CN102645085B - 一种聚碳酸酯连续干燥方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于干燥技术领域，涉及一种聚碳酸酯连续干燥方法，先将聚碳酸酯粉状物料送入气流干燥加速器，同时送入过热蒸汽，二者在气流干燥套管中并流前行，进行传热、传质，脱除大部分溶剂和水分，完成气流干燥；再将物料在蒸汽气流夹带下进入旋风干燥器，物料和蒸汽沿着内壁做旋转运动，进行剧烈传质和传热，然后进入旋风分离器实现气固分离完成旋风干燥；经旋风分离器分离后的气体经布袋除尘器过滤后进入溶剂回收系统，物料进入一级流化床，与高温干燥空气混合，经过充分流化、传热，将水含量脱除进入二级流化床进行降温冷却到常温后进入下一工序；其工艺简单，操作易控，热效率高，节省能源，环境友好，干燥效果好，溶剂回收量大，效益明显。
Description
技术领域：
本发明属于干燥技术领域，涉及一种对聚碳酸酯采用蒸汽进行脱溶剂、脱水和热空气脱水的新工艺方法，特别是一种聚碳酸酯连续干燥方法。
背景技术：
通常，聚碳酸酯粉状物料中含有15-35％的水分和低沸点溶剂二氯甲烷、二氯乙烷等，而这些水份和溶剂都需要在干燥过程中除去，以保证物料产品的含水量在500ppm以下和聚碳酸酯的良好性能；另外低沸点溶剂需要回收利用，这不仅可以节约成本，而且有利于保护环境。中国专利CN200610045528.6以高温空气为加热和输送介质，分别采用脉冲式气流干燥和流化床干燥对氯化聚乙烯进行干燥，前者脱除表面水，后者实现深度干燥，该方法可实现物料快速干燥而不变质，但该方法没有考虑低沸点溶剂的回收问题；中国专利CN200620135197采用过热蒸汽、空气组合式气流干燥，该方法传热系数和干燥效率均较高，可实现溶剂回收，但存在喂料易结露、出料易返潮、不适于深度脱水和热量利用低等缺点；中国专利CN201010222549.7中采用两级流化床，其中二级流化床集干燥与冷却于一体，可有效利用二级流化床尾气余热，降低系统能耗，但在高温干燥时，由于冷却气与干燥气不可避免的混合而降低了干燥效率，不利于物料的深度干燥。归结起来，现有技术普遍存在着干燥设备复杂，干燥工艺成本高，环境差，能耗大，热效率低等突出缺点。
发明内容：
本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，寻求设计提供一种具有热效率高、设备投资小、可连续操作的聚碳酸酯干燥工艺方法，采用套管气流干燥、旋风干燥和流化床干燥三种方式组合实现干燥功能；采用的气流干燥具有干燥和运输的双重功能，其干燥管为套管式，管内以过热蒸汽输送和直接加热物料实现气流干燥，管间通蒸汽的加热管内气体间接加热物料，强化了传热效果，有利于溶剂回收，克服了因喂料产生结露而引起管道堵塞问题；旋风干燥器降低了气流干燥过程中的压降和故障率，将物料中的溶剂彻底脱除干净，在保证物料运输的情况下缩短气流干燥套管的长度，适合于连续规模化生产；这两种干燥方式主要是回收溶剂和脱除表面水，而水的深度干燥在流化床中进行，流化床干燥采用热空气干燥和冷却两级流化床串联的方式，可保证物料产品干燥的含水量和温度要求，并有效的利用能量，节约成本。
为了实现上述目的，本发明的工艺步骤包括采用过热蒸汽进行气流干燥、旋风干燥、采用空气进行一级干燥和一级冷却，其具体步骤为：
(1)、先将聚碳酸酯粉状物料输送进入气流干燥加速器，气流干燥加速器内同时送入气流方向与物料方向垂直的过热蒸汽，物料和蒸汽在气流干燥套管中并流前行，气流干燥套管为带有夹套的管道，夹套内通有蒸汽；在气流干燥套管中进行传热、传质，脱除大部分溶剂和水分，完成气流干燥，得第一步干燥物料；
(2)、再将第一步干燥物料在蒸汽气流夹带下从切线方向高速进入旋风干燥器的底部，干燥物料和蒸汽在旋风干燥器中沿着内壁做旋转运动，并在此过程中进行的剧烈传质和传热，然后蒸汽气流携带固体干燥物料进入旋风分离器实现气固分离；干燥过程的热量由蒸汽热对流传热和夹套的热辐射来提供；此过程中将溶剂完全脱除、水分脱除至5％以下，完成旋风干燥，得第二步干燥物料；
