100多年前,研究者就已經(jīng)認(rèn)識(shí)到了超臨界流體中析出固體微粒的現(xiàn)象。但將超臨界流體作為一種超細(xì)粉體的制備手段進(jìn)行研究,只是近10年來的事。Krukonis首次報(bào)道了這方面的工作,并借此說明了利用超臨界流體制備超細(xì)粉體。利用超臨界流體制備超細(xì)粉體的較大優(yōu)點(diǎn)是產(chǎn)品的純度高,幾何形狀均勻,尺寸分布范圍窄;制造工藝簡單,操作溫度較低,適用材料范圍廣。目前,對(duì)超臨界流體中形成超細(xì)粉體機(jī)理的認(rèn)識(shí)及工藝研究尚處在起步階段。其中超臨界溶液的快速膨脹法,被認(rèn)為是較具發(fā)展?jié)摿Φ姆椒ㄖ,本研究利用此法成功地制備了聚乙烯超?xì)粉體,并介紹了該法的基本原理,及聚乙烯超臨界噴霧機(jī)理及粒子形貌的影響因素及機(jī)理研究,確定了較佳工藝參數(shù)及操作條件。
工藝流程
系統(tǒng)流程為:物料定量地加入雙螺桿擠壓機(jī),在擠壓機(jī)一段將物料熔融成130°左右粘彈態(tài);推動(dòng)物料繼續(xù)向前流動(dòng),在擠壓機(jī)的第二段,通過高壓泵,定量地加入相同溫度下的超臨界二氧化碳;然后將聚乙烯融體與超臨界二氧化碳溫度保持恒定,溶成均相。流體流入高壓泵,加壓至一定壓力,高壓流體在噴霧塔內(nèi),通過噴嘴噴成極細(xì)的霧滴;這時(shí)流體高速泄壓,超臨界二氧化碳膨脹成低密度的氣體,溶解度急劇減小,聚乙烯微粒析出。液滴被高速氣流及膨脹氣體粉碎。由于溫度下降,聚乙烯冷凝成固態(tài)粒子,在內(nèi)聚力作用下形成球形。噴霧過程中塔內(nèi)通入二氧化碳進(jìn)行惰性氣體保護(hù)?刂茋婌F塔內(nèi)溫度在聚合物固化溫度之下、超臨界分流體沸點(diǎn)之上的區(qū)間內(nèi),大顆粒聚乙烯沉降于塔底,絕大多數(shù)粉末隨氣體進(jìn)入分級(jí)機(jī)及除塵器,得到符合要求的成品粉末。將超臨界溶劑二氧化碳排空。產(chǎn)品粒徑分布窄,表面有光澤,比密度大。
3 干燥塔工作機(jī)理研究
3.1超臨界噴霧霧化條件
由于液滴自噴嘴向下噴射,塔內(nèi)氣流上行,為逆流式干燥。為分析問題方便,噴霧條件要求滿足:
(1)塔的直徑相對(duì)于噴嘴足夠大,聚乙烯蠟霧化流為自由射流;
。2)噴嘴出口處載氣和液滴具有相同的初速度u0;
。3)初始液滴大小均勻分布;
。4)塔內(nèi)溫度自塔頂至噴嘴,從周邊至中心均勻升高,而在噴嘴附近溫度較高;
。5)塔內(nèi)為微負(fù)壓操作,自噴嘴至霧滴冷凝區(qū)域壓力穩(wěn)定,無渦流形成。
4?超臨界聚乙烯粒子形貌變化機(jī)理
液滴自噴嘴噴射到塔內(nèi)的下行氣流中,液相與氣相存在著速度差,導(dǎo)致液滴表面存在曳力。若粒子的表面張力無法抵抗曳力時(shí),則會(huì)發(fā)生液滴變形乃至破裂。由于液滴在飛行過程同時(shí)發(fā)生熱交換而冷卻,破碎及變形的霧滴逐漸接近凝固溫度成為固體,形貌被固定。曳力與表面張力的相對(duì)大小,可用韋伯準(zhǔn)數(shù)We=PU2d/2σ來描述,當(dāng)Oh=U/(deσ)1/2<0.1時(shí),粒子變形到破碎的轉(zhuǎn)變僅為We函數(shù)。由此能得到一個(gè)臨界值:We*=1.1,We<We*時(shí),離子不發(fā)生變形,當(dāng)We≥We*時(shí),粒子將發(fā)生變形直至破碎。
5 超臨界聚乙烯粒子分析
5.1 超臨界聚乙烯粒子受力分析
假設(shè)氣體對(duì)物料粒子的曳力僅決定于它們之間的相對(duì)速度,則霧滴粒子在塔內(nèi)受到下行風(fēng)與重力的聯(lián)合作用力為:
F=ζPAω(V1-V2)/2+G?
