CN104072760A - 一种聚对苯二甲酰对苯二胺粉体连续进行干燥和分级的系统和方法 - Google Patents
一种聚对苯二甲酰对苯二胺粉体连续进行干燥和分级的系统和方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种聚对苯二甲酰对苯二胺粉体连续进行干燥和分级的系统，包括第一漏斗式料仓、过滤器、干燥机、第二漏斗式料仓和振动筛，第一漏斗式料仓的下端设置有螺旋进料器，而第一漏斗式料仓通过螺旋进料器与干燥机的下端连通，干燥机的下端还通过一蒸汽预热器与过滤器连通，而干燥机的上端内部则设置有一隔离风扇，且干燥机的上端还与第二漏斗式料仓的上端连通，而所述的第二漏斗式料仓的上端还连接有一干燥引风机，此外，振动筛则与第二漏斗式料仓的下端连通。本发明实现了PPTA粉体干燥、分级的一体化和连续化生产，解决了传统的干燥分级设备需定期清洗、干燥分级效果不理想、粉体铁离子含量偏高等问题；且节约了生产和人力成本、降低了能耗。
Description
技术领域
本发明涉及一种聚对苯二甲酰对苯二胺（PPTA）粉体的干燥和分级的系统和方法，尤其是涉及一种聚对苯二甲酰对苯二胺粉体连续进行干燥和分级的系统和方法。
背景技术
对位芳纶被称为“王牌纤维”，是一种新型合成纤维，具有超高强度、高模量和耐高温、耐酸耐碱、重量轻等优良性能，其强度是钢丝的5～6倍 ，模量为钢丝或玻璃纤维的2～3倍，韧性是钢丝的2倍，而重量仅为钢丝的1/5左右，在560℃下，不分解，不融化，具有良好的绝缘性和抗老化性能，其应用领域有人体防护、橡胶制品、光缆增强和复合材料等诸多领域，也是国防建设不可缺少的新材料。目前，对位芳纶被美国杜邦公司、日本帝人公司及俄罗斯的Terlon纤维等少数公司垄断。
为了打破国外技术封锁和市场垄断，国内多家企业和科研院所相继开始了芳纶技术的开发。干燥是对位芳纶生产过程中的非常重要的环节，用于对位芳纶纤维生产的聚对苯二甲酰对苯二胺（PPTA）粉料需要控制其一定的含水率及粒径。传统的PPTA聚合体干燥、分级工艺是先利用真空浆叶干燥器等热传导的方式进行干燥，然后将干燥的PPTA聚合体利用振动筛进行分级。这个过程中每批物料都需要单独进行开、停车操作，且这个过程都需要先升温后降温，能量不能得到充分利用，造成了装置运行能耗高。且间歇式操作也增加了人力成本，提高了操作控制的难度。
申请号为201010120629.1的专利涉及一种惰性气体循环的对位芳纶微粉干燥工艺，其特征是对位芳纶湿料加入微粉干燥机内，在此对位芳纶湿料被打散、破碎，打散后的对位芳纶粉末被惰性气体夹带进入微粉干燥机顶部的分级器，通过分级器的对位芳纶粉末随惰性气体进入布袋除尘器内过滤后经旋转卸料器排出；未通过分级器的对位芳纶粉末返回微粉干燥机内再次打散、破碎；经过布袋除尘器过滤后的惰性气体混合循环使用，冷凝器及除雾器产生的湿分分别由冷凝器底部及除雾器底部自流到液封罐中回收。在仪化芳纶装置运行结果来看：首先，该发明中废料处理过程使用惰性气体作为干燥介质，增加了生产成本；其次，该发明方法芳纶湿料在干燥机底部多经历了一道破碎过程，使处理后粉体的铁离子含量偏高，影响粉体用于后道纺丝的品质。再次，该工艺通过顶部分级器进行分级，很难实现精确控制，会造成分级后的粗粉中含有较多细粉，含量在50%左右，不能保证得到粒径均匀分布的粉体，从而不能实现分级的目的。
