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蒸发结晶工艺晶浆密度测量新型仪表----- 超声波固含量在线检测仪
2020-11-12
  

结晶(jing)(jing)工艺是(shi)在化工、食品、医药等行业被广泛应(ying)用的(de)生产过(guo)(guo)程(cheng),一般分为(wei)蒸发结晶(jing)(jing)和降温(wen)结晶(jing)(jing)两种(zhong)类型。蒸发结晶(jing)(jing)是(shi)以蒸发溶剂的(de)方(fang)式(shi)获(huo)得(de)(de)过(guo)(guo)饱(bao)和溶液,并析出晶(jing)(jing)体的(de)过(guo)(guo)程(cheng);降温(wen)结晶(jing)(jing)是(shi)以降低(di)温(wen)度(du)的(de)方(fang)式(shi)获(huo)得(de)(de)过(guo)(guo)饱(bao)和溶液,并析出晶(jing)(jing)体的(de)过(guo)(guo)程(cheng);溶解度(du)对温(wen)度(du)不敏感(gan)的(de)溶质(zhi)应(ying)选用前者,对温(wen)度(du)敏感(gan)的(de)溶质(zhi)可选择后者。


生(sheng)产过程中(zhong),结出颗粒大且粒度分布均匀的(de)晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)体是(shi)所有结晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)工艺(yi)的(de)设计目标(biao),晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)浆的(de)过饱(bao)和度是(shi)晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)核形(xing)成(cheng)和晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)体成(cheng)长(zhang)的(de)主(zhu)要推动力,直接(jie)影响(xiang)着生(sheng)产效率和产品质量。过饱(bao)和度越大,晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)体成(cheng)长(zhang)速率越快,生(sheng)产效率越高,但(dan)若过大,超过介稳区(qu)极(ji)限(xian),则(ze)会自发生(sheng)成(cheng)大量细小(xiao)晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)核,影响(xiang)晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)体粒度和分布。因此必须准(zhun)确控(kong)制晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)浆的(de)过饱(bao)和度,保证(zheng)晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)体成(cheng)长(zhang)速率的(de)同(tong)时(shi),抑制晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)核形(xing)成(cheng)速率。


我们知道,晶(jing)浆(jiang)过饱(bao)和度大小(xiao)(xiao)取(qu)决于(yu)其(qi)产(chan)生(sheng)速(su)率和消(xiao)耗速(su)率的(de)(de)动态平(ping)衡(heng),在(zai)此过程(cheng)中,晶(jing)浆(jiang)的(de)(de)固含(han)量(liang)在(zai)其(qi)中有着重(zhong)要的(de)(de)影响:固含(han)量(liang)过低,设(she)备(bei)(bei)内晶(jing)体(ti)(ti)总表(biao)面积小(xiao)(xiao),造成过饱(bao)和度消(xiao)除的(de)(de)慢而越过介稳区,成核(he)占优势,导致(zhi)自发生(sheng)成大量(liang)细小(xiao)(xiao)晶(jing)核(he),降低产(chan)品(pin)质(zhi)量(liang);固含(han)量(liang)较高(gao),设(she)备(bei)(bei)内晶(jing)体(ti)(ti)有足够的(de)(de)结(jie)晶(jing)表(biao)面积,有效保证晶(jing)浆(jiang)过饱(bao)和度在(zai)介稳区内,生(sheng)长占优势,减少晶(jing)核(he)产(chan)生(sheng),有利于(yu)晶(jing)体(ti)(ti)长大;但如果固含(han)量(liang)过高(gao),则(ze)会(hui)加大晶(jing)体(ti)(ti)之(zhi)间(jian)的(de)(de)碰撞机会(hui),加剧晶(jing)体(ti)(ti)与管(guan)路、器壁及搅拌叶(ye)轮之(zhi)间(jian)的(de)(de)摩擦(ca),导致(zhi)晶(jing)体(ti)(ti)破裂并(bing)产(chan)生(sheng)过量(liang)二次晶(jing)核(he);


