中文摘要：

对于热量耦合的双流化床反应系统，根据系统要求，需要首先对具有不同特性的两种颗粒混合换热，然后再将两者分离后分别输送到各自的反应体系中。两种颗粒的高效混合和分离对于双流化床耦合反应系统的实现具有至关重要的意义。本申请提出利用多层水平挡板内构件来强化床层内自身存在的颗粒离析分级行为，从而实现在较高操作气速下二元颗粒体系的快速高效分离。基于以上应用背景，本申请拟在通过对挡板流化床内流动、混合和颗粒分级特性的系统研究，找出流化床中挡板内构件强化颗粒离析分级的关键因素及其在气固流动和混合特性方面相关联的内在原因，初步评估其影响规律，建立数学模型，初步提出新型颗粒分级用挡板流化床，并通过实验验证其效果。本申请的研究可为今后新型实用性颗粒分级用挡板流化床的开发奠定理论基础和设计参考。

结论摘要：

为了解决大差异二元颗粒流化床反应系统中不同颗粒组分的高效分级问题，本项目提出利用多层水平挡板内构件来强化床层内的颗粒离析分级，以实现在更宽的气速范围内二元颗粒组分的高效分离。本项目以FCC催化剂和小米两种密度相近、粒度差异很大的颗粒混合组成了实际二元颗粒流化床反应系统的模拟颗粒体系，在间歇式和连续式流化床实验装置上系统研究了操作条件、挡板类型、结构参数及排布方式对二元颗粒流化床颗粒分级、混合及气固流动行为的影响，获得了一些重要的新发现和新认识，主要包括(1) 二元颗粒自由床分级主导操作域很窄，不适合作为二元颗粒分级器；(2) 小颗粒组分的存在可以帮助大颗粒组分在更低的气速下实现流态化；(3) 颗粒组分沿径向也存在分级；(4) 水平格栅内构件对颗粒分级具有显著的强化作用，不仅可以提高两种颗粒组分的分级效率，也可以拓宽适宜颗粒分级的操作域；(5) 开孔率小且具有倾斜导向叶片的挡板内构件可以获得更高的颗粒分级效率，但为了系统操作的稳定性，开孔率的选择应该有一个合适的范围；(6) 挡板内构件对颗粒分级的强化作用主要源于内构件对颗粒轴向返混的抑制，其对气泡的破碎作用也有利于颗粒分级；(7) 为了提高颗粒的分级效率，应控制颗粒循环流率以维持足够的颗粒分级时间；(8) 建立了基于马尔可夫链的二元挡板流化床颗粒分级数学模型，该模型可以定量预测二元挡板流化床内颗粒的分级效率；(9) 建立了二元颗粒起始流化速度的预测模型，它经过适当修正也可以用以预测宽筛分颗粒的起始流化速度。上述研究不仅为连续式颗粒分级器的工业设计奠定了基础，所获得新认识也在其他流化床传热/传质强化领域获得了成功应用，取得了显著的成果。