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新型有机硅流化床研究
摘要：该文介绍了国内的有机硅生产的工作原理；叙述了有机硅流化床的内部换热结构种类及其相应的优缺点；分析了国内的现有专利情况；展望了未来的发展方向。其中着重通过CFD软件重点分析了U形管式流化床的冲刷腐蚀现象及其影响因素，得出了一组合理的设计参数。为有机硅流化床的设计和运用提供了信息。
关键词：有机硅流化床；U形管；磨损分析
0 引言
在现今的技术下，以金属硅与一氯甲烷为原材料制造的有机硅材料在工业领域上起到了越来越重要的作用。因为有机硅材料不仅在很多方面的使用条件都比较优秀，且还拥有着独一无二的性能，所以它在工业中的很多领域上面有着不可替代的地位，这导致它在技术发展、国防安全、经济持续发展这些方面都起到了极大的作用。有机硅材料是通过流化床中流体流动使动固体粒子均匀分布并循环运动，形成气-固-固体催化剂的反应体系来制造的。因为在运行有机硅流化床的时候，运动中的硅粉会磨损流化床设备，这对有机硅流化床设备的连续运行产生了巨大的影响，不利于有机硅材料的生产。现在，我们就对有机硅流化床和硅粉的状态与有机硅流化床的磨损程度之间的关系进行研究。
1 有机硅流化床
现在国内的有机硅材料主要的生产方式是采用E.G.Rochow的直接发生产，其主反应为：
根据文献[1]我们知道了这是一个强放热反应，且由于主反应物硅粉的导热性不强，所以反应过程可能积累大量的热量。而在高温下，此反应生成的氯硅烷易分解生成高沸物，所以为了维持生成物不分解和过程的安全运行，所以在这个反应过程中必须控制热度，及时吸收排出热量。而这个撤热的装置就是流化床内部的换热器。流化床根据换热器的种类形式可以分类为花板式流化床、串联指形管式流化床、U形管式流化床等类型。
1.1 花板式流化床
花板式流化床是指在流化床床层顶部设置两层花板。将冷的导热油输入下层花板流入均匀分布的指形管的环隙空间。导热油沿环隙空间流到床层底部后，沿内管向上流动，穿过下层花板流到上层花板。此时，热的导热油汇聚后从上层花板的侧向开口流出。
文献[2]告知我们花板式优点是：各换热管均匀排布，使流体与各管之间的换热相对均匀。其缺点是：① 因为花板的存在，使出气口只能布置于壳体侧向，易导致气体偏流。② 无法设置集气缓冲区，使反应中的催化剂易与气体一起流出反应器，导致稳态操作点的波动剧烈，对反应过程控制不利。
1.2 串联指形管式流化床
串联指形管式流化床是将指形管串联在反应器内部来实现导热油传输的流化床。其结构是在换热部分顶部依次用弯管将指形管的内管相连，用侧向连接管将环隙空间相连。导热油从反应器侧向开口进入反应器，先沿外管流到底部，从内管折回顶部，通过内管连接弯管到达第二根指形管；第二根指形管中导热油从内管流到底部，再从外部环隙空间折回，在顶部用连接管到达第三根指形管的环隙空间。
串联指形管流化床优点是：避免了侧向布置出气口所可能导致的流动死区。[2]缺点是：① 前后位置指形管外表面温度相差较大，导致反应器内部换热不均匀，出现局部过热的形象。[2]② 指形管采用的套管结构较为粗大，管与管之间连接半径较大，使反应器内流化态比较差。[3]
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