溴代琥珀亞酰胺粉料氣固兩相流動(dòng)的研究

溴代琥珀亞酰胺粉料氣固兩相流動(dòng)的研究

1粉料氣力注意事項(xiàng)在制備硝基二甲酯的溴化反應(yīng)時(shí)，必須將一定量的溴二氯二甲酯粉末并入一定時(shí)間內(nèi)，并均勻添加充滿四氯化碳蒸汽的反應(yīng)罐中。原裝置曾經(jīng)采用螺旋加料器加注溴代琥珀亞酰胺粉料,結(jié)果四氯化碳蒸汽與加料器中的粉料接觸后,導(dǎo)致粉料吸濕、結(jié)塊,同時(shí)揮發(fā)出劇毒的溴,使螺旋加料器無法正常工作。經(jīng)綜合分析,反復(fù)探索,我們研制了粉料氣力加注系統(tǒng)。該系統(tǒng)將粉料以氣固混合物方式注入帶壓反應(yīng)罐,避免了四氯化碳蒸汽向加料器里回流的情況;且注入的空氣可以通過反應(yīng)罐的冷凝回流系統(tǒng)排到大氣中,對(duì)產(chǎn)品的純度不產(chǎn)生影響;同時(shí),由于實(shí)現(xiàn)了四氯化碳蒸汽的冷凝、回收再利用,有效防止了環(huán)境污染,保證了粉料氣力加注系統(tǒng)安全、穩(wěn)定地運(yùn)行。2流化和輸粉器工作粉料氣力加注系統(tǒng)由料斗、出料閥、粉料流化裝置和輸粉器組成,系統(tǒng)各部分在PLC的控制下協(xié)調(diào)工作:(1)通過出料閥的定時(shí)啟閉,料斗將粉料分批供給流化裝置;(2)流化裝置由粉腔、氣孔板和充氣腔組成,充氣腔內(nèi)壓縮空氣通過氣孔板對(duì)粉腔里的粉料充氣流化,使粉料呈沸騰狀態(tài);(3)輸粉器采有負(fù)壓吸入,正壓排送的方式工作,將已經(jīng)流化的粉料吸入,然后以一定的壓力注入帶壓反應(yīng)罐中。粉料氣力加注系統(tǒng)原理如下圖所示:3由混合動(dòng)力注射系統(tǒng)各部分設(shè)計(jì)3.1流動(dòng)料斗及料斗壁的確定加料系統(tǒng)的給料部分具有粗略的定量給料功能,為此,料斗的設(shè)計(jì)應(yīng)能使貯存的粉料以整體流動(dòng)的方式流出:(1)消除粉料的不均勻分布、斷流、脈動(dòng)及噴流;(2)使料斗內(nèi)任何一個(gè)水平橫截面上的壓力比較均勻;(3)物料的離析可保持在最小程度;(4)可保持先進(jìn)入貯倉的物料先卸出的流動(dòng)順序;(5)料斗內(nèi)不存死角,卸料均勻,粉料流量和料斗內(nèi)粉料的高度無關(guān);(6)卸出物料的堆密度穩(wěn)定。設(shè)計(jì)整體流動(dòng)料斗時(shí),首先根據(jù)每次反應(yīng)所需裝粉量以及場地的限制,決定料斗的形狀和外形尺寸。然后確定避免形成穩(wěn)固的料拱所需的最小出料口尺寸b,以及料斗壁的傾角α。理論上出料口寬度(或直徑)b為典型物料塊度尺寸的3～6倍,實(shí)踐中應(yīng)根據(jù)粉料的性質(zhì),結(jié)合設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)先初步?jīng)Q定出料口最小尺寸,然后通過實(shí)驗(yàn)最終確定。料斗壁的傾角α可由下式確定:α>?+(10°+17°)(1)式中:?—粉料與料斗壁的靜磨擦角。