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MBS高真空八达国际手机版连续二级干燥系统及应用

【摘要】:
杨剑峰张敏华张志军张敏磊(长沙市八达娱乐平台干燥设备有限公司,江苏无锡214400)  摘要:采用气流加高真空八达国际手机版二级干燥的形式,保留了气流干燥的高效、真空八达国际手机版干燥的节能与安全等特点,完美适用于MBS的大规模生产中,有着极好的经济效益和社会效益,值得广泛推广。  关键词:干燥技术 MBS 高真空八达国际手机版干燥 连续二级干燥 一、引言  1.1MBS的简介  MBS是甲基丙烯酸甲酯(M),丁二烯(B)及苯乙烯(S
杨剑峰 张敏华张志军 张敏磊
(长沙市八达娱乐平台干燥设备有限公司,江苏 无锡214400)
  摘要:采用气流加高真空八达国际手机版二级干燥的形式,保留了气流干燥的高效、真空八达国际手机版干燥的节能与安全等特点,完美适用于MBS的大规模生产中,有着极好的经济效益和社会效益,值得广泛推广。
  关键词:干燥技术  MBS  高真空八达国际手机版干燥  连续二级干燥
 
一、引言
  1.1 MBS的简介
  MBS是甲基丙烯酸甲酯(M),丁二烯(B)及苯乙烯(S)的三元共聚物。在室温和低温下都具有很强的抗冲击性,作为PVC的改性剂,不但可以大大提高PVC制品的冲击强度,而且还可以改善PVC的加工性能,广泛应用在硬质PVC产品的生产中。MBS是一种细小颗粒,熔点为115℃。经反应、离心脱水后,MBS的含固率约为72%~75%,干品为20目左右的颗粒,水份含量要求小于0.5%。目前,国内生产MBS的厂家,都采用沸腾流化床干燥装置,由于MBS具有特殊的物理性能和化学特性,在干燥过程中,稍有操作不当便会引起自然,甚至爆炸,存在一定的事故隐患。我厂技术部和安徽省合肥工大相互合作,于2014年针对MBS的干燥,研发出在低氧、低温、高真空环境下工作的八达国际手机版连续二级干燥装置,该设备完全可以满足MBS,在安全的条件下进行干燥工艺操作。
  1.2 MBS的现有干燥技术
  目前,国内具备一定规模生产MBS的厂家,都采用沸腾流化床干燥装置。干燥时,工人将湿MBS通过螺旋输送器至沸腾床内,进入干燥器的湿物料均匀分布在流化床干燥器床面上,根据沸腾流化床的大小,达到一定数量后停止送料。MBS在流化床内在流化沸腾状态下,由引风机连续将新鲜的热空气引入沸腾床,并与MBS相互对流传热接触,使MBS受热蒸发水分而干燥。经过一段时间的干燥,当出口的尾气温度达到一定数值时,关闭蒸汽,停止加热,进行冷却降温至40℃时卸料。据有关资料显示,MBS粉尘爆炸下限浓度为23g/m3,MBS在干燥过程中,流化床内极易产生粉尘云,而流化床干燥过程中需要大量的空气,空气中存在氧气,在静电的作用下,MBS便会产生闪爆或燃烧,不但损毁物料,还会影响人身安全,存在一定的事故隐患。国内生产MBS采用沸腾床干燥的厂家大大小小都发生过上述现象。该装置属于间歇操作,生产效率低,操作环境差,劳动强度大,物料耗散也大。
  1.3 MBS的新型干燥技术
  根据以上对MBS干燥的不足,我厂技术部在安徽省合肥工大的支持下,成功设计出一套适合MBS的高真空八达国际手机版二级干燥中试装置,由于主要干燥段是在真空低氧的条件下进行的,避免了燃烧爆炸的可能性,并在出料前设置冷却盘进行冷却至40℃,装袋后MBS不会存在焖燃。干品的品质较好,运行稳定安全。
 
二、MBS高真空八达国际手机版二级干燥的流程和特点
  MBS经过离心机脱水后,MBS的湿含量平均在25%左右,颗粒度在20目左右。首先将这些含湿量较高的MBS加入至定量加料器内(定量加料器的大小根据客户的生产量确定!),由变频调速控制加料量,加入至气流干燥器内进行预干燥,控制其干燥后的热风出口温度为50-55℃,预干燥的MBS在旋风除尘器收集至高真空盘干机上部的真空连续加料阀内,再进入盘干机内。MBS在高真空状态下,与盘面接触受热,带有耙叶的耙臂作回转运动使耙叶连续地翻炒物料。物料沿指数螺旋线流过干燥盘面,在小干燥盘上的MBS物料被送移到外缘,并在外缘落到下方的大干燥盘外缘,在大干燥盘上的MBS物料向里移动,并从中间落料口落入下一层小干燥盘中。大小干燥盘上下交替排列,MBS物料得以连续地流过整个干燥器。
  中空的干燥盘内通入90-95℃的热水,由干燥盘的一端进入,从另一端导出。MBS物料从上到下,交替受热运动中受热,达到一定温度,水份迅速汽化蒸发,湿气由设计在盘干顶盖上的排湿口通过真空泵排出。干燥后的MBS通过真空盘干冷却盘冷却后,最后被耙叶移动到真空卸料阀出料口排出。
  高真空八达国际手机版二级干燥流程见图1:
图1
 
