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行业应用
超声波密度计在结晶工艺晶浆密度测量的应用
发布日期:2020.11.13
 

结(jie)晶(jing)(jing)工(gong)艺是在化工(gong)、食品、医药等行业(ye)被广泛应用(yong)的(de)(de)(de)生产过(guo)程,一般分为蒸发(fa)结(jie)晶(jing)(jing)和降温(wen)(wen)结(jie)晶(jing)(jing)两种(zhong)类型。蒸发(fa)结(jie)晶(jing)(jing)是以(yi)蒸发(fa)溶剂的(de)(de)(de)方式(shi)获(huo)得(de)过(guo)饱和溶液(ye),并析出晶(jing)(jing)体的(de)(de)(de)过(guo)程;降温(wen)(wen)结(jie)晶(jing)(jing)是以(yi)降低温(wen)(wen)度(du)(du)的(de)(de)(de)方式(shi)获(huo)得(de)过(guo)饱和溶液(ye),并析出晶(jing)(jing)体的(de)(de)(de)过(guo)程;溶解度(du)(du)对(dui)温(wen)(wen)度(du)(du)不敏感(gan)(gan)的(de)(de)(de)溶质(zhi)应选(xuan)用(yong)前者(zhe),对(dui)温(wen)(wen)度(du)(du)敏感(gan)(gan)的(de)(de)(de)溶质(zhi)可(ke)选(xuan)择后者(zhe)。

生(sheng)产过(guo)(guo)程中,结(jie)出颗粒(li)大(da)且粒(li)度(du)(du)分布(bu)均匀的(de)晶(jing)体(ti)是所有(you)结(jie)晶(jing)工艺的(de)设计(ji)目标,晶(jing)浆(jiang)的(de)过(guo)(guo)饱和(he)(he)度(du)(du)是晶(jing)核(he)(he)形(xing)成(cheng)和(he)(he)晶(jing)体(ti)成(cheng)长的(de)主要推动力,直接影(ying)响(xiang)着(zhe)生(sheng)产效(xiao)率(lv)(lv)(lv)和(he)(he)产品(pin)质(zhi)量(liang)。过(guo)(guo)饱和(he)(he)度(du)(du)越(yue)大(da),晶(jing)体(ti)成(cheng)长速(su)(su)率(lv)(lv)(lv)越(yue)快,生(sheng)产效(xiao)率(lv)(lv)(lv)越(yue)高,但若过(guo)(guo)大(da),超过(guo)(guo)介稳(wen)区(qu)极限,则会自发生(sheng)成(cheng)大(da)量(liang)细小晶(jing)核(he)(he),影(ying)响(xiang)晶(jing)体(ti)粒(li)度(du)(du)和(he)(he)分布(bu)。因此必(bi)须准确控制晶(jing)浆(jiang)的(de)过(guo)(guo)饱和(he)(he)度(du)(du),保证晶(jing)体(ti)成(cheng)长速(su)(su)率(lv)(lv)(lv)的(de)同时,抑制晶(jing)核(he)(he)形(xing)成(cheng)速(su)(su)率(lv)(lv)(lv)。

我们知道(dao),晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)浆过(guo)饱(bao)和(he)(he)度大(da)(da)小(xiao)取(qu)决于其(qi)产(chan)(chan)(chan)(chan)生(sheng)(sheng)速率和(he)(he)消(xiao)耗速率的(de)动态(tai)平衡,在此(ci)过(guo)程中(zhong),晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)浆的(de)固(gu)(gu)含(han)(han)量在其(qi)中(zhong)有(you)(you)着重要的(de)影响:固(gu)(gu)含(han)(han)量过(guo)低,设备内晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)体总表面积(ji)小(xiao),造(zao)成过(guo)饱(bao)和(he)(he)度消(xiao)除的(de)慢而(er)越过(guo)介(jie)(jie)稳区,成核(he)(he)(he)占(zhan)优(you)势,导致自发生(sheng)(sheng)成大(da)(da)量细小(xiao)晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)核(he)(he)(he),降低产(chan)(chan)(chan)(chan)品(pin)质量;固(gu)(gu)含(han)(han)量较(jiao)高,设备内晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)体有(you)(you)足够的(de)结晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)表面积(ji),有(you)(you)效保证(zheng)晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)浆过(guo)饱(bao)和(he)(he)度在介(jie)(jie)稳区内,生(sheng)(sheng)长(zhang)占(zhan)优(you)势,减少(shao)晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)核(he)(he)(he)产(chan)(chan)(chan)(chan)生(sheng)(sheng),有(you)(you)利于晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)体长(zhang)大(da)(da);但如果固(gu)(gu)含(han)(han)量过(guo)高,则会(hui)加大(da)(da)晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)体之(zhi)间(jian)的(de)碰撞(zhuang)机会(hui),加剧晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)体与管路(lu)、器壁及搅拌叶轮之(zhi)间(jian)的(de)摩擦,导致晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)体破裂并产(chan)(chan)(chan)(chan)生(sheng)(sheng)过(guo)量二次(ci)晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)核(he)(he)(he);

