CPE干燥工艺与技术的研究

原作者:[标签:作者] 添加时间:2007-07-02 原文发表:2007-07-02 人气:1

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摘要：2002年，我国CPE产量位居世界第一。干燥工序是CPE生产中一个重要环节，本文描述了CPE的干燥原理和干燥特点，选择了“气流—沸腾”干燥工艺，对比了几种CPE干燥工艺的工程数据。
关键词：干燥；氯化聚乙烯；工艺
前言
氯化聚乙烯（CPE）是由高密度聚乙烯经氯化制得的一种改性氯化高聚物，含氯量一般控制在30%～50%（质量份数）。产品外观为白色粉末或颗粒，170℃以上分解,类似于橡胶弹性体。2002年我国总生产能力达17万吨，实际产量为10万吨，已是世界上第一大生产国。在我国主要用于硬PVC制品的抗冲击改性。我院从上世纪70年代开始进行水相法CPE的研制工作,目前是国内主要CPE成套生产技术转让院所。干燥工序是CPE生产中主要耗能工序之一，CPE的干燥问题曾一度成为技术难题，制约生产的“瓶颈”，其工艺与设备的选择是否合理，决定着一个企业的生产成本、生产能力与劳动强度。
1 、PE的干燥原理
湿分以松散的化学结合形式或以液态溶液存在于固相中，或集在固体的毛细微结构中，这种液体的蒸汽压低于纯液体的蒸汽压，称之为结合水分；而游离在表面的湿分则称为非结合水[1]。由于在CPE的大分子结构中存在极性基因，而其粉末的结构又十分疏松，以致其湿粉中不仅会有“非结合水”，且会有“结合水”，要将其干燥到不大于0.3%（湿基）的含水量是比较困难的（此时方视为干燥合格）。为此我们选择热空气作为传热介质进行（流态化）干燥，含有水分的颗粒物料与热气流接触，由于其表面的水蒸汽压大于热空气中的水蒸汽分压，水蒸汽就由物料颗粒表面向热空气中扩散，而被不断流动更新的热空气带走。随着物料表面水分的不断汽化，物料颗粒内部的湿度又大于其表面湿度，形成了湿度梯度，则颗粒内部的水分不断地向表面扩散，直至达到该物料的平衡水分为止。
2 、PE的干燥特性
为了选择合适的CPE干燥工艺和合适的干燥器，我们对CPE进行干燥试验，得知干燥条件为：大气温度21℃、大气相对湿度90%、热风温度55±1℃，CPE的平衡水分接近于0，其第一临界湿含量为12%左右（干基），其第二临界湿含量为4%左右（干基），并且，其内部水分的干燥是比较困难的。
3 、PE的干燥工艺
PE的生产过程是一个批量生产、间歇操作、顺序控制的过程，CPE浆料经离心机离心后，得到含水率30%～40%（湿基）、最小颗粒150μm、最大颗粒不超过500μm、平均颗粒220μm的湿料。此时进入干燥工序，其工艺流程如下。湿物料由料斗加入，通过螺旋输送器进入气流干燥管，同时开启空气加热器和沸腾床顶部的引风机，物料经气流管初步干燥后进入沸腾床，细物料经旋风分离器捕集后也落入沸腾床继续干燥；控制进风温度与床层温度，调节进风量与风速，当床层与床顶温度得到工艺要求后，吹冷风降温，物料经出料阀流入包装袋。
4、结果和讨论
（1）工艺路线的选择
气流干燥也称“瞬间干燥”，使加热介质与待干燥固体颗粒直接接触，因相之间的传热传质的表面积大而使体积传热系数ha也相当高，普通直管气流干燥器的ha为2300～7000w/(m3．K)。热效率高，处理量大，对CPE“非结合水”干燥效果明显。由于物料在气流管中的停留时间较短，所以对CPE中的“结合水”干燥比较困难，若单用此法干燥CPE需反复干燥5～6次方能合格，生产周期长、劳动强度大、物料损失多、能量消耗大、工作环境恶劣。
沸腾干燥由于物料在沸腾床中剧烈搅动，大大地减少了气膜阻力，因而热效率高，更重要的是物料的停留时间可以任意调节。但单用此法干燥CPE，生产中容易产生“结床”或“跑料”现象。原因是：从离心机过来的湿料，含水率较高，物料较重，进入沸腾床后，若引风机风压不够，物料在床中“沸腾”效果欠佳，则物料很容易结团，以致最终整体结于床中。为避免产生“结床”现象，需提高引风机风压；但随着干燥过程的进行、物料水分的减少、颗粒的变轻，在引风机的排风尾气中会夹带有大量物料，特别在接近干燥终点时“跑料”尤为明显。

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