雙槳葉干燥器在聚碳酸酯干燥中的應(yīng)用

馬瑞進(jìn)，杜 燕，王嘯宇，崔曉錦

(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)

聚碳酸酯是一種具有優(yōu)良綜合性能的熱敏性工程塑料，因具有優(yōu)良的透光性、較高的玻璃化溫度，而良好的沖擊韌性而成為工程塑料中發(fā)展最快的品種[1]。其加工過程對(duì)最終含水量要求極低，注射成型和擠出成型允許最高含水量為0.02%[2]。聚碳酸酯干燥不好，會(huì)造成加工制品質(zhì)量下降，成型時(shí)易發(fā)生降解，分子量下降，制品色深，變脆，產(chǎn)生銀紋，甚至無法加工[3]。

聚碳酸酯干燥屬于微量水分干燥，在恒速干燥階段干燥時(shí)間很短，降速干燥階段所需要干燥時(shí)間比較長。聚碳酸酯物料表面水分容易在恒速干燥階段脫出，隨著聚碳酸酯粉料含水量不斷減少，干燥過程進(jìn)入降速階段[4]，最終得到干燥平衡水分含量。

1 聚碳酸酯干燥方式選擇

聚碳酸酯不同物理狀態(tài)對(duì)干燥器選擇也產(chǎn)生一定影響，對(duì)于溶液狀態(tài)，可以選用噴霧干燥器、槳葉干燥器、轉(zhuǎn)鼓干燥器；對(duì)于目前生產(chǎn)裝置使用的水蒸汽噴析法產(chǎn)生的聚碳酸酯粉料，可以選用流化床、氣流干燥器、槳葉干燥器、滾筒干燥器、雙錐回轉(zhuǎn)真空干燥器及其組合干燥方式。比較適用于干燥固體粉料的干燥器干燥性能，比較結(jié)果見表1。

表1 常用干燥器干燥性能比較

聚碳酸酯物料含水量10%～15%，溶劑含量3%～5%，存在粒徑分布較寬的問題，粉料中的溶劑在高溫時(shí)會(huì)分解HCl，對(duì)設(shè)備產(chǎn)生一定的腐蝕。根據(jù)聚碳酸酯粉料的特殊性質(zhì)，選取干燥設(shè)備要求滿足適用于熱敏性物料、粒徑要求不嚴(yán)格、能夠連續(xù)操作、處理量適中、干燥時(shí)間可調(diào)節(jié)、干燥后含水量低等特點(diǎn)，綜合上述條件選取槳葉干燥器[5]作為聚碳酸酯干燥設(shè)備。

2 槳葉干燥器干燥試驗(yàn)過程

2.1 試驗(yàn)條件

JG-3 型雙軸槳葉干燥器一臺(tái)，換熱面積3m2。聚碳酸酯粉料為中試裝置產(chǎn)品，呈粉末狀，初始含水量10%，溶劑含量4.1%，粒徑范圍0.2～0.8mm.試驗(yàn)時(shí)間7h，干燥器載體為環(huán)境空氣，夾套加熱熱源為低壓水蒸汽。試驗(yàn)條件為：(1)加熱溫度為130℃，進(jìn)料量分別為10kg·h-1、20kg·h-1；(2)進(jìn)料量為10kg·h-1，加熱溫度為120℃、130℃、140℃。

2.2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

槳葉干燥聚碳酸酯粉料溶劑干燥曲線見圖1、圖2。

圖1 相同溫度不同進(jìn)料量溶劑干燥曲線

圖2 相同進(jìn)料量不同溫度條件下溶劑干燥曲線

試驗(yàn)中聚碳酸酯粉料初始溶劑含量為4.1%，干燥時(shí)間為5min 時(shí)，粉料中溶劑含量下降至1%以下，24min 時(shí)粉料中溶劑含量為0，說明槳葉干燥器脫出粉料中溶劑效果比較明顯。從圖1 可以看出，粉料進(jìn)料量增大時(shí)，粉料中溶劑含量有所增加，減少粉料同加熱夾套的換熱機(jī)率，說明進(jìn)料量對(duì)溶劑干燥時(shí)間有一定影響。圖2 中隨著夾套伴熱溫度升高，粉料中溶劑脫出加快，說明對(duì)于間接加熱干燥設(shè)備，換熱面積不變情況下，提高夾套加熱溫度有利于溶劑脫出，從而能夠減少物料在干燥器內(nèi)的停留時(shí)間，減小設(shè)備有效容積，降低設(shè)備成本。試驗(yàn)過程中夾套溫度為140℃時(shí)，聚碳酸酯粉料有部分軟化的情況，對(duì)槳葉干燥器使用會(huì)產(chǎn)生一定影響，因此確定130℃為干燥適宜溫度。

槳葉干燥器對(duì)聚碳酸酯粉料水分的干燥曲線見圖3、圖4。

圖3 相同溫度不同進(jìn)料量水分干燥曲線

圖4 相同進(jìn)料量不同溫度條件下水分干燥曲線

試驗(yàn)中聚碳酸酯粉料初始水分含量為10%，干燥時(shí)間為5min 時(shí)，粉料中水分含量下降至5000×10-6以下，12min時(shí)粉料中水分含量為500×10-6以下，說明在0～12min 干燥時(shí)間內(nèi)，干燥脫出水分以表面水為主，干燥速度較快，屬于恒速干燥階段，12～48min 干燥時(shí)間主要干燥粉料內(nèi)部結(jié)合水，干燥速度下降，屬于降速干燥階段。從圖3 可以看出粉料加料量增大，對(duì)干燥水分有一定的影響，會(huì)使粉料中水分含量提高。圖4 中看出提高夾套加熱溫度有利于粉料中水分的脫出，其試驗(yàn)結(jié)果同溶劑脫出試驗(yàn)結(jié)果相似。

3 結(jié)論

以上試驗(yàn)結(jié)果初步說明，使用槳葉干燥器脫出聚碳酸酯粉料中溶劑和水分具有一定的可行性，從槳葉干燥器出口溶劑含量和含水量來看，干燥效果能夠達(dá)到生產(chǎn)工藝要求，在較短干燥時(shí)間內(nèi)，槳葉干燥器能夠?qū)⒎哿现械娜咳軇┖痛蟛糠直砻嫠摮?，從而解決了因溶劑殘留造成后序設(shè)備管線腐蝕的問題。槳葉干燥器能夠?qū)⒕厶妓狨シ哿现械乃置摮鲋?000×10-6以下，此時(shí)為水分的深度干燥，可以選取干燥效率高的干燥設(shè)備進(jìn)行處理，從而可以初步判斷槳葉干燥器具備同其他干燥器組合使用干燥聚碳酸酯粉料的優(yōu)勢。

[1]楊偉，劉正英，楊鳴波.聚碳酸酯合金技術(shù)與應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008.

[2]丁浩.塑料的干燥及其設(shè)備[J].工程塑料應(yīng)用，1994，22(3)：21-23.

[3]《化工百科全書》編委會(huì)，化學(xué)工業(yè)出版社，《化工百科全書》編輯部.化工百科全書[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1995.298-299.

[4]蘇友福，丁浩.工程塑料粒料的干燥[J].上海塑料，2004，12(4)：31-34.

[5]吳偉成，周煒燦，蔡慶，張紅杰.空心槳葉干燥器的研究開發(fā)及應(yīng)用[J].浙江化工，2004，35(9)：31-34.