因(yin)此,合适的(de)(de)固(gu)(gu)含(han)量(liang)(liang)(liang)可有(you)(you)(you)效减少晶(jing)体(ti)自发成(cheng)核及(ji)二次成(cheng)核机率,并有(you)(you)(you)效促进晶(jing)体(ti)长大,提高产(chan)品质量(liang)(liang)(liang),在工业(ye)生产(chan)过(guo)程(cheng)中需及(ji)时准确(que)测(ce)量(liang)(liang)(liang)和(he)控制。但由于市场上没(mei)有(you)(you)(you)直接测(ce)量(liang)(liang)(liang)晶(jing)浆固(gu)(gu)含(han)量(liang)(liang)(liang)的(de)(de)仪表,因(yin)此无法(fa)实现这一测(ce)量(liang)(liang)(liang)目标,目前行(xing)业(ye)内通(tong)行(xing)的(de)(de)做法(fa)是采用测(ce)量(liang)(liang)(liang)晶(jing)浆密度的(de)(de)方法(fa),利(li)用其与(yu)固(gu)(gu)含(han)量(liang)(liang)(liang)具有(you)(you)(you)一定对应关(guan)系,来间(jian)接实现工艺(yi)过(guo)程(cheng)控制。

在结晶工艺中常见的主要有质量密度差压密度计两种密度测量方法。

质量(liang)密度(du)(du)计(ji)的主(zhu)要优(you)点是(shi)测(ce)量(liang)精(jing)度(du)(du)高,测(ce)量(liang)介质范围广,测(ce)量(liang)结果不受(shou)工艺压力、温度(du)(du)等参(can)数的影响,并且可进行质量(liang)、密度(du)(du)、温度(du)(du)等多参(can)数测(ce)量(liang)。主(zhu)要缺点是(shi):价(jia)格(ge)贵(gui),维修成本高,一(yi)般企业(ye)承受(shou)能力有限。测(ce)量(liang)管(guan)内壁易受(shou)到介质磨损(sun),导致测(ce)量(liang)结果不准(zhun)确或仪表损(sun)坏,测(ce)量(liang)管(guan)易造成堵塞,影响测(ce)量(liang)结果,安装管(guan)道(dao)的振动也会影响测(ce)量(liang)精(jing)度(du)(du)等。

差(cha)压(ya)密度(du)计的主要(yao)(yao)优(you)点(dian)(dian)是(shi)结构(gou)简(jian)单,安装方便,价格相对便宜。主要(yao)(yao)缺点(dian)(dian)是(shi)测(ce)量精度(du)较低,传(chuan)感器膜片(pian)粘上结晶颗(ke)粒以及浆液的流(liu)动都会(hui)导致(zhi)测(ce)量结果不准确(que),管路容(rong)易造(zao)成堵塞而不能正常工作,严(yan)重情况下还会(hui)导致(zhi)停车。

以上两种仪表在测量过程中都存在着一些问题,江苏辽宁宏运科技股份有限公司研发XC-CA超声波密度计因其不仅可直接测量晶浆密度,而且测量精度、产品寿命、管路结构克服了以上两款仪表存在的一些缺点,获得不少结晶工艺技术人员的认可。

以往工况都是通过密度指标控制工艺,其虽与固含量有一定对应关系,但并不完全一致,而密度值并不是影响工艺质量的直接指标,直接指标是晶浆固含量,XC-CA超声波密度计可直接测出晶浆固含量,并可切换质量固含量、体积固含量和密度显示,有效控制工艺进程。

仪(yi)表传(chuan)感(gan)器贴在(zai)管(guan)(guan)道(dao)外壁,与管(guan)(guan)道(dao)介质不发(fa)生直接(jie)接(jie)触,因(yin)此传(chuan)感(gan)器不受介质特性以及(ji)腐蚀性影响(xiang)。直管(guan)(guan)段安装结构,介质在(zai)内部流(liu)动受到(dao)阻力(li)小,因(yin)此摩(mo)擦(ca)力(li)也小,管(guan)(guan)道(dao)不易因(yin)磨损导(dao)致损坏,即使有一些磨损,也不会影响(xiang)到(dao)仪(yi)表的(de)测量(liang)精度。根据工(gong)艺特性不同,仪(yi)表的(de)主管(guan)(guan)段材质可进(jin)行多种选择,满足绝(jue)大(da)多数客户及(ji)工(gong)况要求。仪(yi)表建议安装于(yu)垂(chui)直管(guan)(guan)段(晶浆自(zi)下而(er)上),可安装于(yu)循(xun)环管(guan)(guan)路的(de)旁通管(guan)(guan)上,以便检修及(ji)维护时不影响(xiang)企业正(zheng)常(chang)生产。

仪表测(ce)量时不(bu)受(shou)晶浆气泡影(ying)响,特别是(shi)蒸发(fa)结晶工艺(yi)密度(du)测(ce)量,也是(shi)区别于国外超声波密度(du)计的显著(zhu)特点。

仪表较好的解决了结晶(jing)(jing)工艺晶(jing)(jing)浆固含量(liang)(密(mi)度(du))的测量(liang)与控(kong)制(zhi),因其价格适(shi)中、性能优异的高(gao)性价比(bi),越来越多的获(huo)得客户的垂(chui)青(qing),并将逐渐(jian)取代(dai)原有(you)的密(mi)度(du)测量(liang)方式(shi)。另外,随着该产品的广泛采用,也将改变多年来延用密(mi)度(du)指标的固有(you)习惯,引导市(shi)场(chang)接(jie)受(shou)固含量(liang)指标的工艺过程控(kong)制(zhi)。

 
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