(3)、经旋风分离器分离后的气体经第一布袋除尘器过滤后进入溶剂回收系统，第二步干燥物料进入一级流化床，与进入一级流化床的高温干燥空气混合，经过充分流化、传热，将水含量脱除至小于500ppm后，第二步干燥物料进入二级流化床进行降温冷却，气体经一级流化床顶部排出进入布袋除尘器过滤后经空气热交换器换热后放空，干燥物料经二级流化床冷却到常温后进入下一工序；在此过程中将经过过滤和除湿后的冷空气经鼓风机送入二级流化床对聚碳酸酯热物料进行降温而自身温度升高后，经布袋除尘器过滤后再与一级流化床出口的高温气体在热空气交换器中进行二次换热，气体温度进一步升高后，再采用空气加热器加热到130～170℃后进入一级流化床；实现采用空气进行一级干燥和一级冷却，得第三步干燥物料，即产品物料。
本发明涉及的过热蒸汽温度为150℃～195℃，气流干燥套管的夹套采用2～8barg蒸汽伴热，气流干燥套管内介质的速度为18～30m/s，干燥时间为3～10s，固体物料温度为110℃～140℃；气流干燥套管出口即为旋风干燥器入口，旋风干燥器为2～8barg蒸汽伴热；停留时间为10～30s，旋风干燥器出口固相中水含量≤5％，溶剂含量为0，出口进入旋风分离器进行气固分离，气相经布袋除尘器进一步过滤后进入溶剂回收系统，固相进入一级流化床；进入一级流化床高温空气为经空气热交换器9加热到70～90℃后，再经空气加热器加热到130～170℃的热空气，进入一级流化床的固体物料与热空气充分流化、传热，进行深度脱水后，进入二级流化床进行冷却，停留时间为1.5～3小时，一级流化床采用2～8barg蒸汽伴热，空气加热器采用6～13barg蒸汽加热；进入二级流化床的物料被经空气过滤器过滤和除湿机除湿后，干基含水量≤0.78％的空气降温后，进入下一工序，升温后的空气经第三布袋除尘器过滤后进入空气热交换器与第二布袋除尘器出口的热空气进行换热，二级干燥的停留时间为10～30min，粉料出口温度为常温，气体出口温度60～90℃；气流干燥管内聚碳酸酯粉状物料粒径为0.3-1.0mm，固气比为0.5∶1～2.0∶1，气体速度为18～30m/s，固体的堆积密度为180-240kg/m3；旋风干燥器内，一级流化床和二级流化床中物料的孔隙率为0.55～0.75，流化速度为：0.4～0.6m/s；聚碳酸酯中水和溶剂在不同位置的质量含量如下：气流干燥套管入口20％～25％和3％～8％；气流干燥套管2出口为4％～15％和1％～5％；旋风干燥器出口水含量≤4％，溶剂含量为0；一级流化床出口水含量≤500ppm，不含溶剂。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：一是含有溶剂和水蒸气的废气可回收再利用；二是气流干燥停留时间短、传热系数高、干燥面积大、处理量大，具有干燥和运输的双重功能，采用蒸汽夹套提供热量，强化了干燥效果；三是旋风干燥器内大颗粒停留时间长，小颗粒停留时间短，干燥均匀，无局部过干现象且物料和气流是并流，干燥产品不会过热，热效率高、投资少；四是在流化床干燥过程中，聚碳酸酯颗粒被空气吹起并悬浮于其中做剧烈运动，颗粒之间互相碰撞、热容量系数大、可实现连续操作，同时流化床密封性能好，传动机械不接触物料，不易有杂质混入；五是干燥除湿后的空气先在二级流化床与热物料换热后再与一级流化床出口的热空气换热，热量利用充分、成本降低；六是整个流程为连续工艺，便于操作和控制，可降低工作负荷，保证系统稳定性；七是脱水、脱溶剂效果好，外来污染小；八是整个干燥过程中固体粉状物料始终处于流态化，物料温度均匀，可避免局部温度过高，干燥前后的聚碳酸酯无降解，适用于热敏性物料的干燥。
附图说明：
图1为本发明的结构及工艺流程原理示意图；其中包括气流干燥加速器1、气流干燥套管2、旋风干燥器3、旋风分离器4、第一布袋除尘器5、一级流化床6、第二布袋除尘器7、空气加热器8、空气热交换器9、二级流化床10、第三布袋除尘器11、引风机12、空气过滤器13、空气除湿机14和鼓风机15。
具体实施方式：
下面通过实施例并结合附图作进一步说明。
实施例：
