双桨叶干燥器在聚碳酸酯干燥中的应用

马瑞进，杜 燕，王啸宇，崔晓锦

(1.甘肃银光聚银化工有限公司，甘肃 白银 730900；2.甘肃银光化学工业集团有限公司，甘肃 白银 730900)

聚碳酸酯是一种具有优良综合性能的热敏性工程塑料，因具有优良的透光性、较高的玻璃化温度，而良好的冲击韧性而成为工程塑料中发展最快的品种[1]。其加工过程对最终含水量要求极低，注射成型和挤出成型允许最高含水量为0.02%[2]。聚碳酸酯干燥不好，会造成加工制品质量下降，成型时易发生降解，分子量下降，制品色深，变脆，产生银纹，甚至无法加工[3]。

聚碳酸酯干燥属于微量水分干燥，在恒速干燥阶段干燥时间很短，降速干燥阶段所需要干燥时间比较长。聚碳酸酯物料表面水分容易在恒速干燥阶段脱出，随着聚碳酸酯粉料含水量不断减少，干燥过程进入降速阶段[4]，最终得到干燥平衡水分含量。

1 聚碳酸酯干燥方式选择

聚碳酸酯不同物理状态对干燥器选择也产生一定影响，对于溶液状态，可以选用喷雾干燥器、桨叶干燥器、转鼓干燥器；对于目前生产装置使用的水蒸汽喷析法产生的聚碳酸酯粉料，可以选用流化床、气流干燥器、桨叶干燥器、滚筒干燥器、双锥回转真空干燥器及其组合干燥方式。比较适用于干燥固体粉料的干燥器干燥性能，比较结果见表1。

表1 常用干燥器干燥性能比较

聚碳酸酯物料含水量10%～15%，溶剂含量3%～5%，存在粒径分布较宽的问题，粉料中的溶剂在高温时会分解HCl，对设备产生一定的腐蚀。根据聚碳酸酯粉料的特殊性质，选取干燥设备要求满足适用于热敏性物料、粒径要求不严格、能够连续操作、处理量适中、干燥时间可调节、干燥后含水量低等特点，综合上述条件选取桨叶干燥器[5]作为聚碳酸酯干燥设备。

2 桨叶干燥器干燥试验过程

2.1 试验条件

JG-3 型双轴桨叶干燥器一台，换热面积3m2。聚碳酸酯粉料为中试装置产品，呈粉末状，初始含水量10%，溶剂含量4.1%，粒径范围0.2～0.8mm.试验时间7h，干燥器载体为环境空气，夹套加热热源为低压水蒸汽。试验条件为：(1)加热温度为130℃，进料量分别为10kg·h-1、20kg·h-1；(2)进料量为10kg·h-1，加热温度为120℃、130℃、140℃。

2.2 试验结果与分析

桨叶干燥聚碳酸酯粉料溶剂干燥曲线见图1、图2。

图1 相同温度不同进料量溶剂干燥曲线

图2 相同进料量不同温度条件下溶剂干燥曲线

试验中聚碳酸酯粉料初始溶剂含量为4.1%，干燥时间为5min 时，粉料中溶剂含量下降至1%以下，24min 时粉料中溶剂含量为0，说明桨叶干燥器脱出粉料中溶剂效果比较明显。从图1 可以看出，粉料进料量增大时，粉料中溶剂含量有所增加，减少粉料同加热夹套的换热机率，说明进料量对溶剂干燥时间有一定影响。图2 中随着夹套伴热温度升高，粉料中溶剂脱出加快，说明对于间接加热干燥设备，换热面积不变情况下，提高夹套加热温度有利于溶剂脱出，从而能够减少物料在干燥器内的停留时间，减小设备有效容积，降低设备成本。试验过程中夹套温度为140℃时，聚碳酸酯粉料有部分软化的情况，对桨叶干燥器使用会产生一定影响，因此确定130℃为干燥适宜温度。

桨叶干燥器对聚碳酸酯粉料水分的干燥曲线见图3、图4。

图3 相同温度不同进料量水分干燥曲线

图4 相同进料量不同温度条件下水分干燥曲线

试验中聚碳酸酯粉料初始水分含量为10%，干燥时间为5min 时，粉料中水分含量下降至5000×10-6以下，12min时粉料中水分含量为500×10-6以下，说明在0～12min 干燥时间内，干燥脱出水分以表面水为主，干燥速度较快，属于恒速干燥阶段，12～48min 干燥时间主要干燥粉料内部结合水，干燥速度下降，属于降速干燥阶段。从图3 可以看出粉料加料量增大，对干燥水分有一定的影响，会使粉料中水分含量提高。图4 中看出提高夹套加热温度有利于粉料中水分的脱出，其试验结果同溶剂脱出试验结果相似。

3 结论

以上试验结果初步说明，使用桨叶干燥器脱出聚碳酸酯粉料中溶剂和水分具有一定的可行性，从桨叶干燥器出口溶剂含量和含水量来看，干燥效果能够达到生产工艺要求，在较短干燥时间内，桨叶干燥器能够将粉料中的全部溶剂和大部分表面水脱出，从而解决了因溶剂残留造成后序设备管线腐蚀的问题。桨叶干燥器能够将聚碳酸酯粉料中的水分脱出至5000×10-6以下，此时为水分的深度干燥，可以选取干燥效率高的干燥设备进行处理，从而可以初步判断桨叶干燥器具备同其他干燥器组合使用干燥聚碳酸酯粉料的优势。

[1]杨伟，刘正英，杨鸣波.聚碳酸酯合金技术与应用[M].北京：机械工业出版社，2008.

[2]丁浩.塑料的干燥及其设备[J].工程塑料应用，1994，22(3)：21-23.

[3]《化工百科全书》编委会，化学工业出版社，《化工百科全书》编辑部.化工百科全书[M].北京：化学工业出版社，1995.298-299.

[4]苏友福，丁浩.工程塑料粒料的干燥[J].上海塑料，2004，12(4)：31-34.

[5]吴伟成，周炜灿，蔡庆，张红杰.空心桨叶干燥器的研究开发及应用[J].浙江化工，2004，35(9)：31-34.