有機(jī)硅單體合成流態(tài)化反應(yīng)過(guò)程的數(shù)值模擬.pdf

1、本文針對(duì)有機(jī)硅單體合成流化床反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)過(guò)程，通過(guò)Mfix開(kāi)源代碼模擬了流化床內(nèi)合成甲基氯硅烷的反應(yīng)，建立了綜合氣固流體力學(xué)、動(dòng)力學(xué)且耦合化學(xué)反應(yīng)的數(shù)值模型，并用該模型對(duì)流化床內(nèi)反應(yīng)過(guò)程進(jìn)行了模擬，直觀的分析了流化床內(nèi)合成甲基氯硅烷的反應(yīng)過(guò)程，對(duì)實(shí)際生產(chǎn)能起到一定的指導(dǎo)作用。
　　1、采用CFD模擬軟件FLUENT，運(yùn)用歐拉-歐拉氣固多相流模型和PC-SIMPLE算法，模擬了三維帶底錐結(jié)構(gòu)的流化床內(nèi)硅粉顆粒氣固流化特性。
　

2、　2、選取了合適的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型，確定了主、副反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)參數(shù)。模擬得到二甲基二氯硅烷的選擇性在84％～87％之間，工廠中二甲基二氯硅烷選擇性大致在85％～89％之間，模擬得到的二甲基二氯硅烷選擇性偏低。通過(guò)兩者數(shù)據(jù)對(duì)比可以看出，本模型中確定的主、副反應(yīng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)可以模擬流化床內(nèi)有機(jī)硅單體合成的反應(yīng)，所得數(shù)據(jù)具有可信性。
　　3、模擬了流化床內(nèi)溫度變化對(duì)反應(yīng)的影響。模擬發(fā)現(xiàn)隨著溫度的升高，同一位置處二甲基二氯硅烷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈升高趨

3、勢(shì)，一甲基三氯硅烷和三甲基一氯硅烷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈下降趨勢(shì)，主、副反應(yīng)的反應(yīng)速率先降低再增加，主反應(yīng)速率變化幅度大于副反應(yīng)。文獻(xiàn)報(bào)道提高溫度可加快反應(yīng)速率，但二甲的選擇性會(huì)降低，模擬發(fā)現(xiàn)，由于選取的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型的原因，導(dǎo)致在較高溫度下沒(méi)有考慮到催化劑的失活，使得模擬數(shù)據(jù)與工廠、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)有偏差。
　　4、模擬了流化床內(nèi)壓力變化對(duì)反應(yīng)的影響。結(jié)果表明:隨著床層壓力增加，同一位置處主產(chǎn)物質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加，副產(chǎn)物質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低，前0.5MPa增加

4、的幅度大于后0.5MPa;壓力增加致使主反應(yīng)速率增加，副反應(yīng)速率降低。結(jié)果表明，適當(dāng)加壓可以得到更高的產(chǎn)率。
　　5、模擬了流化床內(nèi)氣速變化對(duì)反應(yīng)的影響。隨著氣體速度的增加，二甲基二氯硅烷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低，一甲基三氯硅烷和三甲基一氯硅烷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)升高;不同位置處，隨進(jìn)氣速度的變化，反應(yīng)速率的變化不一樣。氣速增加主、副反應(yīng)速率均降低。
　　6、模擬了床層高度變化和硅粉顆粒粒徑的大小對(duì)反應(yīng)的影響。結(jié)果表明，兩因素對(duì)反應(yīng)產(chǎn)物的影響不