聚碳酸酯氣流干燥系統(tǒng)影響因素研究

馬瑞進(jìn)，杜 燕，馬建國，楊治國，張小偉，孟 蕾，楊 佩

(1.甘肅銀光聚銀化工有限公司，甘肅 白銀 730900；2.甘肅銀光化學(xué)工業(yè)集團(tuán)有限公司，甘肅 白銀 730900)

生產(chǎn)工藝

聚碳酸酯氣流干燥系統(tǒng)影響因素研究

馬瑞進(jìn)1，杜 燕2，馬建國2，楊治國2，張小偉2，孟 蕾1，楊 佩1

(1.甘肅銀光聚銀化工有限公司，甘肅 白銀 730900；2.甘肅銀光化學(xué)工業(yè)集團(tuán)有限公司，甘肅 白銀 730900)

介紹了氣流干燥基本原理及其特點(diǎn)，并結(jié)合中試裝置氣流干燥系統(tǒng)干燥聚碳酸酯實(shí)際應(yīng)用效果，分析加熱介質(zhì)種類、流量、水蒸汽品位、伴熱水蒸汽氣量、伴熱面積等因素對(duì)干燥效果的影響。

聚碳酸酯；氣流干燥；影響因素

聚碳酸酯（PC）是一種綜合性能優(yōu)良的熱塑性工程塑料，具有突出的抗沖擊性、較高的耐熱性和耐寒性，透光性能好，是五大工程塑料中唯一的透明產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于汽車、建筑、包裝、醫(yī)療保健、家庭用品等領(lǐng)域，并迅速擴(kuò)展到航空、航天、電子計(jì)算機(jī)、光盤等許多高新技術(shù)領(lǐng)域[1]。

氣流干燥[2]是把粉粒體等濕物料采用適當(dāng)?shù)募恿戏绞?，將其連續(xù)加入干燥管內(nèi)，在高速熱氣流的輸送和分散中，使?jié)裎锪现械乃终舭l(fā)得到粉狀或粒狀干燥產(chǎn)品的過程。氣流干燥具有干燥強(qiáng)度大、干燥時(shí)間短、結(jié)構(gòu)簡單、處理量大等優(yōu)點(diǎn)，目前廣泛應(yīng)用于化工產(chǎn)品的干燥單位。

水蒸汽噴析法工藝生產(chǎn)聚碳酸酯濕粉料一般含有PC、水、二氯甲烷等成分，二氯甲烷溶劑殘留在聚碳酸酯中，在高溫下會(huì)分解生成鹽酸，嚴(yán)重腐蝕管道設(shè)備。聚碳酸酯粉粒料在成型前需要嚴(yán)格干燥，粉料中含水量超過0.05%，加工溫度140～150℃以上時(shí)，會(huì)造成聚碳酸酯軟化和相互粘結(jié)而發(fā)生降解，出現(xiàn)氣泡，分子量急劇下降，制品表面蓋滿銀紋，顏色變深，機(jī)械強(qiáng)度變差，嚴(yán)重影響最終成型制品質(zhì)量[3]。

本文通過分析氣流干燥系統(tǒng)中加熱介質(zhì)種類、流量、水蒸汽品位、伴熱套管水蒸汽量、伴熱面積等因素對(duì)干燥效果的影響，研究氣流干燥系統(tǒng)應(yīng)用于聚碳酸酯干燥的可行性。

1 主要設(shè)備、儀器及原料

1.1 干燥設(shè)備及分析儀器

主要設(shè)備包括自制的氣流干燥管（干燥管φ50mm，伴熱套管φ80mm），加料器，旋風(fēng)分離器、換熱器等，主要分析儀器包括氣相色譜儀、烘箱、電子天平等。

1.2 原料

中試裝置生產(chǎn)的聚碳酸酯濕粉料。

2 結(jié)果與分析

2.1 加熱介質(zhì)對(duì)干燥效果的影響

使用0.6 MPa水蒸汽和0.6 MPa壓縮空氣作為干燥介質(zhì)，壓縮空氣使用換熱器進(jìn)行加熱，分別考察不同流量下聚碳酸酯粉料的干燥效果，分析結(jié)果見圖1，圖中揮發(fā)分包括水和二氯甲烷溶劑。

圖1 聚碳酸酯粉料中揮發(fā)分含量變化曲線

從圖1可以看出，選擇水蒸汽和加熱后的壓縮空氣作為干燥介質(zhì)，對(duì)聚碳酸酯粉料干燥效果差別不明顯，水蒸汽干燥下，聚碳酸酯中殘留的揮發(fā)分含量略高，水蒸汽為飽和蒸汽，在保溫不理想的條件下，溫度降低形成冷凝水，對(duì)干燥效果產(chǎn)生一定影響。加熱介質(zhì)流量對(duì)干燥效果影響不大，從變化趨勢(shì)看，減少加熱介質(zhì)流量，粉料中揮發(fā)分含量變化不明顯。說明氣流干燥在干燥粉料中的表面水時(shí)不需要較大的流量。

