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本文针对有机硅单体合成流化床反应器内反应过程,通过Mfix开源代码模拟了流化床内合成甲基氯硅烷的反应,建立了综合气固流体力学、动力学且耦合化学反应的数值模型,并用该模型对流化床内反应过程进行了模拟,直观的分析了流化床内合成甲基氯硅烷的反应过程,对实际生产能起到一定的指导作用。1、采用CFD模拟软件FLUENT,运用欧拉-欧拉气固多相流模型和PC-SIMPLE算法,模拟了三维带底锥结构的流化床内硅粉颗粒气固流化特性。2、选取了合适的反应动力学模型,确定了主、副反应的动力学参数。模拟得到二甲基二氯硅烷的选择性在84%~87%之间,工厂中二甲基二氯硅烷选择性大致在85%~89%之间,模拟得到的二甲基二氯硅烷选择性偏低。通过两者数据对比可以看出,本模型中确定的主、副反应动力学参数可以模拟流化床内有机硅单体合成的反应,所得数据具有可信性。3、模拟了流化床内温度变化对反应的影响。模拟发现随着温度的升高,同一位置处二甲基二氯硅烷的质量分数呈升高趋势,一甲基三氯硅烷和三甲基一氯硅烷的质量分数呈下降趋势,主、副反应的反应速率先降低再增加,主反应速率变化幅度大于副反应。文献报道提高温度可加快反应速率,但二甲的选择性会降低,模拟发现,由于选取的反应动力学模型的原因,导致在较高温度下没有考虑到催化剂的失活,使得模拟数据与工厂、实验数据有偏差。4、模拟了流化床内压力变化对反应的影响。结果表明:随着床层压力增加,同一位置处主产物质量分数增加,副产物质量分数降低,前0.5MPa增加的幅度大于后0.5MPa;压力增加致使主反应速率增加,副反应速率降低。结果表明,适当加压可以得到更高的产率。5、模拟了流化床内气速变化对反应的影响。随着气体速度的增加,二甲基二氯硅烷的质量分数降低,一甲基三氯硅烷和三甲基一氯硅烷的质量分数升高;不同位置处,随进气速度的变化,反应速率的变化不一样。气速增加主、副反应速率均降低。6、模拟了床层高度变化和硅粉颗粒粒径的大小对反应的影响。结果表明,两因素对反应产物的影响不大。床层高度和颗粒粒径的增加,主反应速率略微增大,副反应速率减小。若考虑长期反应,建议使用细颗粒的硅粉。本文建立的综合气固流体力学、动力学且耦合化学反应的数值模型能有效地模拟有机硅单体合成流化床反应器内反应过程,得到了不同工艺条件对反应过程的影响,实时的分析流化床内产物分布及变化趋势。本模拟结果对实际生产具有一定指导作用。