二甲基环体硅氧烷是用于合成各种有机硅产品的重要中间体,因此,二甲基二氯硅烷水解物裂解制备环硅氧烷成为有机硅单体生产的重要环节。二甲基二氯硅烷水解物裂解釜是有机硅裂解生产的关键设备,其性能对产品质量及收率有重要影响。本文的研究工作主要围绕裂解反应器展开:针对裂解反应器内存在传热效率低和搅拌效果差引起裂解不充分两大难题,在对现有裂解反应器内部换热结构进行系统分析的基础上,提出了一种适用于强吸热过程的新型裂解重排反应器的设计思路,构思设计了螺旋板式加热内件;提出液相大循环的全新设计理念,开发出新型内热驱动的环流式裂解重排反应器。基于流体循环流动动力学模型,求解流体进行循环流动的推动力,进而建立了稳态操作时液体提升量的数学模型;用Rouhani机理模型和Zuber-Findlay关系式计算了环形通道内硅油发生流动沸腾传热的轴向含气率分布,与模拟结果进行对比分析,一致性较好;将压力平衡数学模型和能量守恒相结合,优化了设备结构尺寸及特性参数,从而指导系统设计。以裂解反应器加热内件为原型,对模型进行合理简化,建立了 "双面加热环形管"三维物理模型;在传热理论分析的基础上,综合了汽液间的能量、质量及动量传递,建立了多维热相变数学模型,对硅油的流动沸腾相变过程进行了数值模拟;得到拟定条件下的速度场、压力场及温度场分布,并分析讨论了含气率、传热系数、湍动能、流体流速等特性参数的变化规律;同时研究了不同热流密度及不同入口流量对流体的含气率、换热系数及压降的影响。研究结果可以为裂解反应器的优化设计及安全运行提供一定的理论支持。