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江蘇風(fēng)興干燥設(shè)備有限公司
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江蘇風(fēng)興干燥設(shè)備有限公司
閱讀：366發(fā)布時(shí)間：2010-12-13
摘要：PVC加工助劑ACR采用壓力式噴霧粉末干燥設(shè)備造粒工藝。針對(duì)ACR的熱敏性、從進(jìn)風(fēng)溫度、噴霧壓力及粉末干燥設(shè)備塔設(shè)計(jì)進(jìn)行闡述。
關(guān)鍵詞：粉末干燥設(shè)備；造粒；PVC；ACR
ACR高分子加工助劑是PVC生產(chǎn)中的主要改良劑,用以改善軟、硬質(zhì)PVC的加工性能。干燥設(shè)備降低PVC的熔融溫度，縮短熔融時(shí)間，提高生產(chǎn)效率，獲得結(jié)構(gòu)均勻、表面光澤的高質(zhì)量PVC產(chǎn)品。
ACR由甲基丙稀酸酯和丙稀酸脂通過(guò)乳液聚合，然后經(jīng)壓力噴霧粉末干燥設(shè)備獲得流動(dòng)性良好的粉末（顆粒）產(chǎn)品。ACR是典型的熱敏性物料，粉末干燥設(shè)備溫度、塔內(nèi)停留時(shí)間、噴霧壓力對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量均有較大影響。
筆者先后與沈陽(yáng)化工研究院及山西省化工研究所合作，在湖北襄樊、江蘇靖江、山東淄博投產(chǎn)年產(chǎn)500～2000t壓力噴霧粉末干燥設(shè)備裝置，運(yùn)行良好。
本文針對(duì)ACR的熱敏性，從進(jìn)風(fēng)溫度、噴霧壓力及粉末干燥設(shè)備塔設(shè)計(jì)進(jìn)行闡述。
1 壓力式噴霧粉末干燥設(shè)備造粒機(jī)理
1.1 物料霧化機(jī)理
霧化機(jī)理:液體在高壓泵的壓力下從霧化器的切向通道高速進(jìn)入旋轉(zhuǎn)室，使液體在旋轉(zhuǎn)室內(nèi)產(chǎn)生高速運(yùn)動(dòng)。根據(jù)旋轉(zhuǎn)動(dòng)量矩守恒定律，旋轉(zhuǎn)速度與旋轉(zhuǎn)室的半徑成反比，因此越靠近軸心處旋轉(zhuǎn)速度愈大，靜壓力愈小，如圖1。當(dāng)旋轉(zhuǎn)速度達(dá)到某一值時(shí)，霧化器中心處的壓力等于大氣壓力，噴出的氣流干燥機(jī)液體就形成了繞空氣心旋轉(zhuǎn)的側(cè)錐形環(huán)狀液膜。隨著液膜的延長(zhǎng)，空氣的劇烈擾動(dòng)所形成的波不斷發(fā)展，液膜流化床干燥機(jī)分裂成細(xì)線。流化床干燥機(jī)加上湍流徑向分速度和周圍空氣相對(duì)速度的影響，導(dǎo)致液膜破裂成絲，液絲斷裂后受表面張力的作用，zui后形成由無(wú)數(shù)霧滴組成的霧群。霧粒直徑表達(dá)式為（1）
式中C0—流量系數(shù)A0—噴孔截面積,cm2ΔP—噴嘴處壓差,kpa；
由式（1）中知，選擇大孔徑噴嘴及降低噴霧壓力均可獲得顆粒產(chǎn)品。
1.2 粉末干燥設(shè)備機(jī)理
噴霧粉末干燥設(shè)備恒速段粉末干燥設(shè)備時(shí)間為（2）
式中г－水的汽化潛熱，kJ/kg；ρL—料液密度，kg/m3；
D1－霧粒初始直徑，m；Dc－霧粒臨界直徑，m；
λ－氣膜平均熱導(dǎo)率，kJ/m.s.℃；
由式（2）可知，縮小表面積與強(qiáng)化傳熱傳質(zhì)速度，可有效減少粉末干燥設(shè)備時(shí)間，實(shí)現(xiàn)瞬間脫水的要求。
2 ACR壓力噴霧粉末干燥設(shè)備處理過(guò)程
3 壓力噴霧粉末干燥設(shè)備機(jī)系統(tǒng)組成
3.1 進(jìn)風(fēng)過(guò)濾
