有机硅作为一种新型化工材料在国民经济中发挥着不可替代的重要作用。鉴于国内有机硅产品的需求量日益增加,国内的各个生产厂家都在着手进行流化床合成工艺的改进和放大,迫切需要对流化床工艺进行深入的研究。目前,有机硅单体合成流化床存在取热不均和进气不均两大难题,且一直以来忽略了对宽筛分流化特性的研究,本文所作的主要研究工作如下:(1)在对现有流化床反应器内部换热结构及气体分布器进行系统分析的基础上,提出了一种适用于强放热过程的新型流化床反应器的设计思路,构思设计了指管束二级盘式导热油均布器、双锥导流式进气分布器、破泡与减少颗粒团聚的内构件。为使反应器带出的粉尘及时回床,构思设计出了催化剂直接回床技术,包括在反应器顶部设置扩大段,在一级旋风分离器下部设置气体反射器,在反应器外设置料腿向反应器底部浓相段直接回料,优化了工艺与设备结构。(2)应用颗粒动力学理论,考虑了气体与颗粒、颗粒组分以及组份内颗粒间的相互作用,建立了有机硅流化床内气固流动的计算模型。对于由N相颗粒组分组成的宽筛分物料,假设各颗粒组分为独立的连续相,各颗粒组分由相应的粒径、密度和弹性恢复系数、体积分数等参数表示,重点从颗粒相间的能量传递和耗散以及气固相间作用考虑模型的封闭。(3)采用先进的CFD模拟软件FLUENT,运用欧拉-欧拉气固多相流模型和PC-SIMPLE算法,模拟了带底锥结构的流化床内不同粒级硅粉颗粒在不同操作件下的气固流化特性,分析了气泡生成、长大和破裂的过程,研究了床内气固两相流动特性和颗粒分层机理。为优化有机硅单体合成流化床反应器的操作条件提供了依据。(4)对单一粒级的硅粉颗粒流化特性的研究表明:拟合出的压力脉动标准方差与气速的关系与理论值吻合较好,说明模拟能够较好的反映出不同粒径硅粉颗粒体系的流化特性;对宽筛分颗粒体系的研究表明:随着床内颗粒流化过程的进行,粒径较大的颗粒不容易流化,会聚集在流化床底部,粒径较小的颗粒容易流化,主要聚集在流化床上部。在床内逐渐形成颗粒的分层;通过对不同体系的压力脉动功率谱研究发现,较宽筛分硅粉颗粒因细颗粒硅粉的加入而具备部分Geldalt-A类颗粒的流化特性,这说明细颗粒的加入可明显改变硅粉颗粒的流化特性。