聚乙烯醇 (PVA)是一種重要的有機化工原料,廣泛應(yīng)用于乳液、涂料、粘合劑及纖維助劑等領(lǐng)域。聚乙烯醇干燥是該產(chǎn)品最后一道關(guān)鍵工序,直接影響產(chǎn)品質(zhì)量。聚乙烯醇主要揮發(fā)分是甲醇和醋酸甲酷,屬易燃易爆、有毒性物質(zhì),對干燥安全性要求高,且產(chǎn)品牌號多達30種,各種牌號產(chǎn)品之間物性差距較大,干燥時極易結(jié)塊、粘壁。山西某公司經(jīng)過多方調(diào)研,決定采用聚乙烯醇空心槳葉兩級干燥工藝,經(jīng)過近一年的使用,效果較理想。
1、聚乙烯醇干燥現(xiàn)狀及存在的問題
聚乙烯醇常規(guī)干燥工藝中普遍采用耙式干燥器,主要存在如下問題:
干燥器體積龐大,傳熱效率低。國內(nèi)常見聚乙烯醇干基處理量為1t/ h的耙式干燥器保溫后直徑在2.8m,長度達25一30m。干燥器僅靠夾套筒壁傳熱,內(nèi)壁板厚20mm,傳熱系數(shù)較小,傳熱效果較差,特別是在內(nèi)壁粘料后,傳熱效率更低。
存在干燥死角、粘壁嚴重。在干燥器內(nèi)部測溫點、軸承座和端板處耙子無法刮到的地方形成干燥死區(qū)。另外,由于設(shè)備筒體較長,筒體同心度不好保證,耙子與筒壁的間隙不均勻(10--20mm),有些物料無法刮起,長期運行就會結(jié)疤,粘結(jié)在壁面上,通常運行一月多就需要清理內(nèi)部皮料,否則就會在產(chǎn)品中夾雜黃點物料,影響產(chǎn)品質(zhì)量。
清理困難,故障率高。干燥器內(nèi)的耙子和軸承座影響人在內(nèi)部清理,每次清理都需要停車一天左右,且降溫和升溫也很慢,造成停車時間較長,直接影響產(chǎn)品的產(chǎn)量。干燥器的耙子靠連接臂與軸連接,連接螺栓經(jīng)過運行振動和溫度的變化經(jīng)常松動,耙子就會刮壁,造成耙子和連接臂的彎曲,這時必須停車處理;內(nèi)部的兩處軸承無法在運行中加油,運行時軸承缺油,軸承損壞頻繁;軸承處的主軸一般分成三大段和三小段,小段實心軸與大段空心軸之間依靠平鍵連接,當(dāng)刮壁和耙子損壞時,經(jīng)常造成平鍵過載,出現(xiàn)鍵的剪切損壞。頻繁的開停車對連續(xù)生產(chǎn)影響很大,不僅造成物料的消耗增加,而且增加出現(xiàn)不合格品的幾率,副品增多,給工藝操作帶來難度和麻煩,最終影響了聚乙烯醇產(chǎn)品的質(zhì)量。
聚乙烯醇空心槳葉兩級干燥技術(shù)
工藝流程
聚乙烯醇空心槳葉兩級干燥工藝流程。
來自壓榨機的濕聚乙烯醇顆粒與外返料系統(tǒng)輸送來的干燥聚乙烯醇顆?;旌线M人一級槳葉干燥器,干燥器熱軸和槳葉片中空,內(nèi)部通有蒸汽,物料隨熱軸的轉(zhuǎn)動逐漸向出料端移動,同時接受熱軸和槳葉傳遞的熱量,物料溫度升高,濕分汽化。一級干燥器是聚乙烯醇干燥的主要干燥單元,其干燥量占干燥總量的70%。
一級干燥完后,物料進入二級干燥,通過熱軸與槳葉的間接傳熱,物料中的濕分繼續(xù)蒸發(fā),最終直至干燥合格后通過干燥器溢流堰離開干燥系統(tǒng)進入振動篩篩選,大顆粒和團聚的產(chǎn)品從廢品口排出,符合要求的聚乙烯醇干燥顆粒大部分排出進行包裝,部分合格產(chǎn)品通過返回系統(tǒng)再返回干燥系統(tǒng)。二級干燥蒸發(fā)的揮發(fā)分通過一級干燥機下料口進入一級干燥機,與一級干燥的揮發(fā)分混合,再依靠減壓和抽吸系統(tǒng)產(chǎn)生的負壓從一級干燥機抽出進入冷凝回收系統(tǒng)。
槳葉干燥器結(jié)構(gòu)