申请号为200510017106.3的专利涉及一种MBS的气流-旋流组合连续式干燥方法，湿MBS与热空气进入脉冲干燥器干燥，其水分降至10-15%后以旋转涡流方式切线进入旋流干燥器中，以热水为热源进行延时干燥，干燥后水含量为0.5%MBS从出口一次入旋风分离器、布袋除尘器；其操作条件：空气125-130℃，水温度70-80℃，物料平均停留时间15-25min，负压操作，旋流干燥器内温度55-60℃。该方法不适用与芳纶干燥分级，首先，因为旋流干燥器内温度55-60℃很难达到对PPTA湿料完全干燥的目的；其次，该发明没有分级设备，会造成生产的不连续化，不适合对位芳纶芳纶大规模生产所需。
而申请号为200610043011.3的专利涉及一种己二酸的氮气循环、过热蒸汽“气流-流化床”两级干燥方法，属过热蒸汽、热风型干燥。其工艺步骤是己二酸湿物料通过旋转加料器、打散器、气固分离干燥器进入流化床干燥器。在流化床干燥器干燥段，在热氮气和蒸汽间接加热的共同作用下，形成流化床层，物料被干燥；在流化床干燥器冷却段，在冷氮气和冷介质的共同作用下，物料被冷却；最终，物料温度降至≤25℃，湿度达到0.2%，成为合格产品。同样该发明不符合对位芳纶大规模生产要求。首先，该方法中氮气的使用增加了生产成本；其次，对位芳纶干燥分级后粉体在空气中性质稳定，无需经历冷氮气和冷介质的冷却作用；再次，该方法不具备分级的作用。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种可连续对聚对苯二甲酰对苯二胺进行干燥、分级，且能够有效解决现有聚对苯二甲酰对苯二胺粉体干燥、分级效果不理想、能耗高及干燥后的粉体铁离子含量偏高等问题的聚对苯二甲酰对苯二胺粉体连续进行干燥和分级的系统和方法。
为达到上述目的，本发明是通过以下的技术方案来实现的：
一种聚对苯二甲酰对苯二胺粉体连续进行干燥和分级的系统，其特征在于，包括第一漏斗式料仓、过滤器、干燥机、第二漏斗式料仓和振动筛，所述的第一漏斗式料仓的下端设置有螺旋进料器，所述的第一漏斗式料仓通过螺旋进料器与干燥机的下端连通，干燥机的下端还通过一蒸汽预热器与过滤器连通，而干燥机的上端内部则设置有一隔离风扇，且干燥机的上端还与第二漏斗式料仓的上端连通，而所述的第二漏斗式料仓的上端还连接有一干燥引风机，此外，所述的振动筛则与第二漏斗式料仓的下端连通。
进一步，所述的过滤器为多级过滤器。而所述的干燥机内还设置有螺旋桨式搅拌电机。
而利用上述的聚对苯二甲酰对苯二胺粉体连续进行干燥和分级的系统对聚对苯二甲酰对苯二胺粉体连续进行干燥和分级的方法，则步骤如下：
（1）聚对苯二甲酰对苯二胺粉体干燥：首先，将聚对苯二甲酰对苯二胺湿粉体暂存在第一漏斗式料仓中，依次开启振动筛、干燥引风机、隔离风扇、蒸汽预热器、螺旋进料器，使得环境中空气经过滤器过滤、蒸汽预热器加热后形成热风进入到干燥机中，再开启螺旋进料器，将聚对苯二甲酰对苯二胺湿粉体按照设定的速率进入到干燥机的底部，使得热风对聚对苯二甲酰对苯二胺湿粉体进行干燥；
（2）聚对苯二甲酰对苯二胺粉体分级：所述的隔离风扇将被热风夹带上升的聚对苯二甲酰对苯二胺粉体中含湿量高的甩到干燥机的壁面上，然后在重力的作用下落至干燥机底部，进行二次干燥，如此循环，而在干燥引风机的作用下，将被热风夹带上升的聚对苯二甲酰对苯二胺粉体中干燥后合格的粉体抽入第二漏斗式料仓中，然后进入振动筛进行筛分分级，得到不同目数的粉体。