圖2 聚碳酸酯粉料中二氯甲烷含量變化曲線

從圖2中可以看出，選擇水蒸汽和加熱后的壓縮空氣作為干燥介質(zhì)，脫除碳酸酯粉料中二氯甲烷溶劑效果差別明顯，使用水蒸汽作為干燥介質(zhì)時(shí)，二氯甲烷脫除比較完全，使用壓縮空氣時(shí)，聚碳酸酯粉料中會(huì)殘存一定量的二氯甲烷溶劑，說明壓縮空氣脫出溶劑的效果較差。

2.2 夾套伴熱面積對(duì)干燥效果的影響

自制的氣流干燥管夾套伴熱管中通入低壓蒸汽，夾套管分4段，每一段單獨(dú)使用閥門進(jìn)行控制，通過閥門調(diào)節(jié)改變夾套伴熱面積，其夾套面積分別為5.5m2、11m2、16.5m2、22m2，使用0.6MPa水蒸汽作為干燥介質(zhì)，對(duì)聚碳酸酯粉料進(jìn)行干燥，其粉料中揮發(fā)分含量與夾套面積變化趨勢(shì)見圖3。

圖3 聚碳酸酯粉料中揮發(fā)分含量隨夾套面積變化曲線

從圖3可以看出，隨著氣流干燥管夾套面積不斷增大，其干燥效果越好，聚碳酸酯粉料中的揮發(fā)分含量越低，說明蒸汽夾套面積增加，能夠保證氣流干燥管中水蒸汽不產(chǎn)生冷凝水，同時(shí)蒸汽能夠提供用于氣化二氯甲烷溶劑和水分的熱量。

2.3 加熱蒸汽品位對(duì)干燥效果的影響

采用不同壓力等級(jí)的低壓蒸汽作為干燥介質(zhì)，對(duì)聚碳酸酯粉料進(jìn)行干燥處理，通過分析聚碳酸酯粉料中揮發(fā)分的含量，研究干燥效果，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見圖4。

圖4 聚碳酸酯粉料中揮發(fā)分含量隨蒸汽品位變化曲線

從圖4可以看出。使用0.6MPa蒸汽作為干燥介質(zhì)，其干燥效果較好，0.3MPa水蒸氣溫度較低，提供的熱量只能將聚碳酸酯粉料中少量揮發(fā)分脫出，1.3MPa水蒸氣溫度較高，但在實(shí)際生產(chǎn)中由于保溫等條件限制會(huì)造成部分蒸汽冷凝，從而增加粉料中水分含量。同時(shí)由于1.3MPa水蒸氣溫度過高，容易造成干燥管局部過熱，導(dǎo)致聚碳酸酯軟化粘結(jié)在管線內(nèi)壁，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量有一定的影響。

3 結(jié)論

1）使用水蒸汽和壓縮空氣作為聚碳酸酯粉料的干燥介質(zhì)，都能起到脫除水分和溶劑的作用，但使用水蒸汽能夠保證將粉料中的溶劑完全脫除，而使用加熱的壓縮空氣則達(dá)不到脫除溶劑的目的。增加套管夾套面積進(jìn)行加熱和保持溫度，有利于揮發(fā)分的脫除。

2）干燥介質(zhì)溫度對(duì)干燥效果影響明顯，干燥溫度升高，有利于聚碳酸酯粉料中揮發(fā)分脫除，但溫度過高容易產(chǎn)生軟化掛壁的情況，因此根據(jù)目前工況需要，選擇0.6MPa水蒸汽作為干燥介質(zhì)比較適合。從實(shí)驗(yàn)的情況看，采用蒸汽一次對(duì)水分進(jìn)行脫除最好能達(dá)到4%～6%左右，剩余的水分需要通過串聯(lián)其他類型干燥器進(jìn)行進(jìn)一步除水處理。

[1] 邱鵬.聚碳酸酯國內(nèi)外生產(chǎn)技術(shù)及市場(chǎng)分析[J].化工技術(shù)經(jīng)濟(jì)，2004(5)：13-17.

[2] 于才淵.王寶和.王喜忠.干燥裝置設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005.

[3] 張新蘭，張琴，傅強(qiáng)，周楠.聚碳酸酯熱降解與穩(wěn)定性的研究進(jìn)展[J].塑料工業(yè)，2008(9)：1-4.

Research on Influential Factors of Polycarbonate Pneumatic Drying System

MA Rui-jin1, DU Yan2, MA Jian-guo2,YANG Zh i-guo2,ZHANG Xiao-wei2,MENG Lei1, YANG Pei1
(1.GansuYinguangJuyin Chemical Co. Ltd., Baiyin 730900, China; 2.GansuYinguang Chemical Industry Co. Ltd., Baiyin 730900, China)

TQ 323.4+1

B

1671-9905(2014)06-0081-02

2014-04-08