流化床中气固两相流数值模拟技术研究进展

董晓赛 孙述杰 段振亚 蓝竹军 吴孝好 陈安猛 张 玲 张俊梅

（1.青岛科技大学a.机电工程学院；b.化工学院；2.山东新华制药股份有限公司）

气固流化床在石化、干燥及制药等领域得到了广泛应用，气固两相流的研究对于工业设备设计和操作条件优化具有重要意义。目前，对气固流化床的研究主要有实验研究和数值模拟两种方式：实验研究大多采用实验装置，工程量大且费用高，极少有人在工业装置上展开研究；数值模拟可以精确地对气固两相流进行计算、预测和研究，更直观地得到实验难以测量的气固流动在颗粒与网格尺度上的过程和细节，并由此获得丰富的微观信息，同时预测结果可为新型反应设备的开发、内构件的优化设计提供帮助。然而，数值模型的参数合理性与预测结果的可靠性难以从理论上得到验证，且很大程度上需要通过实验数据来进行验证和确定。因此，将数值模拟作为与实验研究互补的重要方法，将在气固流化床的分析和研究过程中起到重要作用。

传统的气固流化床中固体颗粒常为催化剂，反应前后不发生变化，易于在数值模拟时做简化处理，使模拟结果与实际流动工况吻合较好，也能有效指导反应器的设计与优化。然而，在制药与化工生产中存在着较多气固非催化反应，即固体颗粒与气体直接发生化学反应，不对反应起催化作用。例如，在水杨酸生产过程中，苯酚钠与二氧化碳的羧化反应，目前该类反应大多是以传统的搅拌设备为反应器的间歇生产过程，若能利用流化床技术实现连续化操作，则对于产品质量提高、产量提升和节能减排都具有重要意义。……