其中，经过分级后的粉体的目数分别为大于50目的细粉、20-50目的中粗粉和小于20目的粗粉。而经过分级后的粉体的含水率则小于5%。
本发明的有益效果是：本发明在PPTA粉体的干燥过程中，利用环境中的空气作为干燥介质，利用螺旋桨式搅拌电机对PPTA湿粉体进行打碎，且利用隔离风扇控制PPTA粉体在干燥机中的停留时间，实现了PPTA粉体干燥、分级的一体化和连续化生产，由于可以长时间运行，因此解决了传统的干燥、分级设备需定期清洗设备的问题；且节约了生产和人力成本、降低了能耗、解决了现有PPTA聚合体湿料干燥分级工艺干燥分级效果不理想、干燥后的粉体铁离子含量偏高等问题。
附图说明
图1本发明所述的聚对苯二甲酰对苯二胺粉体连续进行干燥和分级的系统的结构示意图。
图中主要标记含义如下：
1、第一漏斗式料仓 2、螺旋进料器 3、干燥机 4、过滤器
5、蒸汽预热器 6、干燥引风机 7、隔离风扇
8、第二漏斗式料仓 9、振动筛。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。
图1本发明所述的聚对苯二甲酰对苯二胺粉体连续进行干燥和分级的系统的结构示意图。
如图1所示：一种聚对苯二甲酰对苯二胺粉体连续进行干燥和分级的系统，包括第一漏斗式料仓1、过滤器4、干燥机3、第二漏斗式料仓8和振动筛9，所述的第一漏斗式料仓1的下端设置有螺旋进料器2，所述的第一漏斗式料仓1通过螺旋进料器2与干燥机3的下端连通，干燥机3的下端还通过一蒸汽预热器5与过滤器4连通，其中，所述的过滤器4为多级过滤器，而干燥机3的上端内部则设置有一隔离风扇7，且干燥机3的上端还与第二漏斗式料仓8的上端连通，而所述的第二漏斗式料仓8的上端还连接有一干燥引风机6，此外，所述的振动筛9则与第二漏斗式料仓8的下端连通。
而利用上述的聚对苯二甲酰对苯二胺粉体连续进行干燥和分级的系统对聚对苯二甲酰对苯二胺粉体连续进行干燥和分级的方法，则步骤如下：
（1）聚对苯二甲酰对苯二胺粉体干燥：首先，将聚对苯二甲酰对苯二胺湿粉体暂存在第一漏斗式料仓1中，然后依次开启振动筛9、干燥引风机6、隔离风扇7、蒸汽预热器5和螺旋进料器2，使得环境中空气经过滤器4进行多级过滤、蒸汽预热器5加热后形成热风（符合工艺要求的）进入到干燥机3中，其中，加热蒸汽压力为0.5-1.2MPa，即利用环境中的空气作为干燥介质，此时，再开启螺旋进料器2，将聚对苯二甲酰对苯二胺湿粉体按照设定的速率进入到干燥机3的底部，其中，所述的螺旋进料器2的电机的转动频率为10-50Hz，使得热风对聚对苯二甲酰对苯二胺湿粉体进行干燥，且控制进口热风的温度为200-300℃，出口风量为2000-3000m3/h；
