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淺析測量氣相法二氧化硅料位開關(guān)的選用
氣相法二氧化硅(國內(nèi)俗稱氣相法白炭黑)作為重要的納米級無機化工原料,具有比重輕、粒徑小、比表面積大,以及吸附、吸濕性能較強的特點,廣泛用于農(nóng)藥、醫(yī)藥、食品、化妝品、硅橡膠等行業(yè)領(lǐng)域,起著補強、增稠、觸變、消光等作用。例如在化肥中添加氣相法二氧化硅,正是利用其較強的吸附和吸濕性,起到抗結(jié)塊作用,從而促進(jìn)肥料粉體的自由流動,便于化肥的運輸和儲存,防止受潮。
一、生產(chǎn)工藝流程
氣相法二氧化硅是甲基三氯硅烷經(jīng)氣相法氫氧焰高溫水解生成的超細(xì)二氧化硅粉末,其生產(chǎn)工藝流程如圖1所示:
但由于氣相法二氧化硅比重較輕,大約在0.01~0.03g/cm3之間,而且其介電常數(shù)偏低,對其的料位測量一直是行業(yè)中的難點。成型后的氣相法二氧化硅通常存儲在高度接近十米的立式料倉內(nèi)。為了避免物料壓實、以及能對吸附在氣相法二氧化硅表面的Cl-進(jìn)行調(diào)節(jié)從而控制成品物料的PH值變化,通常會在料倉底部填充氮氣。正是這一材質(zhì)和工藝特點使得物料在存儲過程中一直處于翻騰狀態(tài),導(dǎo)致料倉內(nèi)伴隨大量的揚塵。為了滿足環(huán)保要求,保證安全生產(chǎn),避免發(fā)生懸浮狀的氣相法二氧化硅發(fā)生溢罐外逸污染空氣的風(fēng)險,對其料位進(jìn)行可靠控制就顯得頗為重要,而選擇何種料位開關(guān)對其測量一直是業(yè)內(nèi)難題。
三、料位開關(guān)選型
料位開關(guān)的種類眾多,比較常用的有阻旋式料位開關(guān)、電容式料位開關(guān)、射頻導(dǎo)納式料位開關(guān)、振動式料位開關(guān)。其中振動式料位開關(guān)又可以細(xì)分為振棒料位開關(guān)和音叉料位開關(guān),能夠用于顆粒和粉末狀固體料位的測量。阻旋料位開關(guān)通過電機帶動主軸旋轉(zhuǎn),葉片接觸到物料,電機停止轉(zhuǎn)動,微動開關(guān)發(fā)出開關(guān)信號。由于氣相法二氧化硅比重過小,難以改變電機的工作狀態(tài),無法用于此物料的測量。而電容式和射頻導(dǎo)納料位開關(guān)是通過測量容器內(nèi)電容值的變化實現(xiàn)料位測量的,但由于氣相法二氧化硅的介電常數(shù)過低,實際測量中無法應(yīng)用此類電容變化傳感式料位開關(guān)。顯然,該工況要求必須在能夠可靠測量超低密度粉末、非電容傳感方式的料位開關(guān)中進(jìn)行選擇。
經(jīng)多方面對比,適應(yīng)超低測量密度(8g/l)物料料位控制的音叉料位開關(guān)完全可以勝任此特殊工況的料位測量。適應(yīng)超低測量密度(8g/l)物料料位控制的音叉料位開關(guān)的叉體必須經(jīng)過精密調(diào)諧,使兩個叉體振動特性完全對稱,兩個叉體實現(xiàn)完全共振,此時叉體具有諧振狀態(tài)被破壞的最高靈敏度,從而實現(xiàn)對超低密度粉末的料位測量。音叉料位開關(guān)采用的是感知叉體諧振是否被破壞的傳感原理,叉體振動通過壓電陶瓷驅(qū)動,與物料的介電常數(shù)無關(guān)。事實上,叉體經(jīng)過精密調(diào)諧,適應(yīng)超低測量密度(8g/l)物料料位控制的音叉料位開關(guān),就是專為解決類似氣相法二氧化硅這種超低密度、介電常數(shù)較低的粉末或細(xì)小顆粒物料測量而設(shè)計的。
近期,計為Fork-11音叉料位開關(guān)已經(jīng)成功應(yīng)用到國內(nèi)多個氣相法二氧化硅料位測量項目。Fork-11音叉料位開關(guān)采用寬薄的大叉體結(jié)構(gòu),出廠前經(jīng)過嚴(yán)格精密調(diào)諧,并且根據(jù)不同的物料比重進(jìn)行靈敏度調(diào)節(jié),最低可測密度低達(dá)8g/l(0.008g/cm3)。
在與用戶技術(shù)交流過程中,用戶擔(dān)心,若物料上方大面積的懸浮狀態(tài)的氣相法二氧化硅吸附在高靈敏度的叉體上是否影響其測量呢?這種擔(dān)心是沒有必要的。因為事實上,計為Fork-11音叉料位開關(guān)的叉體經(jīng)過精密調(diào)諧后,具有很大的抗掛料冗余,只要不“結(jié)疤”就不會對其測量產(chǎn)生影響。若在特殊工況中,長期超強黏附可能出現(xiàn)“結(jié)疤”現(xiàn)象時,建議在罐體內(nèi)加一路氣源(氮氣)進(jìn)行來料前的吹掃,就可以徹底解決這種隱患。
