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塑料的除湿干燥方法 [2006-10-24]来源:www.chinazedo.com

干燥胶粒所需的能量由两部分组成,一部分是将物料由室温加热至干燥温度所需要的能量,另一部分是蒸发水分所需要的能量。在确定物料所需的气体量时,通常是以干燥气体进入或离开干燥料斗时的温度为基础。一定温度的干燥空气通过对流的方式将热量输送至胶粒中也是一种对流干燥过程。

在实际生产中,实际能耗值有时要比理论值高得多。例如,物料可能在干燥料斗中的停留时间过长,完成干燥所消耗的气体量较大,或者分子筛的吸附能力未充分发挥等。减少干燥气体的需求量从而削减能源成本的可行方法是采用两步法干燥料斗。在这种设备中,干燥料斗上半部的物料只是被加热而并未被干燥,所以可以用环境中空气或干燥过程的排气来完成加热。

采用这种方法后,往往只需要向干燥料斗中供应通常干燥气体量的1/4?1/3,从而降低了能源成本。提高除湿气体干燥效率的另一种方法是通过热电偶和露点受控的再生,而德国Motan公司则利用天然气作为燃料来降低能源成本。

真空干燥

目前,真空干燥也进入到塑料加工领域当中,例如美国Maguire公司开发出来的真空干燥设备就已被应用到塑料加工之中。这种连续操作型的机器由安装于旋转传送带上的三个腔体组成。在第一腔体处,当胶粒被填满后,通入被加热至干燥温度的气体以加热胶粒。在气体出口处,当物料达到干燥温度时即被移至抽成真空的第二腔体中。

由于真空降低了水的沸点,所以水分更容易变成水蒸汽被蒸发出来,因此,水分扩散过程被加速了。由于真空的存在,从而在胶粒内部与周围空气之间产生了更大的压力差。一般情况下,物料在第二腔体中的停留时间为20min?40min,而对于一些吸湿性较强的物料而言,最多需要停留60min。最后,物料被送到第三腔体,并由此被移出干燥器。

在除湿气体干燥和真空干燥中,加热塑料所消耗的能源是相同的,因为这两种方法是在同样的温度下进行。但是在真空干燥中,气体干燥本身并不需要消耗能源,但需要用能源来创造真空,创造真空所需的能耗与所干燥物料的量以及含水量有关。

红外线干燥

干燥胶粒的另一种方法是红外线干燥工艺。在对流加热中,气体与胶粒之间、胶粒与胶粒之间以及胶粒内部的热导率都很低,因此热量的传导受到极大的限制。而采用红外线干燥时,由于分子受到红外线辐照,所吸收的能量将直接转换成热振动,这意味着物料的加热比在对流干燥中更快。与对流加热相比,在干燥过程中,除了环境空气和胶粒中水分的局部压力差以外,红外线干燥还有一个逆向的温度梯度。

通常,干燥气体和受热微粒之间的温度差愈大,干燥过程就愈快。红外线干燥时间通常在5min~15min。目前,红外线干燥过程已经被设计为转管模式,即顺着一只内壁有螺纹的转管,胶粒被输送和循环,在转管的中心段有数个红外线加热器。

如前所述,物料含水量的不同将会导致工艺参数的差別。一般,残余水分含量的不同可能是因为不同物料的流通速率不同,所以干燥过程的中断或机器的启动、停机都会引起停留时间的不同。在气体流量固定的情况下,材料流通量的不同一般表现为温度曲线的变化和排气温度的变化。干燥机制造商们以不同方法进行测量,并将干燥气体流量与被干燥物料的量相匹配,进而调整干燥料斗的温度曲线,从而使胶粒在干燥温度下经历稳定的停留时间。

另外,物料不同的初始水分含量也会导致残余水分含量的不稳定。因为停留时间是固定的,初始水分含量的明显变化必将导致残余水分含量发生同样明显的变化。如果需要稳定的残余水分含量,就需要测量初始或残余的水分含量。由于相关的残余水分含量低,在线测量不易进行,而且物料在干燥系统中的停留时间较长,把残余水分含量当作输出信号会引起系统受控的问题,所以干燥机制造商们开发出来一种新的控制概念,能实现稳定的残余水分含量这一目标。

这种控制概念以保持残余水含分量的稳定为目的,将塑料的初始水分量、进入和流出气体的露点、气体流动量和胶粒流通率等工艺参数作为输入变量,从而使干燥系统能够根据这些变量的不同进行及时调整,以保持稳定的残余水分含量。

红外线干燥和真空干燥是塑料加工中的新技术,这些新技术的应用极大地缩短了物料的停留时间并降低了能源消耗。但是,创新的干燥工艺其价格也相对较高。因此,近些年来,人们也在努力地提高传统除湿气体干燥的效率。所以,在做出投资决策时,应当进行精确的成本评估,不仅要考虑采购成本,还要考虑管路、能源、空间和维修保养等,以使最小的投资得到最大的回报。


 

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