气流干燥法在橡胶硫化促进剂生产工艺中的应用研究

韩孝威，李钒

（1.天津一化化工有限公司，天津300022；2.天津渤海职业技术学院，天津300402）

气流干燥应用于橡胶硫化促进剂（简称促进剂）的生产工艺已较为普遍，但就促进剂本身物性特点在实际设计及应用中尚有一些具体问题需要注意，本人在经过几套气流干燥系统设计过程中积累了一些经验，希望与大家交流。

1 促进剂物性特征分析

1.1 粒径

促进剂大多为在液相中化学反应而生成的固体颗粒。颗粒粒径随品种及反应条件不同而有一定变化。目前通用的生产工艺所得产品粒径一般为40～1000nm，但除溶剂法产品外，多数促进剂平均粒径为50～70nm左右。

1.2 含水情况

经离心机脱水后的促进剂滤饼含水量一般为16%～35%,因品种而异。物料中所含水分结合形式为自由水和毛细管胶体两种形式共存。后者正是降速干燥阶段要去除的对象。

1.3 物料比热

有关促进剂物性手册中很少有这方面的准确介绍。经实践摸索证明几种常用促进剂（MBT、MBYS、CBS、DPG、TMTD、DCBS） 比热值基本一致，为 1.2～1.35J/g.℃。

1.4 热敏性

大多数促进剂熔点较低（低于180℃）且有些品种长时间受热易分解。

2 气流干燥法设备选型依据

根据上述促进剂物料特性及最终含水量的要求（产品湿含量≤0.2%）选择直管气流干燥设备处理经离心机脱水后的促进剂滤饼是比较合理的选择。其优点是：①干燥强度大，由于采用对流干燥，粉状物料以流态化分散在运动的热空气中。此时可以把颗粒的全部表面积作为干燥有效面积，因此气流干燥的有效面积远大于其他干燥形式，同时由于干燥过程中热空气的搅动作用颗粒气化表面不断更新，因此干燥过程的传热传质强度很大。②干燥时间短，气流干燥的热空气与物料接触时间很短，一般不超过5s，因此对于熔点较低或具热敏性的促进剂干燥尤为适合。③热效率高，气流干燥采用气，固相并流操作而且表面气化阶段物料始终处于接触的气体湿球温度（≤60℃），在干燥末期物料温度上升阶段气体温度已大大降低（≤55℃），物料温度一般为40～50℃。所以绝大部分热能（80%以上）用于蒸发物料中水分，只有约10%左右的热能用于加热物料。④处理量大，可连续生产，占地100M2的设备一般就可达到2500～3000t/a的处理能力。

3 设计中应注意的几个问题

①热空气温度：虽然理论上气流干燥的热空气温度可以大幅度地高出被干燥物料的熔点，且热空气的温度越高干燥器的热效率越高。但在促进剂干燥应用中还是有其特殊性的，如果在设计时将热空气的温度设计过高，（大幅度高于物料熔点）在正常干燥处理时问题尚不明显，一旦处于空车运行（开，停车及暂时物料不能连续时，这种情况经常发生）热空气接触物料（附着在干燥管内壁的基本层）就会使物料融化或分解。此现象反复出现并积累就可堵塞设备，造成故障。所以在设计时热空气温度应以稍高于被干造物料的熔点为宜，一般为物料熔点上浮15～20℃为宜。②设备形式：由于大多数促进剂流动性较差（堆积夹角≤600°）所以在设计时干燥段宜采用直管干燥形式。且干燥段风速不能低于18M/S,实际设计时取18～22M/S。其他与物料接触的设备应考虑易于物料流动。③空气预热器：由于促进剂本身熔点的限制，用于干燥的热空气温度一般在90～140℃。所以常采用蒸气加热空气装置，设计时应采用两级加热。第一级先初步加热，将常温空气加热到60～70℃左右，再进行第二级加热，将第一级加热后的60～70℃左右的热空气继续加热到设计温度。两极加热所用的蒸汽应串联。即饱和蒸汽先进入二级加热装置，在第二级换热后变成低压不饱和蒸汽再进入第一级加热。这样可充分利用蒸汽热能，如设计合理可保证排气口无蒸汽排出。④干燥管高度设计：由MBT,MBTS,CBS,DPG等几套气流干燥设备设计得出经验，一般物料在干燥管内停留时间达1～1.2s即可达到干燥目的。所以设计干燥管高度时按下式较为适用：

Z: 干燥管高度：m；Vg ：空气速度：m/s；Vs ：促进剂颗粒沉降速度：m/s；T：停留时间一般取 1～1.2s。

⑤尽量避免使用破碎设备:由于脱水后的促进剂滤饼大多比较疏松，在加速干燥阶段，靠物料自身之间和管壁之间的碰撞就能很快粉化，所以设计时没必要在干燥系统中考虑滤饼破碎装置。且增加破碎装置会增大系统阻力，增加动力消耗。设计过的几套无破碎装置的气流干燥设备在使用中效果较好。⑥在系统中加入筛分设备：一般促进剂经过干燥后，还需要经过筛分去除超径物料及机械杂质。选择适宜的筛分设备（汽流筛）将筛分设备融入气流干燥系统，将干燥、筛分两个单元操作在一套系统内完成。即简化了操作又减少了粉尘泄漏。