噴霧粉末干燥設(shè)備進(jìn)風(fēng)應(yīng)按30萬(wàn)級(jí)潔凈標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行過(guò)濾，過(guò)濾器終端設(shè)置中效過(guò)濾器，干燥設(shè)備其材質(zhì)為超細(xì)纖維。對(duì)于采用碳鋼蒸汽換熱器的設(shè)計(jì)，過(guò)濾器應(yīng)設(shè)置于加熱器之后，并應(yīng)具備相應(yīng)的耐溫性能，確保生產(chǎn)過(guò)程流化床干燥機(jī)中無(wú)銹蝕等雜質(zhì)滲入。
3.2 空氣加熱系統(tǒng)
噴霧粉末干燥設(shè)備所需熱量由空氣流干燥機(jī)氣介質(zhì)攜入，加熱系統(tǒng)由蒸汽換熱器及電加熱補(bǔ)償兩部分構(gòu)成，達(dá)到ACR粉末干燥設(shè)備所需的溫度160～165℃。
3.3 噴霧造粒塔
3.3.1 整流裝置
熱風(fēng)由塔頂切向進(jìn)入，熱風(fēng)產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)經(jīng)整流裝置整流后，形成與塔體軸線平行的直線流。整流裝置為開(kāi)孔率20%的直孔板。
3.3.2 塔體粉末干燥設(shè)備段
噴霧塔的塔高與直徑之比為4：1，為避免粉塵吸附在塔壁停留，其內(nèi)表面應(yīng)按Ra≤1.6μm的要求進(jìn)行拋光處理。為便于清洗作業(yè)，在塔頂及中間區(qū)域設(shè)有CIP清潔裝置，錐體內(nèi)設(shè)有清掃裝置。
3.3.3 造粒塔
造粒塔與粉體塔設(shè)計(jì)主要差異在于：
（1）在直筒段與錐體段交接處設(shè)置擴(kuò)大段，由于風(fēng)速降低及突然反向，大部分較粗粉粒被截留，提高了顆粒的回收率。
（2）塔底部設(shè)置內(nèi)旋風(fēng)分離器，將較粗的粉粒加以回收，提高顆?；厥章?。
3.3.4 粉塵回收系統(tǒng)
由旋風(fēng)分離器及布袋過(guò)濾器組成。
4 技術(shù)要點(diǎn)
4.1 進(jìn)風(fēng)溫度
由于ACR*的熱敏性，過(guò)高的進(jìn)風(fēng)溫度將導(dǎo)致粉粒軟化、發(fā)粘，增加掛壁，延長(zhǎng)氣流干燥機(jī)物料在塔內(nèi)停留時(shí)間，產(chǎn)品顏色發(fā)黃，故ACR均采取低溫操作。但造粒時(shí)進(jìn)風(fēng)溫度應(yīng)適當(dāng)提高。
4.2 排風(fēng)溫度
嚴(yán)格控制排風(fēng)溫度是ACR粉末干燥設(shè)備操作成敗的關(guān)鍵。過(guò)高的排風(fēng)溫度將引起產(chǎn)品粘連、出料不暢；排風(fēng)溫度過(guò)低，則成品含水量偏高。經(jīng)驗(yàn)表明，在分離系統(tǒng)強(qiáng)制降溫是行之有效的措施。
4.3 噴霧壓力
高壓噴霧過(guò)程中，ACR粉末干燥設(shè)備前的乳液與高壓泵管道間的摩擦作用，容易產(chǎn)生膠狀物堵塞噴嘴。因此壓力式噴霧均采用低壓方式，制粉時(shí)壓力為４～４.5MPa，造粒時(shí)壓力為3.5～4MPa。
4.4 粉末干燥設(shè)備塔設(shè)計(jì)
（1）錐體設(shè)計(jì)：充分考慮縮短粉末在塔壁的停留時(shí)間，防止熱軟化粘結(jié)，塔底錐體的夾角應(yīng)控制在較小范圍。（≤50o）
（2）造粒塔擴(kuò)大段設(shè)計(jì)：針對(duì)市場(chǎng)對(duì)顆粒度的要求，擴(kuò)大段直徑≥2D（D：直筒段直經(jīng)，如圖2）。
為確保≥175μm的顆粒在主塔底部排出，內(nèi)旋風(fēng)分離器的進(jìn)風(fēng)速度以15～18m/s為宜（如圖3）。
5 噴霧粉末干燥設(shè)備ACR產(chǎn)品應(yīng)用
（1）ACR產(chǎn)品物理指標(biāo)。
（2）與PVC相溶性良好，塑化時(shí)間縮短。
（3）提高了PVC制品耐候性和減少了透明制品的魚眼和晶點(diǎn)。
（4）提高PVC的熱強(qiáng)度和粘結(jié)力，特別利于深度拉伸，干燥設(shè)備同時(shí)兼具了抗沖功能。
參考文獻(xiàn):
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