聚合物除濕干燥方式的選擇

楊建梅

（滄州明珠塑料股份有限公司，河北 滄州 061001）

1 干燥機(jī)理

原料的干燥實(shí)質(zhì)是用加熱的方法，使原料含水率降低的過程。干燥的速率主要取決于干燥溫度、干燥時(shí)間以及外界的水蒸氣分壓。由于聚合物在高溫下會(huì)發(fā)生氧化降解，而干燥時(shí)間又不能無限延長，所以在保證適當(dāng)?shù)母稍餃囟群突镜母稍飼r(shí)間前提下，最重要的是降低干燥介質(zhì)的水蒸氣分壓，即減小進(jìn)入干燥筒空氣的濕含量。

2 干燥方式的對(duì)比

目前工業(yè)上普遍采用的干燥形式主要分兩大類：氣流干燥和真空干燥。我國近年來引進(jìn)的BOPET、BOPA、BOPP等薄膜生產(chǎn)線和一些紡絲生產(chǎn)線普遍采用了氣流干燥的形式。

真空冷凍干燥就是將含水物料凍結(jié)后，置于真空環(huán)境下，并供給一定的熱量，使物料中的冰直接升華并排走，從而除去物料的水分，獲得干制品的一種方法。真空干燥的投資較大，并且多屬于間歇生產(chǎn)，批次之間含水量有波動(dòng)，生產(chǎn)能力不是很高，一般用于小批量干燥。一些大型的聚合物加工企業(yè)基本上都采用了氣流干燥。

2.1 冷凍除濕

冷凍除濕是將空氣冷卻到露點(diǎn)溫度，使空氣中的水蒸氣冷凝成水。冷態(tài)下飽和的空氣在加熱后濕含量就不再飽和，因而可以除去物料中的水分。冷卻溫度越低，空氣露點(diǎn)就越低，空氣濕含量就越低。但露點(diǎn)受冷卻溫度的制約，所以冷凍干燥一般用干燥要求不高的場(chǎng)合，也可用作空氣的預(yù)干燥。

為了加強(qiáng)冷凍干燥的效果，有時(shí)利用壓縮空氣冷凍除濕。其原理是利用壓縮空氣提高水蒸氣分壓，使空氣中水蒸氣呈飽和狀態(tài)而析出，通過冷卻再降低露點(diǎn)。0.8MPa的壓縮空氣，冷卻到2℃，常溫下露點(diǎn)可達(dá)到-20℃。如果用7℃的冷卻水冷卻0.8MPa的壓縮空氣，可以冷卻到10℃，常溫下氣體露點(diǎn)可到-17℃?？梢钥闯觯鋮s溫度從10℃降到2℃，露點(diǎn)溫度相差并不很大。

2.2 轉(zhuǎn)輪除濕

轉(zhuǎn)輪除濕的優(yōu)點(diǎn)在于壽命長，一般七至八年，空氣潔凈度高。但由于不停的在轉(zhuǎn)動(dòng)中冷卻再生，再生不受實(shí)際需要的控制，所以存在轉(zhuǎn)動(dòng)部分容易出現(xiàn)機(jī)械故障和能耗較大的缺點(diǎn)，德國摩丹公司的實(shí)驗(yàn)結(jié)論，固定分子篩裝置比轉(zhuǎn)輪方式節(jié)電38.1% 。并且密封不好時(shí)，容易出現(xiàn)干濕空氣短路引起露點(diǎn)波動(dòng)的問題。盡管轉(zhuǎn)輪生產(chǎn)廠家的說明書上都寫著可以把空氣露點(diǎn)降低到-40℃，但從國內(nèi)一些廠家的經(jīng)驗(yàn)看，實(shí)際露點(diǎn)一般在-20℃左右，有些聚酯廠家將轉(zhuǎn)輪除濕方式改造成了分子篩形式。