因(yin)此,合适的(de)(de)固(gu)含量(liang)(liang)可有(you)(you)效减少(shao)晶体(ti)自发成(cheng)核及二次成(cheng)核机率,并有(you)(you)效促进晶体(ti)长大,提(ti)高产品质量(liang)(liang),在工业(ye)生产过程(cheng)中需及时准(zhun)确测量(liang)(liang)和控(kong)制(zhi)。但由于市场上没有(you)(you)直接(jie)测量(liang)(liang)晶浆固(gu)含量(liang)(liang)的(de)(de)仪表(biao),因(yin)此无法(fa)实现这一测量(liang)(liang)目标(biao),目前行(xing)业(ye)内通行(xing)的(de)(de)做法(fa)是采用(yong)测量(liang)(liang)晶浆密度的(de)(de)方法(fa),利用(yong)其与固(gu)含量(liang)(liang)具有(you)(you)一定(ding)对(dui)应关系,来间接(jie)实现工艺过程(cheng)控(kong)制(zhi)。


在(zai)结晶(jing)工艺中常见的主要有质量流(liu)量计和差压密(mi)度计两种密(mi)度测(ce)量方法:


质(zhi)量(liang)(liang)流量(liang)(liang)计的主要优点是测(ce)(ce)量(liang)(liang)精度高(gao),测(ce)(ce)量(liang)(liang)介(jie)质(zhi)范围广,测(ce)(ce)量(liang)(liang)结果(guo)(guo)不(bu)受工艺压力、温度等(deng)参数的影(ying)(ying)响(xiang)(xiang),并且可进行质(zhi)量(liang)(liang)、密度、温度等(deng)多参数测(ce)(ce)量(liang)(liang)。主要缺点是:价(jia)格(ge)贵(gui),维(wei)修成本高(gao),一(yi)般企业承受能力有限;测(ce)(ce)量(liang)(liang)管内壁易(yi)受到(dao)介(jie)质(zhi)磨损,导致测(ce)(ce)量(liang)(liang)结果(guo)(guo)不(bu)准确或仪(yi)表损坏(huai);测(ce)(ce)量(liang)(liang)管易(yi)造成堵(du)塞,影(ying)(ying)响(xiang)(xiang)测(ce)(ce)量(liang)(liang)结果(guo)(guo);安装管道的振(zhen)动也(ye)会影(ying)(ying)响(xiang)(xiang)测(ce)(ce)量(liang)(liang)精度等(deng)。


差压密度计的主(zhu)要优(you)点是(shi)结(jie)构(gou)简单,安装(zhuang)方便,价格(ge)相对便宜。主(zhu)要缺点是(shi)测(ce)量精(jing)度较低;传(chuan)感器(qi)膜片粘上结(jie)晶颗粒以及浆液(ye)的流动都会导致测(ce)量结(jie)果不准确;管路容易造成堵塞(sai)而不能正常(chang)工(gong)作,严重情况下(xia)还会导致停(ting)车。


但以(yi)上(shang)(shang)两(liang)种(zhong)仪表在测量过程中都存在着一些问(wen)题,只是苦于没(mei)有(you)更好解(jie)决方(fang)案,导致(zhi)目前很多场合还在采用这两(liang)种(zhong)方(fang)式。由(you)江苏辽宁宏运科技有(you)限(xian)公司(si)研发的一款(kuan)超声波固含量在线检测仪(如下(xia)图),因其不仅(jin)可直接测量晶(jing)浆固含量,而且测量精度、产品寿命、管(guan)路结(jie)构(gou)克服了以(yi)上(shang)(shang)两(liang)款(kuan)仪表存在的一些缺点,获(huo)得不少结(jie)晶(jing)工艺(yi)技术人员(yuan)的认可。


一、测量原理:


