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浅析测量气相法二氧化硅料位开关的选用

  气相法二氧化硅(国内俗称气相法白炭黑)作为重要的纳米级无机化工原料,具有比重轻、粒径小、比表面积大,以及吸附、吸湿性能较强的特点,广泛用于农药、医药、食品、化妆品、硅橡胶等行业领域,起着补强、增稠、触变、消光等作用。例如在化肥中添加气相法二氧化硅,正是利用其较强的吸附和吸湿性,起到抗结块作用,从而促进肥料粉体的自由流动,便于化肥的运输和储存,防止受潮。
  一、生产工艺流程
  气相法二氧化硅是甲基三氯硅烷经气相法氢氧焰高温水解生成的超细二氧化硅粉末,其生产工艺流程如图1所示:

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

浅析测量气相法二氧化硅料位开关的选用

  在该工艺流程的贮存环节,为了避免气相法二氧化硅发生溢罐,造成环境污染和生产浪费的风险,一般要在罐体上加装料位开关,以对物料进行测量和控制。

  二、气相法二氧化硅料位测量难点
  但由于气相法二氧化硅比重较轻,大约在0.01~0.03g/cm?之间,而且其介电常数偏低,对其的料位测量一直是行业中的难点。成型后的气相法二氧化硅通常存储在高度接近十米的立式料仓内。为了避免物料压实、以及能对吸附在气相法二氧化硅表面的Cl-进行调节从而控制成品物料的PH值变化,通常会在料仓底部填充氮气。正是这一材质和工艺特点使得物料在存储过程中一直处于翻腾状态,导致料仓内伴随大量的扬尘。为了满足环保要求,保证安全生产,避免发生悬浮状的气相法二氧化硅发生溢罐外逸污染空气的风险,对其料位进行可靠控制就显得颇为重要,而选择何种料位开关对其测量一直是业内难题。
  三、料位开关选型
  料位开关的种类众多,比较常用的有阻旋式料位开关、电容式料位开关、射频导纳式料位开关、振动式料位开关。其中振动式料位开关又可以细分为振棒料位开关和音叉料位开关,能够用于颗粒和粉末状固体料位的测量。阻旋料位开关通过电机带动主轴旋转,叶片接触到物料,电机停止转动,微动开关发出开关信号。由于气相法二氧化硅比重过小,难以改变电机的工作状态,无法用于此物料的测量。而电容式和射频导纳料位开关是通过测量容器内电容值的变化实现料位测量的,但由于气相法二氧化硅的介电常数过低,实际测量中无法应用此类电容变化传感式料位开关。显然,该工况要求必须在能够可靠测量超低密度粉末、非电容传感方式的料位开关中进行选择。
  经多方面对比,适应超低测量密度(8g/l)物料料位控制的音叉料位开关完全可以胜任此特殊工况的料位测量。适应超低测量密度(8g/l)物料料位控制的音叉料位开关的叉体必须经过精密调谐,使两个叉体振动特性完全对称,两个叉体实现完全共振,此时叉体具有谐振状态被破坏的最高灵敏度,从而实现对超低密度粉末的料位测量。音叉料位开关采用的是感知叉体谐振是否被破坏的传感原理,叉体振动通过压电陶瓷驱动,与物料的介电常数无关。事实上,叉体经过精密调谐,适应超低测量密度(8g/l)物料料位控制的音叉料位开关,就是专为解决类似气相法二氧化硅这种超低密度、介电常数较低的粉末或细小颗粒物料测量而设计的。
  近期,计为Fork-11音叉料位开关已经成功应用到国内多个气相法二氧化硅料位测量项目。Fork-11音叉料位开关采用宽薄的大叉体结构,出厂前经过严格精密调谐,并且根据不同的物料比重进行灵敏度调节,最低可测密度低达8g/l(0.008g/cm?)。
  在与用户技术交流过程中,用户担心,若物料上方大面积的悬浮状态的气相法二氧化硅吸附在高灵敏度的叉体上是否影响其测量呢?这种担心是没有必要的。因为事实上,计为Fork-11音叉料位开关的叉体经过精密调谐后,具有很大的抗挂料冗余,只要不“结疤”就不会对其测量产生影响。若在特殊工况中,长期超强黏附可能出现“结疤”现象时,建议在罐体内加一路气源(氮气)进行来料前的吹扫,就可以彻底解决这种隐患。

  计为自动化专注于过程自动化仪表行业,提供专业的物位仪表测量解决方案,为用户解决物位测量难题,提供可靠性媲美于进口产品的高性价比物位测量设备,其可靠性经受了各种复杂工况的考验,也受到越来越多用户的认可和信赖。


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