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CPE干燥工藝與技術的研究


輥式破碎機 何 勇(安徽省化工研究院 , 安徽合肥 230041)

摘反擊式破碎機器要:2002年,我國CPE產(chǎn)量位居世界第一。干燥工序是CPE生產(chǎn)中一個重要環(huán)節(jié),本文描管鏈式粉體輸送機述了CPE的干燥原理和干燥特點,選擇了“氣流—沸騰”干燥工藝,對比了幾種CPE干燥工藝的工程數(shù)據(jù)。
關鍵詞:干燥;板鏈式提升機氯化聚乙烯;工藝
前ZSL系列大型冷礦振動篩言

氯化聚乙烯(CPE)是由高密度聚乙烯小型振動篩經(jīng)氯化制得的一種改性氯化高聚物,含氯量一般控制在30%~50%(質(zhì)量份數(shù))。產(chǎn)品外觀為白色粉末或顆粒,17板鏈式輸送機0℃以上分解,類似于橡膠彈性體。2002年我國總生產(chǎn)能力達17萬噸,實際產(chǎn)量為10萬噸,已是世界上第一大生產(chǎn)國。在我國主要用于硬破碎機生產(chǎn)線PVC制品的抗沖擊改性。我院從上世紀70年代開始進行水相法CPE的研制工作,目前是國內(nèi)主要CPE成套生產(chǎn)技術轉讓院所。干燥工序是CPE生產(chǎn)中主要耗能工序之一,CPE的干燥問題曾一度成為技術難題,制約生產(chǎn)的“瓶頸”,其工藝與設備的選擇是否合理,決定著一個企業(yè)的生產(chǎn)成本、生產(chǎn)能力與勞動強度。
1 振篩機CPE的干燥原自擊式破碎機理

濕分以松散的化學結合形式或以液態(tài)溶液存在于固相中,或集在固體的伸縮式皮帶機毛細微結構中,這種液體的蒸汽壓低于純液體的蒸汽壓,稱之為結合水分;而游離在表面的濕分則稱為非結合水[1]。由于在CPE的大分子結構中存在極性基因,而其粉末的結構又十分疏松,以致其濕粉中不僅會有“非結合水”,且會有“結合水”,要將其干燥到不大于0.3%(濕基)的含水量是比較困難的(此時方視為干燥合格)。為此我們選擇熱空氣作為傳熱介質(zhì)進行(流態(tài)化)干燥,含有水分的顆粒物料與熱氣流接觸,由于其表面的水蒸汽壓大于熱空氣中的水蒸汽分壓,水蒸汽就由物料顆粒表面向熱空氣中擴散,而被不斷流動更新的熱空氣帶走。隨著物料表面水分的不斷汽化,物料顆粒內(nèi)部的濕度又大于其表面濕度,形成了濕度梯度,則顆粒內(nèi)部的水分不斷地向表面擴散,直至達到該物料的平衡水分為止。
輥式破碎機2 CPE的干燥特標準篩性

為了選擇合適的CPE干燥工藝和合適的干燥器,我們對CPE進行運輸機干燥試驗,得到如圖1干燥曲線和圖2的干燥速度曲線(干燥條件為:大氣溫度21小型皮帶輸送機℃、大氣相對濕度90%、熱風溫度55±1℃)。從圖中可知,CPE的平衡水分接近于0,其第一臨界濕含量為12%左右(干基),其第二臨界濕含量為4%左右(干基),并由圖可知,其內(nèi)部水分的干燥是比較困難的。
3 CPE的干燥工藝

PE的生產(chǎn)過程是一個批量生產(chǎn)、間歇操作、順序控制的過程,CPE漿料經(jīng)離心機離心后,得到含水率30%~40%(濕基)、最小顆粒150μm、最大顆粒不超過500μm、平均顆粒220μm的濕料。此時進入干燥工序,其工藝流程圖如圖3所示。濕物料由料斗加入,通過螺旋輸送器進入氣流干燥管,同時開啟空氣加熱器和沸騰床頂部的引風機,物料經(jīng)氣流管初步干燥后進入沸騰床,細物料經(jīng)旋風分離器捕集后也落入沸騰床繼續(xù)干燥;控制進風溫度與床層溫度,調(diào)節(jié)進風量與風速,當床層與床頂溫度得到工藝要求后,吹冷風降溫,物料經(jīng)出料閥流入包裝袋。
4 結果和討論
4.1 工藝路線的選擇