粒子的加速度:
a=F/m
粒子在該點(diǎn)的速度:
ui=u0+ati
由韋伯準(zhǔn)數(shù)We分析可知,由于力F方向與速度u0方向相反,霧滴只有在離開噴嘴時(shí)速度較大,此時(shí)具有較大的韋伯準(zhǔn)數(shù)Wemax。霧滴的破碎和變形即在此段發(fā)生;具有較大粒徑的霧滴容易破碎和變形。當(dāng)d小到一定程度時(shí),粒徑將保持固定,不再碎裂和變形;對(duì)熔體來講,表面張力σ是溫度的函數(shù),當(dāng)溫度降到熔點(diǎn)以下,霧滴失去破碎和恢復(fù)球形的能力。
5.2粒徑分析
干燥過程蠟粉顆粒的形狀,與霧滴在霧化過程如何形成以及通過超臨界噴霧干燥如何變成顆粒的形狀有關(guān),我們研制的這套裝置由于微粉蠟在超臨界噴霧過程中霧化機(jī)理的復(fù)雜性及霧滴在干燥時(shí)的變形,及經(jīng)受各種不同方式的形狀改變,使噴霧干燥制品中的顆粒有光澤并接近球形顆粒,為較規(guī)則形狀,粒徑大小及分布見圖1,達(dá)到了國外同類產(chǎn)品指標(biāo),而非超臨界制品的粉體顆粒欠光澤,形狀不規(guī)則,粒徑大小及分布見圖2。
6?結(jié)論
、挪捎贸R界CO2快速膨脹技術(shù)可生產(chǎn)出粒徑為20μm以下和5μm以下兩系列聚乙烯蠟微粉產(chǎn)品。
、撇捎眠@套裝置可使塔的工作效率提高。
、谦@得超臨界優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品需要滿足的條件:
、俪跛俣萿0愈大愈好;
、趶膰娮靽姵龅撵F滴呈液態(tài)飛行的時(shí)間愈長愈好,為此應(yīng)提高這一段行程的區(qū)域溫度。
、忍岣邍娮靽姵鰠^(qū)域溫度的途徑:
、偬岣邍娙胨䞍(nèi)的物料溫度以及提高壓縮空氣溫度,以帶入塔內(nèi)更多一些熱量。
②降低下行氣流的流速,直至靜止,以降低此區(qū)域的熱交換強(qiáng)度。
綜上所述,我們?cè)诰垡蚁┏R界流體物化的實(shí)際設(shè)備操作中采取了關(guān)閉塔上進(jìn)風(fēng)口,開啟塔下行風(fēng)以滿足冷卻及輸送物料的要求。經(jīng)過實(shí)踐證明,超臨界流體噴霧干燥技術(shù)制備的粉體超細(xì)顆粒光澤度好,形狀規(guī)則,應(yīng)用效果良好。所以這些年的研究工作絕對(duì)是成就非凡,我們想要的就是這樣的結(jié)果, 回顧干燥設(shè)備的發(fā)展史和干燥技術(shù)知識(shí)介紹 干燥技術(shù)的特點(diǎn)是什么呢?現(xiàn)代干燥技術(shù)發(fā)展史和形成的原因是如何的呢?今天日宏佳爾特粉體設(shè)備有限公司就為大家來介紹一下吧: 干燥技術(shù)有很寬的服務(wù)領(lǐng)域。面對(duì)眾多的產(chǎn)業(yè)、理化性質(zhì)各不相同的物料、產(chǎn)品質(zhì)量及其他方 在粉碎過程中施加于固體的外力有壓軋、剪斷、沖擊、研磨四種。壓軋主要用在粗、中碎,適用于硬質(zhì)料和大塊料的破碎;剪斷主要用在細(xì)碎,適于韌性物料的粉碎;沖擊主要用在中碎、細(xì)磨、超細(xì)磨,適于脆性物料的粉碎;研磨主要在細(xì)磨、超細(xì)磨,適于小塊及細(xì)顆粒的粉碎。 在飼料、肥料、燃料、糧油等行香蘭素沸騰干燥機(jī)是由空氣過濾器、沸騰床主機(jī)、旋風(fēng)分離器、布袋除塵器、高壓離心通風(fēng)機(jī)、操作臺(tái)組成。由于干燥物料的性質(zhì)不同,配套除塵設(shè)備時(shí),可按需要考慮,可同時(shí)選擇旋風(fēng)分離器、布袋除塵器,也可選擇其中一種。一般來說,比重較大的沖劑及顆粒物料干燥只需選擇旋風(fēng)分離器。比重較輕的小顆粒狀和粉狀物料需配套布袋除 擠壓造粒機(jī)的使用過程一般故障排除方法 擠壓造粒機(jī)的發(fā)明和使用很大程度的方便了造粒行業(yè),由于擠壓造粒機(jī)組集機(jī)、電、儀高度一體化,自動(dòng)化控制水平高。在實(shí)際運(yùn)行中會(huì)出現(xiàn)較多難以診斷的故障,導(dǎo)致處理時(shí)間過長,從而影響整套聚丙烯裝置的正常運(yùn)行,大大地降低了生產(chǎn)經(jīng) 沸騰干燥機(jī)的溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)采用原儀表和繼電器控制。為了確保設(shè)備性能穩(wěn)定,應(yīng)如何解決這類問題? 一、改善熱能利用。 沸騰干燥機(jī)形式上是空氣對(duì)流干燥設(shè)備,但能源消耗大,設(shè)備密封不足,采取措施可達(dá)到良好的節(jié)能效果。1.加強(qiáng)設(shè)備的密封效果。沸騰干燥機(jī)原有料斗與
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