溴代琥珀亚酰胺粉料气固两相流动的研究

溴代琥珀亚酰胺粉料气固两相流动的研究

1粉料气力注意事项在制备硝基二甲酯的溴化反应时，必须将一定量的溴二氯二甲酯粉末并入一定时间内，并均匀添加充满四氯化碳蒸汽的反应罐中。原装置曾经采用螺旋加料器加注溴代琥珀亚酰胺粉料,结果四氯化碳蒸汽与加料器中的粉料接触后,导致粉料吸湿、结块,同时挥发出剧毒的溴,使螺旋加料器无法正常工作。经综合分析,反复探索,我们研制了粉料气力加注系统。该系统将粉料以气固混合物方式注入带压反应罐,避免了四氯化碳蒸汽向加料器里回流的情况;且注入的空气可以通过反应罐的冷凝回流系统排到大气中,对产品的纯度不产生影响;同时,由于实现了四氯化碳蒸汽的冷凝、回收再利用,有效防止了环境污染,保证了粉料气力加注系统安全、稳定地运行。2流化和输粉器工作粉料气力加注系统由料斗、出料阀、粉料流化装置和输粉器组成,系统各部分在PLC的控制下协调工作:(1)通过出料阀的定时启闭,料斗将粉料分批供给流化装置;(2)流化装置由粉腔、气孔板和充气腔组成,充气腔内压缩空气通过气孔板对粉腔里的粉料充气流化,使粉料呈沸腾状态;(3)输粉器采有负压吸入,正压排送的方式工作,将已经流化的粉料吸入,然后以一定的压力注入带压反应罐中。粉料气力加注系统原理如下图所示:3由混合动力注射系统各部分设计3.1流动料斗及料斗壁的确定加料系统的给料部分具有粗略的定量给料功能,为此,料斗的设计应能使贮存的粉料以整体流动的方式流出:(1)消除粉料的不均匀分布、断流、脉动及喷流;(2)使料斗内任何一个水平横截面上的压力比较均匀;(3)物料的离析可保持在最小程度;(4)可保持先进入贮仓的物料先卸出的流动顺序;(5)料斗内不存死角,卸料均匀,粉料流量和料斗内粉料的高度无关;(6)卸出物料的堆密度稳定。设计整体流动料斗时,首先根据每次反应所需装粉量以及场地的限制,决定料斗的形状和外形尺寸。然后确定避免形成稳固的料拱所需的最小出料口尺寸b,以及料斗壁的倾角α。理论上出料口宽度(或直径)b为典型物料块度尺寸的3～6倍,实践中应根据粉料的性质,结合设计人员的经验先初步决定出料口最小尺寸,然后通过实验最终确定。料斗壁的倾角α可由下式确定:α>ϕ+(10°+17°)(1)式中:ϕ—粉料与料斗壁的静磨擦角。物料从料斗中卸出时的流量可按下式计算:W=3600ρAV(t/h)(2)式中:ρ—粉体堆密度,t/m3;A—出料口面积,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—放料系统;g—重力加速度,9.8m2/sR—出料口水力半径,m。根据所计算的物料流量,通过PLC调节料斗出料阀的开启时间,控制每次加入流化腔的粉料的量,以确保粉料流化的正常进行。3.2气孔板的设计粉料流化是粉料能否被稳定输送的关键。流化装置由粉腔、气孔板和充气腔组成:(1)气孔板可选用多层滤网、熔结塑料、或多孔陶瓷板;(2)气孔板必须在其所有表面提供均匀的空气分布,才能使气孔板上的粉料充分流化,为此气孔板的阻力应足够大,以保证每个气孔冒气;(3)气孔板的孔径应小于粉料颗粒直径,以防气孔被堵塞;(4)充气腔提供的气量应与气孔板的阻力相匹配,一方面应防止小气量通过气孔板时出现局部短路现象,另一方面应防止过大气量将粉料吹得过分分散,造成气固混合比下降,影响粉料输送效率。3.3喷射器的选用粉料腐蚀性大,为防止污染,输粉装置可采用负压吸粉,正压排送的工作方式,比如喷射器和粉料隔膜泵等。喷射器无运动部件,工作可靠,但其效率低,排气量大,要求高效率的反应罐冷凝回流系统与之匹配,粉料高速流出喷射器时易产生静电,应将喷射器可靠接地;粉料隔膜泵排气量小,容易与反应罐的冷凝回流系统匹配,但膜片易老化,故障较多,运行费用较高。可根据工厂的实际情况酌情选用适合的输粉器。设计喷射器时,首先根据生产要求的单位时间输粉量和流化装置单位容积内被流体粉末的重量,确定喷射器抽气量Q(Nm3/h)。喷射器喷嘴的空气流量Q(Nm3/h)可通过下式求出:Q0=Q/μ(4)式中:μ—喷射器引射系数;μ=KP0k−1k−P1k−1kP4k−1k−P1k−1k−−−−−−−−−√−1μ=ΚΡ0k-1k-Ρ1k-1kΡ4k-1k-Ρ1k-1k-1k—空气绝热指数;K—修正系数;P0—工作介质压力,绝压;P1—吸气压力,绝压;P4—排气压力,绝压。通过收缩喷管的绝热等熵临界流动公式计算喷嘴喉部直径d0(mm):Q0=0.67α(0.785d2002)P0(5)式中:α—流量系数,取0.7—0.9;P0—工作介质压力,kgf/cm2,绝压。扩散器的喉径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—修正系数,取0.95—1.03,工作压力低时取大值。如果选用粉料隔膜泵输粉,同样应首先确定粉料隔膜泵吸、排气量Q,然后根据