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淺析測量氣相法二氧化硅料位開關的選用

  氣相法二氧化硅(國內俗稱氣相法白炭黑)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,廣泛用于農藥、醫藥、食品、化妝品、硅橡膠等行業領域,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,起到抗結塊作用,從而促進肥料粉體的自由流動,便于化肥的運輸和儲存,防止受潮。
  一、生產工藝流程
  氣相法二氧化硅是甲基三氯硅烷經氣相法氫氧焰高溫水解生成的超細二氧化硅粉末,其生產工藝流程如圖1所示:

CH3SiCl3+3O2+2H2=SiO2+3HCl+CO2+2H2O

淺析測量氣相法二氧化硅料位開關的選用

  在該工藝流程的貯存環節,為了避免氣相法二氧化硅發生溢罐,造成環境污染和生產浪費的風險,一般要在罐體上加裝料位開關,以對物料進行測量和控制。

  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,而且其介電常數偏低,對其的料位測量一直是行業中的難點。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。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-進行調節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。正是這一材質和工藝特點使得物料在存儲過程中一直處于翻騰狀態,導致料倉內伴隨大量的揚塵。為了滿足環保要求,保證安全生產,避免發生懸浮狀的氣相法二氧化硅發生溢罐外逸污染空氣的風險,對其料位進行可靠控制就顯得頗為重要,而選擇何種料位開關對其測量一直是業內難題。
  三、料位開關選型
  料位開關的種類眾多,比較常用的有阻旋式料位開關、電容式料位開關、射頻導納式料位開關、振動式料位開關。其中振動式料位開關又可以細分為振棒料位開關和音叉料位開關,能夠用于顆粒和粉末狀固體料位的測量。阻旋料位開關通過電機帶動主軸旋轉,葉片接觸到物料,電機停止轉動,微動開關發出開關信號。由于氣相法二氧化硅比重過小,難以改變電機的工作狀態,無法用于此物料的測量。而電容式和射頻導納料位開關是通過測量容器內電容值的變化實現料位測量的,但由于氣相法二氧化硅的介電常數過低,實際測量中無法應用此類電容變化傳感式料位開關。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中進行選擇。
  經多方面對比,適應超低測量密度(8g/l)物料料位控制的音叉料位開關完全可以勝任此特殊工況的料位測量。適應超低測量密度(8g/l)物料料位控制的音叉料位開關的叉體必須經過精密調諧,使兩個叉體振動特性完全對稱,兩個叉體實現完全共振,此時叉體具有諧振狀態被破壞的最高靈敏度,從而實現對超低密度粉末的料位測量。音叉料位開關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動,與物料的介電常數無關。事實上,叉體經過精密調諧,適應超低測量密度(8g/l)物料料位控制的音叉料位開關,就是專為解決類似氣相法二氧化硅這種超低密度、介電常數較低的粉末或細小顆粒物料測量而設計的。
  近期,計為Fork-11音叉料位開關已經成功應用到國內多個氣相法二氧化硅料位測量項目。Fork-11音叉料位開關采用寬薄的大叉體結構,出廠前經過嚴格精密調諧,并且根據不同的物料比重進行靈敏度調節,最低可測密度低達8g/l(0.008g/cm3)。
  在與用戶技術交流過程中,用戶擔心,若物料上方大面積的懸浮狀態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?這種擔心是沒有必要的。因為事實上,計為Fork-11音叉料位開關的叉體經過精密調諧后,具有很大的抗掛料冗余,只要不“結疤”就不會對其測量產生影響。若在特殊工況中,長期超強黏附可能出現“結疤”現象時,建議在罐體內加一路氣源(氮氣)進行來料前的吹掃,就可以徹底解決這種隱患。

  計為自動化專注于過程自動化儀表行業,提供專業的物位儀表測量解決方案,為用戶解決物位測量難題,提供可靠性媲美于進口產品的高性價比物位測量設備,其可靠性經受了各種復雜工況的考驗,也受到越來越多用戶的認可和信賴。


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