二甲基二氯硅烷濃酸水解裝置的模擬優(yōu)化.pdf

1、本文基于二甲基二氯硅烷濃酸水解工藝，對水解過程中用到的兩種設(shè)備—靜態(tài)混合器和降膜式反應(yīng)解析塔進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。
　　應(yīng)用計(jì)算流體力學(xué)(CFD)軟件Fluent對高雷諾數(shù)下Kenics型靜態(tài)混合器內(nèi)流場進(jìn)行了數(shù)值模擬，系統(tǒng)的研究了混合器內(nèi)的速度分布、渦流現(xiàn)象、湍動(dòng)能分布、壓強(qiáng)分布等，詳細(xì)描述了混合器內(nèi)的流體力學(xué)特征和混合器混合機(jī)理。研究了雷諾數(shù)、螺旋葉片長徑比、扭轉(zhuǎn)角對壓降和混合效率的影響規(guī)律，獲得了一定條件下各參數(shù)的壓降關(guān)聯(lián)式。此

2、外研究還表明:提高流速并不能提高混合效率，相反，大大增加了壓降。因此，混合器建議在低流量下操作，在處理量一定的情況下，建議采用較大直徑的混合器，以此降低混合器內(nèi)流體的流動(dòng)速度，進(jìn)而減小壓降、降低能耗。在滿足混合效果的前提下，為了節(jié)省能耗，建議采用長徑比為1.0，扭轉(zhuǎn)角為120°的混合器。
　　反應(yīng)物首先在靜態(tài)混合器中進(jìn)行混合、反應(yīng)，然而由于停留時(shí)間較短，反應(yīng)不能完全進(jìn)行，從靜態(tài)混合器流出的物料再進(jìn)入降膜式反應(yīng)解析塔進(jìn)行反應(yīng)和氣體的

3、解析。降膜式反應(yīng)解析塔是根據(jù)降膜流動(dòng)可以增加反應(yīng)物兩相間的接觸面積，加快反應(yīng)速率，同時(shí)具有高傳熱傳質(zhì)效率的特點(diǎn)，提出的一種新型的反應(yīng)解析裝置。本文通過理論分析、實(shí)驗(yàn)研究以及CFD模擬，對影響降膜流動(dòng)的各種因素進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，得到以下結(jié)論:
　　(1)裝置建議采用盤孔式液體分布器，孔徑6-8mm，孔間距40-60mm，正四邊形排列。
　　(2)成膜板與水平方向呈40°-50°夾角時(shí)形成的液膜較薄且更加均勻、穩(wěn)定;同一種流體在

4、不同板上的最低潤濕流率不同，但完全潤濕后，在相同的流率下，不同板上的平均液膜厚度差別不大;相同流率下，粘度較大的流體形成的液膜更厚;雷諾數(shù)越大，液膜越厚，波動(dòng)性越強(qiáng)，但高粘度流體波動(dòng)性無明顯變化。
　　(3)板表面的微觀結(jié)構(gòu)以及液體性質(zhì)，尤其是液體的表面張力和粘度，對連續(xù)液膜的形成有重要作用，通過改變成膜板面微觀結(jié)構(gòu)以及降低液體的表面張力可以促進(jìn)連續(xù)液膜的形成。
　　(4)在相同時(shí)間段內(nèi)，液膜在波紋板上的停留時(shí)間比平板上長，

5、這有利于反應(yīng)的充分進(jìn)行。
　　(5)氣—液—液三相降膜比氣—液兩相降膜液膜波動(dòng)性強(qiáng)，這有利于底層的流體微團(tuán)上升到液膜表面，從而提高氣液兩相間的傳熱傳質(zhì)效率。
　　(6)在板的下邊緣開導(dǎo)流槽有利于下一塊板上液膜的分布。
　　因此，成膜板與水平方向的夾角建議由60°改為45°，成膜板建議改用波紋板，水解物堿洗階段及堿洗后的水洗過程所用的降膜式洗滌塔可以采用對物料潤濕性更好的尼龍板，每塊成膜板下邊緣間隔1cm開矩形導(dǎo)流槽，使