聚碳酸酯气流干燥系统影响因素研究

马瑞进，杜 燕，马建国，杨治国，张小伟，孟 蕾，杨 佩

(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)

生产工艺

聚碳酸酯气流干燥系统影响因素研究

马瑞进1，杜 燕2，马建国2，杨治国2，张小伟2，孟 蕾1，杨 佩1

(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)

介绍了气流干燥基本原理及其特点，并结合中试装置气流干燥系统干燥聚碳酸酯实际应用效果，分析加热介质种类、流量、水蒸汽品位、伴热水蒸汽气量、伴热面积等因素对干燥效果的影响。

聚碳酸酯；气流干燥；影响因素

聚碳酸酯（PC）是一种综合性能优良的热塑性工程塑料，具有突出的抗冲击性、较高的耐热性和耐寒性，透光性能好，是五大工程塑料中唯一的透明产品，广泛应用于汽车、建筑、包装、医疗保健、家庭用品等领域，并迅速扩展到航空、航天、电子计算机、光盘等许多高新技术领域[1]。

气流干燥[2]是把粉粒体等湿物料采用适当的加料方式，将其连续加入干燥管内，在高速热气流的输送和分散中，使湿物料中的水分蒸发得到粉状或粒状干燥产品的过程。气流干燥具有干燥强度大、干燥时间短、结构简单、处理量大等优点，目前广泛应用于化工产品的干燥单位。

水蒸汽喷析法工艺生产聚碳酸酯湿粉料一般含有PC、水、二氯甲烷等成分，二氯甲烷溶剂残留在聚碳酸酯中，在高温下会分解生成盐酸，严重腐蚀管道设备。聚碳酸酯粉粒料在成型前需要严格干燥，粉料中含水量超过0.05%，加工温度140～150℃以上时，会造成聚碳酸酯软化和相互粘结而发生降解，出现气泡，分子量急剧下降，制品表面盖满银纹，颜色变深，机械强度变差，严重影响最终成型制品质量[3]。

本文通过分析气流干燥系统中加热介质种类、流量、水蒸汽品位、伴热套管水蒸汽量、伴热面积等因素对干燥效果的影响，研究气流干燥系统应用于聚碳酸酯干燥的可行性。

1 主要设备、仪器及原料

1.1 干燥设备及分析仪器

主要设备包括自制的气流干燥管（干燥管φ50mm，伴热套管φ80mm），加料器，旋风分离器、换热器等，主要分析仪器包括气相色谱仪、烘箱、电子天平等。

1.2 原料

中试装置生产的聚碳酸酯湿粉料。

2 结果与分析

2.1 加热介质对干燥效果的影响

使用0.6 MPa水蒸汽和0.6 MPa压缩空气作为干燥介质，压缩空气使用换热器进行加热，分别考察不同流量下聚碳酸酯粉料的干燥效果，分析结果见图1，图中挥发分包括水和二氯甲烷溶剂。

图1 聚碳酸酯粉料中挥发分含量变化曲线

从图1可以看出，选择水蒸汽和加热后的压缩空气作为干燥介质，对聚碳酸酯粉料干燥效果差别不明显，水蒸汽干燥下，聚碳酸酯中残留的挥发分含量略高，水蒸汽为饱和蒸汽，在保温不理想的条件下，温度降低形成冷凝水，对干燥效果产生一定影响。加热介质流量对干燥效果影响不大，从变化趋势看，减少加热介质流量，粉料中挥发分含量变化不明显。说明气流干燥在干燥粉料中的表面水时不需要较大的流量。

图2 聚碳酸酯粉料中二氯甲烷含量变化曲线

从图2中可以看出，选择水蒸汽和加热后的压缩空气作为干燥介质，脱除碳酸酯粉料中二氯甲烷溶剂效果差别明显，使用水蒸汽作为干燥介质时，二氯甲烷脱除比较完全，使用压缩空气时，聚碳酸酯粉料中会残存一定量的二氯甲烷溶剂，说明压缩空气脱出溶剂的效果较差。

2.2 夹套伴热面积对干燥效果的影响

自制的气流干燥管夹套伴热管中通入低压蒸汽，夹套管分4段，每一段单独使用阀门进行控制，通过阀门调节改变夹套伴热面积，其夹套面积分别为5.5m2、11m2、16.5m2、22m2，使用0.6MPa水蒸汽作为干燥介质，对聚碳酸酯粉料进行干燥，其粉料中挥发分含量与夹套面积变化趋势见图3。

图3 聚碳酸酯粉料中挥发分含量随夹套面积变化曲线

从图3可以看出，随着气流干燥管夹套面积不断增大，其干燥效果越好，聚碳酸酯粉料中的挥发分含量越低，说明蒸汽夹套面积增加，能够保证气流干燥管中水蒸汽不产生冷凝水，同时蒸汽能够提供用于气化二氯甲烷溶剂和水分的热量。

2.3 加热蒸汽品位对干燥效果的影响

采用不同压力等级的低压蒸汽作为干燥介质，对聚碳酸酯粉料进行干燥处理，通过分析聚碳酸酯粉料中挥发分的含量，研究干燥效果，实验数据见图4。

图4 聚碳酸酯粉料中挥发分含量随蒸汽品位变化曲线

从图4可以看出。使用0.6MPa蒸汽作为干燥介质，其干燥效果较好，0.3MPa水蒸气温度较低，提供的热量只能将聚碳酸酯粉料中少量挥发分脱出，1.3MPa水蒸气温度较高，但在实际生产中由于保温等条件限制会造成部分蒸汽冷凝，从而增加粉料中水分含量。同时由于1.3MPa水蒸气温度过高，容易造成干燥管局部过热，导致聚碳酸酯软化粘结在管线内壁，对产品质量有一定的影响。

3 结论

1）使用水蒸汽和压缩空气作为聚碳酸酯粉料的干燥介质，都能起到脱除水分和溶剂的作用，但使用水蒸汽能够保证将粉料中的溶剂完全脱除，而使用加热的压缩空气则达不到脱除溶剂的目的。增加套管夹套面积进行加热和保持温度，有利于挥发分的脱除。

2）干燥介质温度对干燥效果影响明显，干燥温度升高，有利于聚碳酸酯粉料中挥发分脱除，但温度过高容易产生软化挂壁的情况，因此根据目前工况需要，选择0.6MPa水蒸汽作为干燥介质比较适合。从实验的情况看，采用蒸汽一次对水分进行脱除最好能达到4%～6%左右，剩余的水分需要通过串联其他类型干燥器进行进一步除水处理。

[1] 邱鹏.聚碳酸酯国内外生产技术及市场分析[J].化工技术经济，2004(5)：13-17.

[2] 于才渊.王宝和.王喜忠.干燥装置设计手册[M].北京：化学工业出版社，2005.

[3] 张新兰，张琴，傅强，周楠.聚碳酸酯热降解与稳定性的研究进展[J].塑料工业，2008(9)：1-4.

Research on Influential Factors of Polycarbonate Pneumatic Drying System

MA Rui-jin1, DU Yan2, MA Jian-guo2,YANG Zh i-guo2,ZHANG Xiao-wei2,MENG Lei1, YANG Pei1
(1.GansuYinguangJuyin Chemical Co. Ltd., Baiyin 730900, China; 2.GansuYinguang Chemical Industry Co. Ltd., Baiyin 730900, China)

TQ 323.4+1

B

1671-9905(2014)06-0081-02

2014-04-08