有機硅單體合成流化床的多相流模擬與流化特性研究.pdf

1、有機硅作為一種新型化工材料在國民經(jīng)濟中發(fā)揮著不可替代的重要作用。鑒于國內有機硅產(chǎn)品的需求量日益增加，國內的各個生產(chǎn)廠家都在著手進行流化床合成工藝的改進和放大，迫切需要對流化床工藝進行深入的研究。目前，有機硅單體合成流化床存在取熱不均和進氣不均兩大難題，且一直以來忽略了對寬篩分流化特性的研究，本文所作的主要研究工作如下： (1)在對現(xiàn)有流化床反應器內部換熱結構及氣體分布器進行系統(tǒng)分析的基礎上，提出了一種適用于強放熱過程的新型流化床

2、反應器的設計思路，構思設計了指管束二級盤式導熱油均布器、雙錐導流式進氣分布器、破泡與減少顆粒團聚的內構件。為使反應器帶出的粉塵及時回床，構思設計出了催化劑直接回床技術，包括在反應器頂部設置擴大段，在一級旋風分離器下部設置氣體反射器，在反應器外設置料腿向反應器底部濃相段直接回料，優(yōu)化了工藝與設備結構。 (2)應用顆粒動力學理論，考慮了氣體與顆粒、顆粒組分以及組份內顆粒間的相互作用，建立了有機硅流化床內氣固流動的計算模型。對于由N相

3、顆粒組分組成的寬篩分物料，假設各顆粒組分為獨立的連續(xù)相，各顆粒組分由相應的粒徑、密度和彈性恢復系數(shù)、體積分數(shù)等參數(shù)表示，重點從顆粒相間的能量傳遞和耗散以及氣固相間作用考慮模型的封閉。 (3)采用先進的CFD模擬軟件FLUENT，運用歐拉—歐拉氣固多相流模型和PC—SIMPLE算法，模擬了帶底錐結構的流化床內不同粒級硅粉顆粒在不同操作件下的氣固流化特性，分析了氣泡生成、長大和破裂的過程，研究了床內氣固兩相流動特性和顆粒分層機理。為

4、優(yōu)化有機硅單體合成流化床反應器的操作條件提供了依據(jù)。 (4)對單一粒級的硅粉顆粒流化特性的研究表明：擬合出的壓力脈動標準方差與氣速的關系與理論值吻合較好，說明模擬能夠較好的反映出不同粒徑硅粉顆粒體系的流化特性；對寬篩分顆粒體系的研究表明：隨著床內顆粒流化過程的進行，粒徑較大的顆粒不容易流化，會聚集在流化床底部，粒徑較小的顆粒容易流化，主要聚集在流化床上部。在床內逐漸形成顆粒的分層；通過對不同體系的壓力脈動功率譜研究發(fā)現(xiàn)，較寬篩分