本实施例的工艺步骤包括采用过热蒸汽进行气流干燥、旋风干燥、采用空气进行一级干燥和一级冷却，其具体步骤为：先将聚碳酸酯粉料输送进入气流干燥加速器1，气流干燥加速器1内同时送入气流方向与物料方向垂直的过热蒸汽，两者在气流干燥套管2中并流前行，气流干燥套管2为带有夹套的管道，夹套内通有蒸汽，在气流干燥套管2中进行传热、传质，脱除大部分溶剂和水分，完成气流干燥，得第一步干燥物料；再将第一步干燥物料在蒸汽气流夹带下从切线方向高速进入旋风干燥器3底部，干燥物料和蒸汽在其中沿着内壁做旋转运动，在此过程中进行的剧烈的传质和传热，然后蒸汽气流携带固体的干燥物料进入旋风分离器4实现气固分离，干燥过程的热量由蒸汽热对流传热和夹套的热辐射来提供，此过程中将溶剂完全脱除、水分脱除至5％以下；完成旋风干燥，得第二步物料；然而，经旋风分离器4分离后的气体经第一布袋除尘器5过滤后去进入溶剂回收系统，第二步干燥物料进入一级流化床6，与进入一级流化床6的高温干燥空气混合，经过充分流化、传热，将水含量脱除至小于500ppm后，第二步干燥物料进入二级流化床10进行降温冷却，气体经流化床顶部排出进入第二布袋除尘器7过滤后经空气热交换器9换热后放空，干燥物料经二级流化床10冷却到常温后进入下一工序；在此过程中将经过过滤和除湿后的冷空气经鼓风机15送入二级流化床10对聚碳酸酯热物料进行降温而自身温度得到升高后，经第三布袋除尘器11过滤后再与一级流化床6出口的高温气体在热空气交换器9中进行二次换热，气体温度得到进一步升高后，再采用空气加热器8加热到130～170℃后进入一级流化床；实现采用空气进行一级干燥和一级冷却，得第三步干燥物料即产品物料。
本发明涉及的过热蒸汽的温度为150℃～195℃，气流干燥套管2的夹套采用2～8barg蒸汽伴热，气流干燥套管2内，介质的速度为18～30m/s，干燥时间为3～10s，固体物料温度为110℃～140℃；气流干燥套管2出口即为旋风干燥器3入口，旋风干燥器3为2～8barg蒸汽伴热；停留时间为10～30s，旋风干燥器3出口固相中水含量≤5％，溶剂含量为0，出口进入旋风分离器4进行气固分离，气相经第一布袋除尘器5进一步过滤后进入溶剂回收系统，固相进入一级流化床6；进入一级流化床6高温空气为经空气热交换器9加热到70～90℃左右后，再经空气加热器8加热到130～170℃的热空气，进入一级流化床6的固体物料与热空气充分流化、传热，进行深度脱水后，进入二级流化床10进行冷却，停留时间为1.5～3小时，一级流化床6采用2～8barg蒸汽伴热，空气加热器8采用6～13barg蒸汽加热；进入二级流化床的物料被经空气过滤器13过滤和除湿机14除湿后，干基含水量≤0.78％的空气降温后，进入下一工序，升温后的空气经第三布袋除尘器11过滤后进入空气热交换器9与第二布袋除尘器7出口的热空气进行换热，二级干燥的停留时间为10～30min，粉料出口温度为常温，气体出口温度60～90℃；气流干燥管2内，聚碳酸酯粉料粒径为0.3-1.0mm，固气比为0.5∶1～2.0∶1，气体速度为18～30m/s，固体的堆积密度为180-240kg/m3；旋风干燥器3内，一级流化床6和二级流化床中10物料的孔隙率为0.55～0.75，流化速度为：0.4～0.6m/s；聚碳酸酯中水和溶剂在不同位置的质量含量如下：气流干燥套管2入口20％～25％和3％～8％；气流干燥套管2出口为4％～15％和1％～5％；旋风干燥器3出口水含量≤4％，溶剂含量为0；一级流化床6出口水含量≤500ppm，不含溶剂。
本实施例的最佳参数为：聚碳酸酯物料(湿物料量105kg/hr，含水量21.4％，溶剂含量7.5％)，气流干燥所用气源为180℃的过热蒸汽，气流干燥套管2的夹套通有3barg蒸汽，气速为28m/s，固气比为0.83∶1，气流干燥套管2出口物料中水含量为9％，溶剂含量3.4％；旋风干燥器采用压力为6barg的蒸汽伴热，出口不含溶剂，水分含量为3.6％；一级流化床6的气源为155℃、干基含水量为0.7％的空气，一级流化床6采用6barg蒸汽伴热，停留时间为2hr，出口聚碳酸酯粉料的含水量(4小时测一次)为420ppm、455ppm、433ppm；二级流化床10停留时间为20min，气体出口温度83℃，聚碳酸酯粉料温度为41℃；整个系统连续操作，工艺操作参数和分析结果稳定。