该(gai)产品采用了(le)超(chao)(chao)声(sheng)波检测(ce)技(ji)术,通过发(fa)射探头发(fa)射一(yi)定(ding)频率和(he)强度的超(chao)(chao)声(sheng)波并(bing)由(you)接(jie)收探头接(jie)收,由(you)于浆(jiang)液中(zhong)的晶(jing)(jing)体(ti)颗粒(li)对超(chao)(chao)声(sheng)波具有吸收和(he)散射作用,导致超(chao)(chao)声(sheng)波信号(hao)发(fa)生一(yi)定(ding)程度衰(shuai)减,而衰(shuai)减程度与浆(jiang)液中(zhong)晶(jing)(jing)体(ti)颗粒(li)的浓度、粒(li)度呈(cheng)一(yi)定(ding)的线(xian)性关(guan)系。通过接(jie)收到(dao)衰(shuai)减后超(chao)(chao)声(sheng)波信号(hao)的幅值,并(bing)依据建立的数(shu)学模型计算出晶(jing)(jing)浆(jiang)的固(gu)含(han)量。

工作原理

二(er)、技术参数(shu):

三、产品特(te)点与应(ying)用:


1、直(zhi)接(jie)(jie)测量(liang)晶浆固含(han)(han)量(liang)。以往工况都是通过密(mi)度(du)指标(biao)控制工艺(yi),其虽与固含(han)(han)量(liang)有一定(ding)对应关(guan)系,但并(bing)不(bu)完全一致,而(er)密(mi)度(du)值(zhi)并(bing)不(bu)是影(ying)响工艺(yi)质量(liang)的(de)直(zhi)接(jie)(jie)指标(biao),直(zhi)接(jie)(jie)指标(biao)是晶浆固含(han)(han)量(liang),该产品可直(zhi)接(jie)(jie)测出晶浆固含(han)(han)量(liang),有效控制工艺(yi)进程;

2、非接(jie)触式测量。该产品传(chuan)(chuan)感器贴在管道(dao)外壁,与管道(dao)介(jie)质之间隔着(zhe)透声玻璃,不发生(sheng)直接(jie)接(jie)触,因此传(chuan)(chuan)感器不受介(jie)质特性(xing)以及腐(fu)蚀性(xing)影响;

3、产品管段为直管段,介质在内部流动(dong)受(shou)到阻(zu)力小(xiao),因此摩(mo)擦力也(ye)小(xiao),管道不易因磨(mo)损(sun)(sun)导致损(sun)(sun)坏,即使有一些(xie)磨(mo)损(sun)(sun),也(ye)不会(hui)影响到仪(yi)表的(de)测量精度;

4、多(duo)(duo)种(zhong)材质选择。根据工艺特性(xing)不(bu)同,仪表(biao)的主管段(duan)材质可(ke)进(jin)行多(duo)(duo)种(zhong)选择,满足(zu)绝(jue)大多(duo)(duo)数客户(hu)及工况要求(qiu);

5、该仪表安(an)装(zhuang)于(yu)垂直管(guan)段(晶(jing)浆自(zi)下(xia)而上(shang)),可安(an)装(zhuang)于(yu)循环管(guan)路的旁通管(guan)上(shang),以便检修及维(wei)护时不(bu)影响企业(ye)正常生产(chan)。

安装方式


四(si)、总结:

该(gai)产品(pin)较好的(de)(de)解决了结晶工艺晶浆固含量(liang)的(de)(de)测量(liang)与控制(zhi)(zhi),因(yin)其价格(ge)适中、性能优(you)异(yi)的(de)(de)高(gao)性价比,越来越多的(de)(de)获得蒸发结晶行业的(de)(de)垂青,并将逐渐取代原有的(de)(de)密(mi)度测量(liang)方式。另外,随着该(gai)产品(pin)的(de)(de)广泛(fan)采用,也将改变多年来延(yan)用密(mi)度指标的(de)(de)固有习惯(guan),引(yin)导市场接受固含量(liang)指标的(de)(de)工艺过程控制(zhi)(zhi)。


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