有机硅粉气力输送系统模块设计与研究pdf

  有机硅粉气力输送系统模块设计与研究 夏明，许晓东，鲁舳勤 合肥水泥研究设计院 ￡管＆*＆7扼要☆《：**＆硅精≈^*连*Tt“提高产量、降低管{*#十#％降#n目∞。 关键目：有机硅#： 气∞#《；t＆t* 有机硅粉气力输送系统是为有机硅甲基单体合 切割时易碎裂。常温下不括泼，高温下与氧、氮、硫 成装置配套输送硅粉；将破碎后的硅块输送到立式 等反应。高温熔融状态下，具有较大的化学活泼性． 003一一0008 磨．磨碎后的硅粉在负压(一0 MPa)能与几乎任何材料作用。具有半导体性质，是极为 作用下．通过气流提升至希袋过滤器，最后经过筛 重要的优良半导体材料。颚式破碎机破碎的硅块具 粉．将合格硅粉(平均粒径为50一110“m)送人成品有无规则的形状和随机尺寸分布，其线性尺寸最小 仓，粗粉返回立式磨，经气力输送到甲基单体台成车 为6mm，最大为100衄，再经立式磨研磨后硅粉尺 间。 寸分布见表1。 有机硅粉破碎加工车同与甲基单体合成车问在 裹1纂毽栅气力输送$垃牲径分布 空问布置上有一定的距离．气力输送系统具有工艺 布置灵活、输送磨损小、易于实现自动化控制等优点 而大范围的应用于硅粉输进工艺。随技术的进步，对 高输送量、低耗气量和绿色环保提出了更高的要求。 圈 墨—■墨 1有机硅粉的物性分析 ■E露 目●■雹 11硅的化学性质 卫 曩■皿 硅一般呈四价状态，其正电性较金属低．在某些 硅化合物中硅呈阴离子状态．硅的许多化合物及在许 壹雹曼 苍晨囊，曩勇 多化学反应中的行为与磷很相似。硅板易与卤素化 台．生成SiX。型的化台物，硅在红热温度下与氧反应 2硅粉气力输送系统的介绍 生成SiO：，在I∞0℃以上与氟反应，生成氮化硅。 晶体硅的化学性质很不活泼，在常温下很稳定， 21气力输送系统介绍 不溶于所有的酸(包括氢氟酸在内)。但能溶于 硅粉气力输送系统考虑到辅送过程中防爆等因 素．采用氨气作为辖送气源。输送系统以氯气振作 HNOj-HF的混合溶液中，硅和烧碱反应则生成偏硅 酸钠和氢。硅在高温下．化学活泼性大幅度提升。硅和 为动力源对硅粉进行管道密封式输送。以能承受压力的容器 熔融的金属如№、“、Fe、N：等化合形成硅化物。 作为发送器．结舍差压式发送器和推送式发送器的 1 2硅的物理性质 特点，根据硅粉的物性设计合理的DB型仓式气力 硅有结晶型和无定型两种．结晶硅是一种有灰 输送系，该泵输送时气体分上中下三路分别进入泵 色金属光泽的晶体，与金剐石具有类似的晶格，性质 内和底部克气装置瀛化，经底部充气装置输送物料， 硬而脆，有微弱的导电性．属于半导体，硅的固有物 随着输送的进行，顶部气体逐渐转化为静压能压送 32—2 理性质。密度2 34∥m’，熔点1410℃。沸 物料，中、底部气体转化为动压能，压缩气源提供的 点2355℃。硬度介于锗和石英之间．室温下质脆， 压力一般在05～080MPa，经过仓式泵转化为动 化工设备 压能及静压能(见图1)。 ”u d收尘崭—9—～ ’f弋Z— q耻气动阀门计止回阔 T *手动阀门怜守针熟 9。压勇霾鼢乎瓤阀 中间仓 —攫卜气控阀门 古排污口 形，， - 物料流向 r]上尸 气源管路 f j4热b ≥， 收尘管路 国 用户氰气气源 T 八 合成车间 ＼ ———～●一—唠年{牛 。收卜一 ／ ：_{储气罐卜一 通 U 图1 硅粉气力输送工艺流程图 硅粉在管道中以集团流或栓状流运动为主，输 部充气装置处有AVl压缩气体与Am。的流态化物料 送后期形成快速的沙丘状移动。正常输送时，输送 混合，物料获得气流的速度而运动，由于速度差的存 压力一般在0．25—0．30MPa范围内变化，整个输送 在，AV。气体与Am，物料之间距离不断增大而失去 过程呈梯形线变化。 能量的传递，Am。物料在此时刻达到最大速度‰ 2．2仓式气力输送泵工作流程 (m／s)可近似取： 以自动运行为例。当微机控制柜发出输送信 秽。2秽。一△t7 号，仓式泵排气阀、进料阀打开，装料开始，当达到设 随着输送距离的增加最大速度％立刻消失，气 s， 流速度夥。不断增大，物料速度不断减小(见图2)。 定重量时，排气阀、进料阀自动关闭；延时8～10 流化阀、输送阀打开，输送开始；当泵内输送压力低 v(m／s) 于设定压力时，控制柜发出信号输送阀、流化阀关 闭，延迟4—6s排气阀、进料阀打开，输送完成。