氣流干燥也稱“瞬間干燥”,使加熱介質(zhì)與待干燥固體顆粒直接接觸,因相之間的傳熱傳質(zhì)的表面積大而使體積傳熱系數(shù)ha也相當高,普通直管氣流干燥器的ha為2300~7000w/(m3.K)。熱效率高,處理量大,對CPE“非結合水”干燥效果明顯。由于物料在氣流管中的停留時間較短,所以對CPE中的“結合水”干燥比較困難,若單用此法干燥CPE需反復干燥5~6次方能合格,生產(chǎn)周期長、勞動強度大、物料損失多、能量消耗大、工作環(huán)境惡劣。

沸騰干燥由于物料在沸騰床中劇烈攪動,大大地減少了氣膜阻力,因而熱效率高,更重要的是物料的停留時間可以任意調(diào)節(jié)。但單用此法干燥CPE,生產(chǎn)中容易產(chǎn)生“結床”或“跑料”現(xiàn)象。原因是:從離心機過來的濕料,含水率較高,物料較重,進入沸騰床后,若引風機風壓不夠,物料在床中“沸騰”效果欠佳,則物料很容易結團,以致最終整體結于床中。為避免產(chǎn)生“結床”現(xiàn)象,需提高引風機風壓;但隨著干燥過程的進行、物料水分的減少、顆粒的變輕,在引風機的排風尾氣中會夾帶有大量物料,特別在接近干燥終點時“跑料”尤為明顯。

考慮到我們的CPE批量與間歇式生產(chǎn)的特點,根據(jù)氣流干燥與沸騰干燥的各自優(yōu)點,決定選擇二者串聯(lián)的工藝。
4.2 干燥器型式的選擇

氣流管我們選用的是管徑交替縮小和擴大的脈沖式干燥管,加入的物料在管徑小的干燥管內(nèi)得到加速,在管徑大的管內(nèi)突然擴散減速,如此交替進行,熱空氣和顆粒之間的相對運動速度較大,從而強化了傳熱傳質(zhì)的效果。根據(jù)CPE的干燥特點,沸騰干燥器選用的是單層臥式沸騰床,此床結構簡單,容易操作,干燥速度快,處理量大。
4.3 CPE干燥的工程數(shù)據(jù)

安徽省化工研究院自上世紀80年代首次用水相法生產(chǎn)CPE(千噸級)以來,到目前為止,在國內(nèi)技術轉讓已達成十幾家,在干燥工序上,經(jīng)歷了氣流干燥、沸騰干燥、氣流—沸騰干燥的不同階段,下表列出了不同干燥工藝的對照工程數(shù)據(jù)。
表1 不同干燥工藝的對照工程數(shù)據(jù)
生產(chǎn)單位 原蕪湖化工廠 本院試驗廠[2] 淮北恒欣
生產(chǎn)規(guī)模/t•a-1 800 500 3000
干燥形式 φ150雙級氣流 沸騰干燥 氣流--沸騰
物料批號 80-6-13 02-06
含水量/%(wb) 濕粉 40 36 35
干粉 0.3 0.3 0.3
生產(chǎn)周期/h(批) 6.5 4.0 2.5
耗蒸汽量/t•t-1(CPE) 4.0 2.2 1.9
耗電量/kWh•t-1(CPE) 400 220 60
勞動強度 大 一般 小
5 結束語

干燥工序是CPE生產(chǎn)中一個重要環(huán)節(jié),采用氣流—沸騰干燥工藝符合CPE干燥特性。干燥設備結構的設計(如氣流分布板開孔率[3])、附件(如風機與旋風分離器等)的選型,是影響干燥的重要因素,我們目前已研制出不同生產(chǎn)能力的系列專用氯化聚乙烯干燥裝置,并在實際生產(chǎn)中取得了顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。
 參考文獻:
 [1] 潘永康,王喜忠.現(xiàn)代干燥技術[M].北京:化學化工出版社,1998,12-13.
 [2] 楊云.CPE沸騰干燥試驗[J].安徽化工,1991(CPE專輯):34-36.
 [3] 何勇,宋秋生等.CPE干燥用沸騰床氣流分布板開孔率的計算方法初探[J].安徽化工,2000,26(6):43-45.
 
 Making research Into drying process and technology of CPE
 HE Yong
 (Anhui Research Institute Of Chemical Industry ,Anhui Hefei 230041)
 

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