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流動層、サイクロン、ダウンカマーから構成される流動化粒子の循環が可能な流動層を作製した。この流動層を用い、平均粒径約70μmのFCC粒子と平均粒径0.5〜15μmの各種微粒子とがともに存在する系での流動化粒子の循環挙動や微粒子の排出挙動、さらには微粒子が連続的に供給される場合の定常操作領域や微粒子の凝集挙動について調査した。流動化粒子は静止層高で約30cm程度投入され、0.5〜1.0m/sのガス流速で流動化される。実験では各操作条件で運転したときの層内粒子単位重量当たりの微粒子重量(微粒子ホールドアップ)、粒子循環速度、微粒子の排出速度を測定した。
粒子循環速度は微粒子のホールドアップの減少につれて増加した。微粒子が数nm以下の場合にはFCC粒子への付着性や自身の凝集性が非常に強くなるので、微粒子のホールドアップが著しく高いと層内で粗粒子と微粒子の複合粒子凝集体が形成され流動化することがわかった。またサイクロンより飛び出す微粒子の流出速度は、微粒子のホールドアップが大きいほど、ガス流速が大きいほど、また微粒子径が大きいほど大きかった。
微粒子を連続的に投入した場合では、微粒子の供給速度がこの粒子循環システムからの微粒子の排出速度と等しくなる、いわゆる定常操作が可能な領域と不可能な領域とが存在することが分かった。供給する微粒子径が数μm以下の場合、微粒子の供給速度がある値を超えると層内での微粒子のホールドアップが著しく増加し、流動化が悪くなって連続操作が不可能であった。また、供給微粒子の粒子径がある値より大きくなると、それらの微粒子はサイクロンで捕集されるので連続操作が不可能であった。定常操作可能な領域における微粒子のホールドアップは微粒子の供給速度が大きいほど、ガス流速が小さいほど、また供給微粒子の粒子径が小さいほど大きかった。
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