物料從料斗中卸出時(shí)的流量可按下式計(jì)算:W=3600ρAV(t/h)(2)式中:ρ—粉體堆密度,t/m3;A—出料口面積,m2;V—物料速度,m/s。又,物料速度按下式估算:V=λ3.2gR?????√(3)V=λ3.2gR(3)式中:λ—放料系統(tǒng);g—重力加速度,9.8m2/sR—出料口水力半徑,m。根據(jù)所計(jì)算的物料流量,通過PLC調(diào)節(jié)料斗出料閥的開啟時(shí)間,控制每次加入流化腔的粉料的量,以確保粉料流化的正常進(jìn)行。3.2氣孔板的設(shè)計(jì)粉料流化是粉料能否被穩(wěn)定輸送的關(guān)鍵。流化裝置由粉腔、氣孔板和充氣腔組成:(1)氣孔板可選用多層濾網(wǎng)、熔結(jié)塑料、或多孔陶瓷板;(2)氣孔板必須在其所有表面提供均勻的空氣分布,才能使氣孔板上的粉料充分流化,為此氣孔板的阻力應(yīng)足夠大,以保證每個(gè)氣孔冒氣;(3)氣孔板的孔徑應(yīng)小于粉料顆粒直徑,以防氣孔被堵塞;(4)充氣腔提供的氣量應(yīng)與氣孔板的阻力相匹配,一方面應(yīng)防止小氣量通過氣孔板時(shí)出現(xiàn)局部短路現(xiàn)象,另一方面應(yīng)防止過大氣量將粉料吹得過分分散,造成氣固混合比下降,影響粉料輸送效率。3.3噴射器的選用粉料腐蝕性大,為防止污染,輸粉裝置可采用負(fù)壓吸粉,正壓排送的工作方式,比如噴射器和粉料隔膜泵等。噴射器無運(yùn)動(dòng)部件,工作可靠,但其效率低,排氣量大,要求高效率的反應(yīng)罐冷凝回流系統(tǒng)與之匹配,粉料高速流出噴射器時(shí)易產(chǎn)生靜電,應(yīng)將噴射器可靠接地;粉料隔膜泵排氣量小,容易與反應(yīng)罐的冷凝回流系統(tǒng)匹配,但膜片易老化,故障較多,運(yùn)行費(fèi)用較高?？筛鶕?jù)工廠的實(shí)際情況酌情選用適合的輸粉器。設(shè)計(jì)噴射器時(shí),首先根據(jù)生產(chǎn)要求的單位時(shí)間輸粉量和流化裝置單位容積內(nèi)被流體粉末的重量,確定噴射器抽氣量Q(Nm3/h)。噴射器噴嘴的空氣流量Q(Nm3/h)可通過下式求出:Q0=Q/μ(4)式中:μ—噴射器引射系數(shù);μ=KP0k?1k?P1k?1kP4k?1k?P1k?1k?????????√?1μ=ΚΡ0k-1k-Ρ1k-1kΡ4k-1k-Ρ1k-1k-1k—空氣絕熱指數(shù);K—修正系數(shù);P0—工作介質(zhì)壓力,絕壓;P1—吸氣壓力,絕壓;P4—排氣壓力,絕壓。通過收縮噴管的絕熱等熵臨界流動(dòng)公式計(jì)算噴嘴喉部直徑d0(mm):Q0=0.67α(0.785d2002)P0(5)式中:α—流量系數(shù),取0.7—0.9;P0—工作介質(zhì)壓力,kgf/cm2,絕壓。擴(kuò)散器的喉徑d3(mm)可按下式估算:d3=d0(1+μ)(P0P4)β??????????√(6)d3=d0(1+μ)(Ρ0Ρ4)β(6)式中:β—修正系數(shù),取0.95—1.03,工作壓力低時(shí)取大值。如果選用粉料隔膜泵輸粉,同樣應(yīng)首先確定粉料隔膜泵吸、排氣量Q,然后根據(jù)