（2）聚对苯二甲酰对苯二胺粉体分级：利用干燥机3中螺旋桨式搅拌电机对PPTA湿粉体进行打碎，而所述的隔离风扇7将被热风夹带上升的聚对苯二甲酰对苯二胺粉体中含湿量高的甩到干燥机3的壁面上，然后在重力的作用下落至干燥机3底部，这个过程使粉体得到进一步的分散和干燥，即可进行二次干燥，如此循环，而在干燥引风机6的作用下，将被热风夹带上升的聚对苯二甲酰对苯二胺粉体中干燥后合格的的PPTA粉体会通过隔离风扇7进入第二漏斗式料仓8中，然后进入振动筛9进行筛分分级，得到不同目数的粉体，在本实施方式中，隔离风扇7的电机转动频率为20-50Hz，通过控制隔离风扇7可以控制PPTA粉体在干燥机3中的停留时间。在本实施方式中，经过分级后的粉体的目数分别为大于50目的细粉、20-50目的中粗粉和小于20目的粗粉。而经过分级后的粉体的含水率则小于5%。
本发明在PPTA粉体的干燥过程中，利用环境中的空气作为干燥介质，利用螺旋桨式搅拌电机对PPTA湿粉体进行打碎，且利用隔离风扇7控制PPTA粉体在干燥机3中的停留时间，实现了PPTA粉体干燥、分级的一体化和连续化生产，由于可以长时间运行，因此解决了传统的干燥、分级设备需定期清洗设备的问题；且节约了生产和人力成本、降低了能耗、解决了现有PPTA聚合体湿料干燥分级工艺干燥分级效果不理想、干燥后的粉体铁离子含量偏高等问题。
上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。
Claims (6)
1.一种聚对苯二甲酰对苯二胺粉体连续进行干燥和分级的系统，其特征在于，包括第一漏斗式料仓、过滤器、干燥机、第二漏斗式料仓和振动筛，所述的第一漏斗式料仓的下端设置有螺旋进料器，所述的第一漏斗式料仓通过螺旋进料器与干燥机的下端连通，干燥机的下端还通过一蒸汽预热器与过滤器连通，而干燥机的上端内部则设置有一隔离风扇，且干燥机的上端还与第二漏斗式料仓的上端连通，而所述的第二漏斗式料仓的上端还连接有一干燥引风机，此外，所述的振动筛则与第二漏斗式料仓的下端连通。
2.根据权利要求1所述的一种聚对苯二甲酰对苯二胺粉体连续进行干燥和分级的系统，其特征在于，所述的过滤器为多级过滤器。
3.根据权利要求1所述的一种聚对苯二甲酰对苯二胺粉体连续进行干燥和分级的系统，其特征在于，所述的干燥机内还设置有螺旋桨式搅拌电机。
4.一种聚对苯二甲酰对苯二胺粉体连续进行干燥和分级的方法，其特征在于，步骤如下：
（1）聚对苯二甲酰对苯二胺粉体干燥：首先，将聚对苯二甲酰对苯二胺湿粉体暂存在第一漏斗式料仓中，开启振动筛、干燥引风机、隔离风扇、蒸汽预热器和螺旋进料器，使得环境中空气经过滤器过滤、蒸汽预热器加热后形成热风进入到干燥机中，再开启螺旋进料器，将聚对苯二甲酰对苯二胺湿粉体按照设定的速率进入到干燥机的底部，使得热风对聚对苯二甲酰对苯二胺湿粉体进行干燥；
（2）聚对苯二甲酰对苯二胺粉体分级：所述的隔离风扇将被热风夹带上升的聚对苯二甲酰对苯二胺粉体中含湿量高的甩到干燥机的壁面上，然后在重力的作用下落至干燥机底部，进行二次干燥，如此循环，而在干燥引风机的作用下，将被热风夹带上升的聚对苯二甲酰对苯二胺粉体中干燥后合格的粉体抽入第二漏斗式料仓中，然后进入振动筛进行筛分分级，得到不同目数的粉体。
5.根据权利要求4所述的一种聚对苯二甲酰对苯二胺粉体连续进行干燥和分级的方法，其特征在于，经过分级后的粉体的目数分别为大于50目的细粉、20-50目的中粗粉和小于20目的粗粉。
6.根据权利要求4所述的一种聚对苯二甲酰对苯二胺粉体连续进行干燥和分级的方法，其特征在于，经过分级后的粉体的含水率小于5%。
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