下 一循环开始。 仓式气力输送泵体上安装称重传感系统，可调 整每次输送量的大小，也是衡量每泵输送量多少的 标准，同时可检测泵内物料在输送过程中重量变化 O 情况。让输送过程中的每一个细节皆在掌握中。 图2△K气体与最大速度的关系 泵体上装有压力变送器，随时检测泵内输送压 力变动情况。当泵内压力高于设定压力时，自动报 v(m／s) 警，系统停止该泵输送；当泵内压力小于设定压力 时，中控默认该次输送完成，停止输送。 3有机硅粉气力输送系统的研究与设计 3．1气力输送机理 在气力输送过程中，被输送物料的运动速度比 0 “s) 气流速度小，两者存在速度差。物料通过对气流产 图3连续气体与稳定速度的关系 生阻力而获得速度，这是物料运动的动力。 随后，△屹气体向Am。物料发生能量的传递，从 若输送质量为肘的物料需体积y的压缩气体， 而为物料的继续运动提供能量。物料在管道中由最 AV=V，同 假设连续气体y有n个AV组成，则lira 大速度秽。变为稳定速度移。(见图3)，若△屹气体与 Am。物料不能及时的能量交换，物料的运动速度下 理，质量肘的物料有limAm=M。在气力输送泵底 ·化工设备· 《69 降直至沉积在管道中，严重时出现管道堵塞。 是按经验公式得出的。以确定每段管道的压力坡降 t／m3～1．3 有机硅粉容重一般在1．1 t／m3，机 值(按每100In的压力降△P)。 械破碎后的有机硅粉颗粒棱角多且具有一定的硬 L：筚×100 度，形状呈无规则状且粒径分布不均，对气力输送影 式中 卜管道长度；l 响较大，属于低存气性、高透气性物料，高速运动的 △P_每100in的压力降； 硅粉对管道的磨损严重。气力输送系统应及时有效 的降低风速尤为关键。 i——压力坡降。 3．2变径输料管道的设计 依次类推可得出各段管道的长度。 在气力输送过程中，随着输送距离的延长，管道 其次变径点的选择还要根据现场的工艺情况， 内气体膨胀。根据流体质量守恒原理： 按照管道的布置和走向做调整，最终确定合理的 变径点。 Pl秽lAl2p2影2A2 得出： 正确地选择管径和变径点关系着气力输送系统 pl竹D；PlD： 的优化设计；变径和管径配置直接影响到输送气流 V2副1 P磊2面刨1订上，2 p12u； 速度。合理的选择可达到提高输送量、降低管道磨 式中A。、A：——管道初端，尾端截面积； 损和减小输送电耗低的目的。 P。p：——管道初端，尾端流体密度； 4应用实例 t，。、秽：——管道初端，尾端的流速。 若输料管道初端、尾端管径相同时，即D。=D： 2001年星成化工江西有机硅厂50kt／a有机硅 时，气力输送管道初端压力高，气体密度大，输送到 技改项目中，由合肥水泥研究设计院设计有机硅粉 尾端压力降低，气体密度减小，管道的气流速度则越 气力输送系统。其输送距离为200in，输送量为22 来越大，在较短时间内血形成最大。因此，采用分 t／h。系统运行至今，各项技术经济指标达到设计要 段变径输送管，变径后的风速降低幅度与管径几何 求，氮气消耗经实测考核小于20m3／t硅粉，远低于 m3／t硅粉。 比的平方成正比，扩大管径是一种行之有效的管道 设计消耗指标50 kt／a 降速方法之一。 2008年山西三佳化工新材料有限公司60 根据物料的特性和不同的输送距离，管道如何 有机硅单体工程中，合肥院设计的有机硅粉气力输 变径以及变径点的选择是两个核心问题。对硅粉气 送系统投产运行。该系统输送水平距离170m，垂 力输送系统输料管道，一般可选择l一2次变径，管 直高度28Ill，输送量大于15t／h。系统运作状况达 ni3／t 径自进料端至出料端逐渐增大。当输送管道末速％ 到设计的基本要求，氮气消耗小于设计消耗指标30 确定后，根据气源供风量可确定管道的管径_D。该 硅粉。节省大量氮气消耗，以此来降低硅粉输送成本。 段管道的初速依据硅粉的输送特性设定最低允许的 5结束语 初速夥。。稳定输送段压力损失为最小时的气流速度 的确定是管径选择的基础数据(见图4，横坐标为气 耗气量少、管道磨损小是有机硅粉气力输送系 流速度，纵坐标为压力损失)。 统是发展的趋势。根据不同工艺情况优化设计，结 合理论研究和实践经验，不断的提高气力输送系统的

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