三、MBS高真空八达国际手机版二级干燥的设计
  以每小时1400kg MBS强化气流加高真空八达国际手机版二级干燥设计计算为例:
  工艺条件如下:
  1.物料名称: MBS
  2.干品产量每小时1400kg
  3.物料初始含水量:25%
  4.一级气流干燥后物料含湿量:≤15%
  5.一级气流干燥热风进风温度T1=115℃(蒸汽)
  6.一级气流干燥排风温度T2=55℃
  7.一级气流干燥后物料出口温度T3=35℃
  8.八达国际手机版干燥加热温度T4=95℃(热水),出水温度T5=93℃
  9.八达国际手机版干燥物料进口温度T6=35℃
  10.八达国际手机版干燥物料出口温度T7=75℃
  11.物料进口温度T8≤15℃,
  12.平均气温T0=15℃
  13.成品含湿量≤0.5%
  14.盘干真空度为:0.08MPa
  15.盘干内氧含量:
  16.MBS堆积密度:0.3-0.45g/cm3
  17. 电源380V  50H 三相四线  室内安装
  3.1一级气流干燥设计计算:
  3.1.1.物料衡算
  G(投料量总)= 1400×(100-0.5)/(100-25) =1857.3kg/h
  G(投料量一)= 1857.3×(100-25)/(100-15) =1638.8kg/h
  W(蒸发水分一)= 1857.3-1638.8= 218.5kg/h
  3.1.2.热量衡算
  根据热平衡原理:Q总=Q1+Q2+Q3
  Q1—蒸发水份所需的热量
  Q2—湿物料升温所需的热量
  Q3—随尾气带走的热量
  Q1=【r+(T2-T0)c 】×W(蒸发水份)
  Q2=0. 4×1638.8×(T3-T0)
  Q3=L×(0.24+0.46×0.017)(T2-T0)
  Q总=1.15×[(550+40)×218.5+0. 4×1638.8×(35-15)]
  + L(0.24+0.46×0.017)(55-15)
  其中:1.15为系数,考虑干燥器经保温后的热损失;
  r=550Kcal/kg为水的汽化潜热;c=1Kcal/kg为水的热容
  0. 4为物料比热;L为进入换热器的空气量(m3/h)
  0.017为当T2=15℃,相对湿度φ=95%时查得;
  Q总=1.15×(128915+13110.4)+L×9.91
  =163329.2+ L×9.91
  Q总热量是空气经过预热器所获得的热量
  Q总=L×(0.24+0.46×0.017)(T1-T0))
  = L×(0.24+0.46×0.017)(115-15)
  =L×24.78
  根据热平衡原理  163329.2+ L×9.91=L×24.78
  L=10983(m3/h)
  L(操作风量)=10983×(273+55)/(273+15)≈12509(m3/h)
  圆整取12500m3/h
  因此本干燥装置选用风机的最低风量为12500m3/h;
  风压为-6500—-6000pa.
  3.1.3.气流干燥器直径设计
  根据物料物理特性,取干燥塔内风速为8m/s,
  L总(操作风量)=12500(m3/h)
  D=≈0.553米(圆整取0.55米)
  3.1.4.旋风除尘器的选取
  本装置采用高效旋风除尘器,该除尘器具有除尘效率高、结构简单和压力损失适中等优点。一般采用下面公式进行计算后选型。
  一般截面风速取V= 4m/s,根据Q1=VF×3600=12500m3/h;
  式中Q1(即L总(操作风量))—除尘器的处理气体量,m3/h
  V——截面气速,m/s   F—截面积,m2
  设旋风截面直径为D
  Q1=VF×3600=4×π(D/2)2×3600=12500
  D=1.05米
  则本装置选用壹台直径为1米的旋风除尘器。
  3.1.5.湿式除尘器的设计计算
  湿式除尘器通常由两个过程来完成,第一个过程是由洗涤液来捕集尘粒,第二个过程是除掉捕集了尘粒的液滴和二次飞扬的尘粒。代表性结构塔体底部有粉尘气体进口,液体排出口和清扫孔,塔体中部有喷淋装置,由若干喷嘴组哼,喷淋装置可以是一层或两层以上,视下底高度而定;上部为除雾装置,来脱去含尘气体夹带的液滴,塔体上部为净化气体排出口,塔体直径由每小时处理气量与气体在塔体内通过的速度决定。经过除尘器的气流速度越小,除尘效率越高。一般情况下,塔体内风速在1.0-1.5m/s,现取1.2m/s,塔体直径尺寸计算如下:
  D===1.92m,取整为1.9米。
  式中:D——除尘器直径,m
  a——每小时处理的风量,m3/h
  v——气体通过速度,m/s
  除尘器塔体的尺寸,一般参考直径选取,高与直径之比H/D在4-7范围以内,而喷淋段高度应占总高的二分之一以上。综合考虑,塔体高度取8米。
  6).气流干燥器的主要规格参数
  a.气流管直径为0.55米;
  b.旋风除尘器直径为1米;
  c.湿式除尘器直径为1.9米;
  d.处理风量为12500 m3/h;
  e.气流干燥总功率约为44.1kw。
  3.2二级八达国际手机版干燥的设计计算
  3.2.1.物料衡算
  G(投料量一)= 1400×(100-0.5)/(100-15) =1638.8kg/h
  W(蒸发水分)= 1638.8-1400= 238.8kg/h
  3.1.2.热量衡算
  根据热平衡原理:Q总=Q1+Q2+Q3
  Q1—蒸发水份所需的热量
  Q2—湿物料升温所需的热量
  Q3—设备的热损失,取(Q1+Q2)×10%
  Q1=【r+(95-35)×c)】×W(蒸发水分)
  =【543.4+(95-35)】×238.8
  =144092kcal/h
  Q2=0.4×1400×(75-35)=22400kcal/h
  Q3=(Q1+Q2)×10%=(144092+22400)×10%
  =16649kcal/h
  Q总=144092+22400+16649=183141kcal/h
  其中:r=543.4Kcal/kg为水在真空度0.08MPa下的汽化潜热;
  c=1Kcal/kg为水的热容
  物料比热为0.4Kcal /(kg·℃);
  3.1.3.八达国际手机版干燥器的传热面积计算
  根据公式 A=Q/K×△t
  Q为总耗热量,   K为八达国际手机版干燥传热系数47.3Kcal/m2. ℃,
  △t 为对数平均温差
  现热水进口温度为95℃   出口热水温度为93℃
  则其对数平均温差
  △t=(95-35)-(93-75)/ln(95-35)/(93-75)
  =34.88 ℃
  A=Q/K×△t =183141/47.3×34.88=111m2
  由于物料受八达国际手机版干燥材料传热系数和物料分布状态及传热状况等因素影响,综合以往经验,应选取干燥面积为120m2的八达国际手机版干燥器1台
  3.1.4.八达国际手机版干燥设备的主要规格参数
  a.设备外形尺寸:外径约Φ3200×高6000
  b.总传热面积:120m2
  c.传动功率约:29.8kw(含配套设施功率)
 
