喷雾流化床中颗粒聚团特性研究文献综述

 2022-10-24 09:10

文献综述(或调研报告):

  1. 关于喷雾流化床造粒的模型研究

喷雾流化床造粒过程中,颗粒有两种长大方式:一种是包衣长大;另一种是团聚长大。包衣长大,也称层式生长,是通过料液喷雾在母粒周围反复涂层,以晶核为中心,干燥后使颗粒增大,最终颗粒是以原始颗粒为基本粒子,形状与原始粒子相近。按照这种机理成粒,生长速度较慢,成长稳定均一,溶解速率慢,但机械性能好。团聚长大方式是由两个或两个以上的粒子通过粘合剂形成“液桥”,团聚在一起形成一个大粒子,被粘合剂浸润的粒子与其周围粒子发生碰撞,粘附在一起,颗粒间通过“固桥”连接在一起形成大颗粒。按此机理成粒,生长速度快,比表面积大,溶解性好;但粒度不均匀,形状不规则,机械特性差。

Ennis[1]提出了用颗粒的粘性斯托克斯数Stv判断颗粒生长机理的准则,从微观上分析了造粒过程中的力平衡。当颗粒相对运动动能全部消耗在粘性碰撞中时,可求得临界Stvc数。造粒过程可以分为三个区域:①粘性Stv数远小于临界Stvc,即Stv/Stvc→0,这种情况一般发生在晶种直径10mu;m数量级或更小,颗粒碰撞即聚在一起。②当颗粒不断长大,其最大值与临界Stvc相等,Stmax/ Stvc→1,为造粒的惯性区。颗粒的动能和粘合剂都影响颗粒聚团的速率。③当颗粒继续长大,其平均Stv与Stvc相等时,Stv/ Stvc→1,为造粒的分层生长区。对于Stvlt;Stvc的局部区域内,颗粒团聚生长;Stvgt;Stvc的局部区域内,团聚颗粒被破碎,两者达到一稳定的动态平衡,存在颗粒生长极限,颗粒只有分层生长。

姚礼炳[2]设计了实验装置进行实验室规模的流化造粒,在别人试验的基础上,研究了流化造粒的间歇操作、半连续操作、连续操作过程的颗粒长大动力学。在回归尿素、荧光增白剂、乳酸钙三种物料流化造粒实验数据时,发现床层颗粒的长大基本是按涂布方式进行,并提出了半经验公式:

式中,、分别为操作时间t=0和t=tau;时的平均粒径

为床层颗粒的平均停留时间

K为颗粒的长大速率常数

该公式中,K值必须经过实验确定,并且它与料液的组成、流化速度与温度、返料粒度与返料比、物料停留时间与产量、流化床的结构、雾化器的结构及安装位置等条件有关。此半经验式不考虑颗粒长大的具体过程,不能反映颗粒以何种成长机理长大。

齐涛[3]等人对底部进料流化床喷雾造粒器内尿素造粒过程进行了研究,实验采用间歇式操作,没有晶种进料和产品出料。作出如下假设:床层内颗粒是球形的,液体均匀分布在整个颗粒表面,忽略流化床中形成的细颗粒,总结得出流化床中球形颗粒的体积增长公式为:

其中为颗粒的平均直径;为料液质量流率;为雾化料液的溶质含量,y为覆盖在颗粒上的溶质质量占喷入床层内溶质质量的比率;为颗粒的密度;为床层内颗粒总表面积;t为时间;为晶种初始平均直径。由公式可知,、、和是影响颗粒粒径增长的主要因素。值的影响因素很多,如床层温度和湿度、进料方式、雾化液滴的平均直径及其分布、过剩流化气速等。决定于晶种的质量和平均直径、颗粒粒径增长速率等。该公式只适用于颗粒层式生长机理。

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