2.3 硅膠和鋁膠除濕

硅膠是一種堅(jiān)硬多孔的固體顆粒，分子式SiO2·mH2O。硅膠根據(jù)其孔徑的大小分為：細(xì)孔硅膠、B型硅膠等類型。由于孔隙結(jié)構(gòu)不同，因此他們的吸附性能各有特點(diǎn)。粗孔硅膠在高相對(duì)濕度環(huán)境中有高的吸附量，而細(xì)孔硅膠在低相對(duì)濕度環(huán)境中其吸附量高于粗孔硅膠。B型硅膠由于孔隙結(jié)構(gòu)介于粗細(xì)孔之間，其吸濕能力也介于粗細(xì)孔之間。硅膠干燥劑主要選用細(xì)孔和B型硅膠作為原料。作為干燥劑，它的微孔結(jié)構(gòu)（平均為2A）對(duì)水分子具有良好的親和力。硅膠最適合的吸濕環(huán)境為室溫（20℃～32℃）、相對(duì)濕度（60%～90%RH），它能使環(huán)境的相對(duì)濕度降低至40%左右。鋁膠分子式Al2O3， 是一種白色多孔性物質(zhì)，孔分布均勻。吸附比表面大，強(qiáng)度高，吸水性強(qiáng)等。吸濕深度高于硅膠，和分子篩配合使用可以達(dá)到較好的吸濕效果，三分之一的鋁膠和三分之二的分子篩配合使用，常壓空氣露點(diǎn)可以達(dá)到-40℃。

硅膠和鋁膠的吸附容量都較大，當(dāng)空氣相對(duì)濕度較高時(shí)，先用硅膠或鋁膠吸附具有很大的優(yōu)越性。但當(dāng)氣體水分含量較低時(shí)，這兩種吸附劑的吸附能力就急劇下降，對(duì)于含水量較高的氣體，最好先用硅膠或鋁膠進(jìn)行預(yù)干燥，殘余水分的去除則由分子篩來完成。

2.4 分子篩除濕

分子篩的除濕深度較高，經(jīng)分子篩除濕后的空氣露點(diǎn)可達(dá)-60℃，甚至-80℃。分子篩吸附可用加熱的方法再生，脫濕較為徹底，也可以用氫氣或氮?dú)獾葰怏w加熱后作為再生載氣，也可以采用無熱再生變壓吸附。

分子篩長期使用會(huì)潮解.粉化，應(yīng)在粉化之前予以更換，以免粉末混入壓縮空氣中。另外由于分子篩長期處于壓力下工作，分子篩之間會(huì)經(jīng)常碰撞，磨擦，造成分子篩破碎。分子篩極易吸濕，保存時(shí)不應(yīng)直接暴露在空氣中，應(yīng)該放置于干燥處。存放時(shí)間較長的并已經(jīng)吸潮的分子篩，在使用前應(yīng)進(jìn)行再生。分子篩忌油及液態(tài)的水，油能堵塞分子篩的孔穴。特別是再生時(shí)，有可能使油份碳化，造成孔穴的堵塞。對(duì)含有油份的氣體，應(yīng)先將油-氣，油-水分離后，再進(jìn)入分子篩塔。由于分子篩在吸附水分時(shí)有熱量放出，液態(tài)水直接與分子篩接觸會(huì)有大量的熱放出，可能發(fā)生危險(xiǎn)，或破壞分子篩的性能。帶壓工作的分子篩塔在進(jìn)行再生切換時(shí)，應(yīng)緩慢地將塔的內(nèi)壓降下來。如降壓速率太快，可能導(dǎo)致分子篩顆粒破碎粉化。再生溫度越高，則再生越完全，但同時(shí)再生的能量消耗也越大，且分子篩子的壽命也可能因此而縮短。

2.5 方案選擇

由于各種聚合物對(duì)水分的要求不一樣，也就有了不同的干燥方案：（1）壓縮空氣+無熱再生分子篩除濕；（2）壓縮空氣冷凍除濕；（3）常壓空氣轉(zhuǎn)輪除濕；（4）常壓空氣分子篩除濕；（5）常壓空氣預(yù)除濕+分子篩除濕。

方案（1）一般作為壓縮空氣除濕，其露點(diǎn)在-20℃以下；方案（2）露點(diǎn)一般在-15℃以下；方案（3）露點(diǎn)一般在-20℃左右；方案（4）露點(diǎn)一般在-40℃以下；方案（5）露點(diǎn)一般在-60℃以下?？梢愿鶕?jù)干燥物料的水分要求，選擇適宜的干燥方案。

總之，目前國內(nèi)雙向拉伸尼龍膜生產(chǎn)線幅寬都是4.2米，速度在180-200m/min，其再生料的除濕一般選擇方案（4），即常壓空氣分子篩除濕，露點(diǎn)在-40℃左右，分子篩選用4A（鈉型），即可滿足生產(chǎn)要求。

[1]尹燕平主編. 雙向拉伸塑料薄膜[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1999.

[2]徐心華等. 滌綸長絲生產(chǎn)[M]. 北京：紡織出版社，1989.