聚乙烯醇干燥工藝系統(tǒng)中的主機設(shè)備為槳葉干燥器,它是一種熱傳導(dǎo)型干燥設(shè)備,由熱軸、機身、端板、上蓋及傳動系統(tǒng)等組成。干燥器的換熱面主要是兩根熱軸、楔形葉片和加工有蜂窩夾套的殼體,其中熱軸上的楔形葉片是主要的加熱面,換熱面積占總換熱面積的70%以上。
應(yīng)用情況
生產(chǎn)情況
聚乙烯醇槳葉兩級干燥系統(tǒng)投產(chǎn)已經(jīng)一年多,設(shè)備整體運行平穩(wěn),各項指標達到產(chǎn)品要求,主要參數(shù)見表1。
表 1 聚乙烯醉槳葉兩級干燥系統(tǒng)運行參數(shù)
產(chǎn)品 牌號 | 一級干燥溫度℃ | 二級干燥溫度℃ | 設(shè)備真空度Pa | 進料量 M3·h-1 | 產(chǎn)品揮發(fā)份% |
17-88 | 136 | 134 | -460 | 3.0 | 2.1 |
20-99 | 147 | 147 | -520 | 8.0 | 3.5 |
17-99 | 148 | 148 | -520 | 8.0 | 3.8 |
17-95 | 145 | 145 | -520 | 8.0 | 3.1 |
17-97 | 143 | 143 | -520 | 8.0 | 3.3 |
出現(xiàn)的問題及解決方法
在開車初期,當(dāng)聚乙烯醇更換品種時,隨著溫度的調(diào)整,干燥器出現(xiàn)振動,發(fā)生的振動是有規(guī)律性的,整個干燥軸發(fā)生上下跳動,經(jīng)過測聽判斷發(fā)生的振動源在設(shè)備內(nèi)部。設(shè)備降溫停車后開蓋檢查,發(fā)現(xiàn)設(shè)備內(nèi)部皮料結(jié)塊嚴重,槳葉上有10mm左右皮料層,下壁有10mm左右的皮料,經(jīng)過高溫和摩擦,皮料已經(jīng)塑化,非常堅硬,清理十分困難,軸的振動是由皮料層將軸墊起引起的。
研究發(fā)現(xiàn),粘壁與生產(chǎn)中聚乙烯醇牌號、返料量大小關(guān)系密切,聚乙烯醇17-99物料粘性小,不易結(jié)皮料,所需的返料量小;聚乙烯醇17-88物料粘性大,易形成皮料,所需的返料量大。生產(chǎn)中聚乙烯醇17-99切換到聚乙烯醇17-88時,仍采用聚乙烯醇17-99的返料量是出現(xiàn)上述問題的主要原因。
針對上述問題,采取以下解決措施:
在系統(tǒng)投料之前,先加入干燥后的成品物料,開啟返料系統(tǒng),使干燥物料填充在干燥器內(nèi),防止直接加人干燥機的過濕物料在干燥機中無法自清,造成干燥機粘壁。
在系統(tǒng)投料后,調(diào)整返料量為合適比例,保證進一級槳葉干燥器的聚乙烯醇物料平均濕含量低于粘點。
針對干燥不同牌號的聚乙烯醇濕物料,適當(dāng)調(diào)整干燥器內(nèi)物料溫度。例如聚乙烯醇17-99物料的粘性小,不易結(jié)皮料,干燥的溫度可控制在145℃左右;而聚乙烯醇17-88物料粘性大,易形成皮料,干燥的溫度則應(yīng)控制在135℃左右。
干燥器內(nèi)維持一定料位可提高物料間的相互摩擦,配合槳葉干燥器槳葉片的擠壓,干燥設(shè)備的自清理作用大大加強,可有效避免長時間粘結(jié)形成黃料,從而保證產(chǎn)品質(zhì)量,延長設(shè)備清理周期。
干燥系統(tǒng)停車時,應(yīng)維持返料系統(tǒng)繼續(xù)工作,停止進料裝置,干燥產(chǎn)品實行全返料,同時系統(tǒng)降溫,系統(tǒng)溫度低于60℃時全線停車,干燥器內(nèi)不進行清料,開車時直接帶料啟動。
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