一、生產(chǎn)工藝流程
氣相法二氧化硅是甲基三氯硅烷經(jīng)氣相法氫氧焰高溫水解生成的超細(xì)二氧化硅粉末,其生產(chǎn)工藝流程如圖1所示:
CH3SiCl3+3O2+2H2=SiO2+3HCl+CO2+2H2O
在該工藝流程的貯存環(huán)節(jié),為了避免氣相法二氧化硅發(fā)生溢罐,造成環(huán)境污染和生產(chǎn)浪費的風(fēng)險,一般要在罐體上加裝料位開關(guān),以對物料進(jìn)行測量和控制。
二、氣相法二氧化硅料位測量難點但由于氣相法二氧化硅比重較輕,大約在0.01~0.03g/cm3之間,而且其介電常數(shù)偏低,對其的料位測量一直是行業(yè)中的難點。成型后的氣相法二氧化硅通常存儲在高度接近十米的立式料倉內(nèi)。為了避免物料壓實、以及能對吸附在氣相法二氧化硅表面的Cl-進(jìn)行調(diào)節(jié)從而控制成品物料的PH值變化,通常會在料倉底部填充氮氣。正是這一材質(zhì)和工藝特點使得物料在存儲過程中一直處于翻騰狀態(tài),導(dǎo)致料倉內(nèi)伴隨大量的揚塵。為了滿足環(huán)保要求,保證安全生產(chǎn),避免發(fā)生懸浮狀的氣相法二氧化硅發(fā)生溢罐外逸污染空氣的風(fēng)險,對其料位進(jìn)行可靠控制就顯得頗為重要,而選擇何種料位開關(guān)對其測量一直是業(yè)內(nèi)難題。
三、料位開關(guān)選型
料位開關(guān)的種類眾多,比較常用的有阻旋式料位開關(guān)、電容式料位開關(guān)、射頻導(dǎo)納式料位開關(guān)、振動式料位開關(guān)。其中振動式料位開關(guān)又可以細(xì)分為振棒料位開關(guān)和音叉料位開關(guān),能夠用于顆粒和粉末狀固體料位的測量。阻旋料位開關(guān)通過電機帶動主軸旋轉(zhuǎn),葉片接觸到物料,電機停止轉(zhuǎn)動,微動開關(guān)發(fā)出開關(guān)信號。由于氣相法二氧化硅比重過小,難以改變電機的工作狀態(tài),無法用于此物料的測量。而電容式和射頻導(dǎo)納料位開關(guān)是通過測量容器內(nèi)電容值的變化實現(xiàn)料位測量的,但由于氣相法二氧化硅的介電常數(shù)過低,實際測量中無法應(yīng)用此類電容變化傳感式料位開關(guān)。顯然,該工況要求必須在能夠可靠測量超低密度粉末、非電容傳感方式的料位開關(guān)中進(jìn)行選擇。
經(jīng)多方面對比,適應(yīng)超低測量密度(8g/l)物料料位控制的音叉料位開關(guān)完全可以勝任此特殊工況的料位測量。適應(yīng)超低測量密度(8g/l)物料料位控制的音叉料位開關(guān)的叉體必須經(jīng)過精密調(diào)諧,使兩個叉體振動特性完全對稱,兩個叉體實現(xiàn)完全共振,此時叉體具有諧振狀態(tài)被破壞的最高靈敏度,從而實現(xiàn)對超低密度粉末的料位測量。音叉料位開關(guān)采用的是感知叉體諧振是否被破壞的傳感原理,叉體振動通過壓電陶瓷驅(qū)動,與物料的介電常數(shù)無關(guān)。事實上,叉體經(jīng)過精密調(diào)諧,適應(yīng)超低測量密度(8g/l)物料料位控制的音叉料位開關(guān),就是專為解決類似氣相法二氧化硅這種超低密度、介電常數(shù)較低的粉末或細(xì)小顆粒物料測量而設(shè)計的。
近期,計為Fork-11音叉料位開關(guān)已經(jīng)成功應(yīng)用到國內(nèi)多個氣相法二氧化硅料位測量項目。Fork-11音叉料位開關(guān)采用寬薄的大叉體結(jié)構(gòu),出廠前經(jīng)過嚴(yán)格精密調(diào)諧,并且根據(jù)不同的物料比重進(jìn)行靈敏度調(diào)節(jié),最低可測密度低達(dá)8g/l(0.008g/cm3)。
在與用戶技術(shù)交流過程中,用戶擔(dān)心,若物料上方大面積的懸浮狀態(tài)的氣相法二氧化硅吸附在高靈敏度的叉體上是否影響其測量呢?這種擔(dān)心是沒有必要的。因為事實上,計為Fork-11音叉料位開關(guān)的叉體經(jīng)過精密調(diào)諧后,具有很大的抗掛料冗余,只要不“結(jié)疤”就不會對其測量產(chǎn)生影響。若在特殊工況中,長期超強黏附可能出現(xiàn)“結(jié)疤”現(xiàn)象時,建議在罐體內(nèi)加一路氣源(氮氣)進(jìn)行來料前的吹掃,就可以徹底解決這種隱患。
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