四、MBS真空八达国际手机版连续二级干燥的技术难点
  本套装置的技术难点,主要是二级真空八达国际手机版连续干燥器的主轴密封,翻板卸料阀的密闭及八达国际手机版干燥器内部的自动清扫。
  (1).八达国际手机版干燥主要泄漏点主要是下出轴处。上端主轴支点设计在盘干壳体内,不存在泄漏。盘干主要是低速运转,采用多层填料密封即可,经过多年的运行证明,效果甚好。
  (2).翻板卸料阀密封设计为线密封,由PLC控制系统进行控制,阀腔内并带有翻料搅拌系统,放置物料架桥等情况。到目前为止无发现加料及出料不畅现象。
  (3).MBS是一种细小颗粒,在真空八达国际手机版干燥器内干燥时,MBS粉尘极易悬浮飞扬,吸附在壁面上,如不定时清扫,经长时间烘烤,就可能发黄,影响产品外观和质量,针对此种情况,我厂技术部门将八达国际手机版干燥器盘底设计保温层,保温板、耙、耙叶、耙臂均涂特氟龙,每班停机后用氮气自动清扫一下,将附于壁面的MBS吹落,经实践证明,这样完全可以克服MBS的发黄现象!
 
五、MBS高真空盘干二级干燥由以下显著特点:
  1)MBS在预干燥时,热空气用量小,热风出口温度低,热利用率高。MBS物料虽经预干燥,但物料本身温度低,并还含有一定量的水份(含湿15%),不易产生尘云,这样避免了闪爆和自燃。预干燥热空气量小,采用水喷淋极易除尘收集。
  2)由于高真空操作,使水的沸点降低,湿物料的水份极易被汽化。盘面温度在90℃时,便产生较高的蒸发速率,并且氧含量极低,不会产生燃烧和爆炸。
  3)盘面热量是以传导形式传递的,热能不易损失,比较节能。
  4)整套设备的热空气用量小,极易除尘吸收,无环境污染。
  5)同等产量与沸腾流化床、闭路循环干燥器相比,动力小。
  6)干燥过程连续性,易实现自动化,劳动强度低。
  7)每小时1400kg(干品)MBS装置总功率只需约75kw,蒸汽耗量约760kg/h。
 
六、结束语
  通过上述对MBS高真空八达国际手机版二级干燥的介绍与分析,可知本装置在MBS的生产中具有良好的社会效益和经济效益,生产出的成品品相好、质量高,操作过程中安全度高,值得进行广泛的宣传和推广。本厂有正常运行的中试装置,欢迎各位专家及厂家带物料前来试验!
 
参考文献
  [1] 张殿印,王纯.除尘器手册[M].化工工业出版社, 2004
  [2] 刘广文,干燥设备设计手册[M].机械工业出版社,2009
  [3] 潘永康,现代干燥技术[M].化工工业出版社,1998
  [4] 钱颂文,换热器设计手册[M].化工工业出版社,2002