干燥设备(直接式干燥 间接式干燥器)

干燥设备

根据树脂与水的亲和能力,可将树脂分为两大类,非吸湿性树脂和吸湿性树脂。树脂中湿分的吸附和解吸与树脂的种类、环境温度和湿度有关。某些情况下,树脂放置在环境中只几分钟,便对树脂产生不利的影响。在干燥之前,必须了解水对聚合物的渗透性(即水气在聚合物中的扩散系数以及溶解度)和平衡湿含量,这对于聚合物的安全储存很重要。聚乙烯、聚苯乙烯和聚丙烯属于非吸湿性树脂。这类树脂只在球粒的表面吸湿,这些湿分有时在送入注射前适度加热便可去掉。在某些情况下,只要在高位料斗与加工机械之间足够通风,或者让热空气穿过料层便可除去湿分,这些设备比较简单,包括空气过滤器、风机和电加热器。

PET、聚酰胺、ABS和聚碳酸酯属于吸湿性树脂,湿分的去除需干燥的热空气。此类树脂的干燥需要正确选取或设计干燥器,脱湿干燥器通常用于此类物料的干燥。在吸湿性树脂干燥过程中,需要考虑下述干燥介质的条件。

一是,干燥介质的最高温度。它受物料的极限温度限制,即该温度下,聚合物会发生熔融、氧化、降解或其他化学反应,释放出需要保留在树脂中的挥发性物质。
二是,干燥介质的露点(或湿度)。某一温度下干燥介质的露点越低,也即其温度越低,被干燥物料能达到的平衡湿含量越低。但是,温度提高,露点的重要性下降。

干燥按传热介质的作用形式,可分为直接式干燥和间接式干燥器。

1.直接式干燥

直接式干燥也叫绝热干燥或对流干燥,它是通过热气流与产品直接接触而传递热量,气体提供显热用于蒸发物料中的湿分。传热介质可以是空气、惰性气体、过热蒸汽或燃烧产物。但燃烧气很少用于干燥聚合物,以避免产品污染。惰性气体可避免爆炸及火灾的发生,防止聚合物在加入稳定剂之前发生氧化。
另一种干燥方法,即脱湿干燥,它首先将干燥介质(一般为空气)在干燥剂箱中进行预处理,去掉一部分湿分,使其露点下降。然后,干燥的空气经换热器加热后穿过料层。一般使用硅胶或分子筛作为干燥剂,最近也开发出一些新型聚合物干燥剂。若空气流的湿含量大,用硅胶可除去大量的水分;而对于进气湿含量低的情况,分子筛较适用。进入干燥剂床的气流温度一般高于40℃,这对于使用分子筛脱湿是必要的。分子筛每吸附1kg湿分产生4187kJ的热量。因此,分子筛不但可以降低干燥介质的露点,而且加热干燥介质,从而减少热能输入量。

2.间接式干燥器

一般用于小规模或中等规模的生产,干燥的产品堆积密度比直接式干燥的高。该种干燥器通常包括滚筒、空心盘式、桨叶搅拌式和回转真空(双锥式)干燥器等。在间接式干燥器中往往通入气体作为蒸发湿分的携带载体,携带气体有时也参与传热/传质过程。
在聚合物干燥过程中,此两种干燥方法均普遍应用。在一台干燥装置中结合使用此两种干燥方法,或者将直接式和间接式干燥器进行组合使用是解决某些聚合物干燥的有效途径。在流化床床层中埋置加热元件,可提高床层与加热元件的传热速率。应注意,在聚合物干燥的应用中,聚合物的软化点限制了加热元件的使用温度。

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