出了根据多点声发射信号来确定卧式搅拌床反应器料位的新方法,在工业规模卧式搅拌釜上进行了在线检测。结果表明,声发射技术与核料位计检测的料位变化趋势相同,二者相对偏差在15%左右,多点声发射技术能够检测出床层的高低端料位分布。由此获得了一种简单快捷、非侵入式的卧式搅拌床料位的实时测量技术。

基于声发射信号自回归模型的卧式釜结块检测

利用声发射检测技术,根据固体碰撞壁面产生不同频率的声发射信号的机理,结合自回归模型(AR模型),获得一种有效检测卧式反应器(HSBR)内聚丙烯结块的方法。通过计算声信号AR模型功率谱,并与正常状态下的谱图对比,进行方差计算,实现了结块的准确预警和故障的实时诊断。冷模实验发现,正常状态下声信号AR谱的能量分布均匀、小幅波动和方差较小;加入结块后,声信号AR谱低频部分的能量分率显著提高,方差显著增大,能够较为清晰地指示结块的产生。在工业装置中结块状况的实时监控结果表明,声发射检测技术能快速、准确、环保地实现卧式反应器内结块的在线检测。

卧式搅拌床反应器的返混特性

在卧式搅拌床反应器冷模实验装置中,使用不同的聚丙烯粉料,采用脉冲示踪法测定了不同搅拌桨结构下的停留时间分布,同时分别采用多级全混釜串联模型和双参数模型对实验结果进行了模拟计算。结果表明:叶片桨的卧式釜搅拌返混最大,最接近于全混流;T型桨的卧式釜搅拌返混最小,最接近于平推流。

聚丙烯卧式搅拌床反应器料面倾斜角的声发射检测

采用声发射检测技术测量聚丙烯卧式搅拌床反应器的料位分布,从而确定其料面倾斜角。在冷模装置中系统考察了加料系数、搅拌转速、粉料性质以及底部循环气对料面倾斜角的影响。实验结果表明,加料系数、粉料性质和搅拌转速决定料面倾斜角的大小,而底部循环气无影响。在此基础上,通过引入加料系数、速度数、加料数等无因次变量,建立了料面倾斜角的预测模型,其预测结果相对误差不超过4%,可用于聚丙烯卧式搅拌床反应器料面倾斜角的计算。

卧式搅拌床内生物质颗粒的轴向混合与停留时间

采用离散单元法（DEM）模拟卧式搅拌床内非球形大颗粒流动过程并进行实验检验。对颗粒流场进行分析，讨论颗粒性质和结构参数对颗粒流动行为的影响。结果表明：轴向扩散系数随颗粒尺寸、反应器尺寸的增大以及叶片与壁面间隙的减小而增大。挡板高度增大时，轴向扩散系数先增大后减小。平均停留时间随颗粒尺寸的减小，反应器直径、挡板高度的增大以及叶片与壁面间隙的增大而增大。停留时间相对方差则随颗粒尺寸、反应器直径、挡板高度的增大以及叶片与壁面间隙的减小而增大。材料的颗粒密度对于卧式搅拌床内轴向混合及停留时间分布并无显著影响。

Innovene聚丙烯工艺技术开发进展

从工艺流程、反应器、催化剂技术和聚丙烯产品四个方面介绍了Innovene气相法聚丙烯工艺技术;着重介绍了该工艺独特的卧式搅拌床反应器,从反应器的流动特性、搅拌特性和料位检测三个方面理解卧式搅拌床反应器的独特设计;综述了适用于Innovene工艺的催化剂和聚丙烯产品,指出开发高效的国产Innovene聚丙烯催化剂和高性能聚丙烯产品,是今后的主要研究方向。