Claims (2)
1.一种聚碳酸酯连续干燥方法，其特征在于包括采用过热蒸汽进行气流干燥、旋风干燥、采用空气进行一级干燥和一级冷却，其具体步骤是：
（1）、先将聚碳酸酯粉状物料输送进入气流干燥加速器，气流干燥加速器内同时送入气流方向与物料方向垂直的过热蒸汽，物料和过热蒸汽在气流干燥套管中并流前行，气流干燥套管为带有夹套的管道，夹套内通有蒸汽；在气流干燥套管中进行传热、传质，脱除大部分溶剂和水分，完成气流干燥，得第一步干燥物料；
（2）、再将第一步干燥物料在蒸汽气流夹带下从切线方向高速进入旋风干燥器的底部，干燥物料和蒸汽在旋风干燥器中沿着内壁做旋转运动，并在此过程中进行的剧烈传质和传热，然后蒸汽气流携带固体干燥物料进入旋风分离器实现气固分离；干燥过程的热量由蒸汽热对流传热和夹套的热辐射来提供；此过程中将溶剂完全脱除、水分脱除至5%以下，完成旋风干燥，得第二步干燥物料；
（3）、经旋风分离器分离后的气体经第一布袋除尘器过滤后进入溶剂回收系统，第二步干燥物料进入一级流化床，与进入一级流化床的高温干燥空气混合，经过充分流化、传热，将水含量脱除至小于500ppm后，经一级流化床干燥的干燥物料进入二级流化床进行降温冷却，气体经一级流化床顶部排出进入布袋除尘器过滤后经空气热交换器换热后放空，干燥物料经二级流化床冷却到常温后进入下一工序；在此过程中将经过过滤和除湿后的冷空气经鼓风机送入二级流化床对聚碳酸酯热物料进行降温而自身温度升高后，经布袋除尘器过滤后再与一级流化床出口的高温气体在空气热交换器中进行二次换热，气体温度进一步升高后，再采用空气加热器加热到130～170℃后进入一级流化床；实现采用空气进行一级干燥和一级冷却，得第三步干燥物料，即产品物料。
2.根据权利要求1所述的聚碳酸酯连续干燥方法，其特征在于涉及的过热蒸汽温度为150℃～195℃，气流干燥套管的夹套采用2～8barg蒸汽伴热，气流干燥套管内介质的速度为18～30m/s，干燥时间为3～10s，固体物料温度为110℃～140℃；气流干燥套管出口即为旋风干燥器入口，旋风干燥器为2～8barg蒸汽伴热；停留时间为10～30s；固相进入一级流化床；进入一级流化床高温空气为经空气热交换器加热到70～90℃后，再经空气加热器加热到130～170℃的热空气，进入一级流化床的固体物料与热空气充分流化、传热，进行深度脱水后，进入二级流化床进行冷却，停留时间为1.5～3小时，一级流化床采用2～8barg蒸汽伴热，空气加热器采用6～13barg蒸汽加热；进入二级流化床的物料被经空气过滤器过滤和除湿机除湿后，干基含水量≤0.78%的空气降温后，进入下一工序，升温后的空气经第三布袋除尘器过滤后进入空气热交换器与第二布袋除尘器出口的热空气进行换热，二级干燥的停留时间为10～30min，粉料出口温度为常温，气体出口温度60～90℃；气流干燥管内聚碳酸酯粉状物料粒径为0.3-1.0mm，固气比为0.5:1～2.0：1，气体速度为18～30m/s，固体的堆积密度为180-240kg/m3；旋风干燥器内，一级流化床和二级流化床中物料的孔隙率为0.55～0.75，流化速度为：0.4～0.6m/s；聚碳酸酯中水和溶剂在不同位置的质量含量如下：气流干燥套管入口20%～25%和3%～8%；气流干燥套管出口为4%～15%和1%～5%；一级流化床出口不含溶剂。
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- 2012-02-24 CN CN201210042848.1A patent/CN102645085B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
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