[发明专利]一种有机硅单体合成流化床反应器的甲基氯硅烷气体分布板及其设计方法

说明书

本发明涉及一种有机硅单体合成流化床反应器的甲基氯硅烷气体分布板及其设计方法，属于生产有机硅单体领域。本发明包括锥形板体和底座，锥形板体的内沿固定设置在底座的外沿，锥形板体的锥角为α，α为140°～160°，锥形板体上均匀开设有若干个通气孔，通气孔内设置有网筛；设计方法：通过计算雷诺数Re，判断流体流动情况，并根据流体流动情况确定稳定临界开孔率α_cs；根据稳定临界开孔率α_cs计算出开孔个数N₀；基于锥形分布板流化床内硅粉的体积分数云图、不同床层高度的压降变化和硅颗粒波动幅度，根据数值模拟确定锥角。甲基氯硅烷气体分布板可稳定均匀流化，降低能耗，流化床内硅粉颗粒分布均匀，无气泡和沟流。

技术领域

本发明涉及一种有机硅单体合成流化床反应器的甲基氯硅烷气体分布板及其设计方法，属于生产有机硅单体领域。

背景技术

有机硅材料是以其优异的性能广泛用于航空航天、电子电气、汽车、造船、轻工、机械、农业、日化及医疗卫生等行业，需求量不断增加。甲基氯硅烷、尤其是二甲基二氯硅烷是生产各类有机硅产品的基础材料，流化床反应器作为有机硅生产的主要设备，其性能对有机硅产量具有很大影响。甲基氯硅烷一次转化率是影响下游有机硅产品品质，是有机硅行业管控的核心指标。

性能良好的有机硅流化床离不开一个具有合适参数以及结构简单合理的甲基氯硅烷气体分布板。在现有设计的分布板，分布板呈板型，在其上设置的通气孔数量均以生产经验设置，缺乏严谨的理论基础，开孔率不理想，使得气体与硅粉反应不充分，影响产率；平板型分布板刚性差，床层高度不易过高，减少硅粉用量，难以满足工业生产需求；而且通气孔为直孔，容易导致气流方向正对床层，易形成沟流、腾涌等问题；另外，开孔率与分布板压降之间存在联系，从而使得分布板压降不理想，导致产率降低。

发明内容

本发明针对现有技术中有机硅单体合成流化床反应器的甲基氯硅烷气体分布板的问题，提供一种有机硅单体合成流化床反应器的甲基氯硅烷气体分布板及其设计方法，甲基氯硅烷气体分布板既能增加甲基氯硅烷与硅粉的接触面积，提高有机硅单体二甲基二氯硅烷的转化率，又能保持气体流动的速度和优越的刚性，增加床层高度，提高硅粉填充量，减少分布器支撑件，易于加工制造。

一种有机硅单体合成流化床反应器的甲基氯硅烷气体分布板，包括锥形板体1和底座3，锥形板体1顶端的内沿固定设置在底座3的外沿，锥形板体1的锥角为α，α为140°～160°，锥形板体1上均匀开设有若干个通气孔2，通气孔2内设置有网筛5；

所述通气孔以分布锥体的中心线为圆心呈同心圆分布，随着同心圆直径的依次增大，通气孔的数量依次增多；

所述锥形板体1的开孔率为1.7％～2.0％。

所述底座3中心竖直开设有贯穿孔4，锥形板体1和锥形板体1的边缘固定设置有支撑圈6；

有机硅单体合成流化床反应器的甲基氯硅烷气体分布板的设计方法，具体步骤如下：

1)计算雷诺数Re，并根据雷诺数Re确定稳定临界开孔率α_cs；

2)根据稳定临界开孔率α_cs计算出开孔个数N₀；

3)基于锥形分布板流化床内硅粉的体积分数云图、不同床层高度的压降变化和硅颗粒波动幅度，根据fluent模拟确定锥角；

所述步骤1)雷诺数Re的计算式为

式中：Re-雷诺数；ρ_f-流体密度，kg/m³；d_p-球形颗粒直径，mm；u_f-流体速度，m/s；u_p-颗粒速度，m/s；μ-流体的动力粘性系数，Pa·s；