乙撑双硬脂酰胺造粒技术改进研究

王万君，周佰业，曲 亮

(中国石油吉林石化公司 精细化学品厂，吉林 吉林132021)

N，N-乙撑双硬脂酰胺(N,N-Ethylene bis-Stearamlde)简称EBS，是一种应用广泛的润滑剂。它用于ABS树脂、聚氯乙烯、聚丙烯和酚醛树脂中，还可以用作防黏剂、黏度调节剂、表面增光剂等。目前，在EBS造粒工序中，绝大多数企业依旧使用通过鼓风与引风输送空气进行冷却造粒，并在鼓风端加装除尘设备来降低空气中杂质含量，提高产品质量。在多年的生产实践中发现，由于引风端除尘设备与技术的局限性，导致冷却空气除尘不够彻底，杂质含量较大，使生产的EBS产品杂质含量高，影响下游用户的使用。而且使用鼓风与引风输送空气进行冷却，由于空气中含有大量的水，导致EBS产品热稳定性降低，影响了产品质量。为了有效解决这一问题，提高产品质量，使用经过压缩除尘、除湿的空气作为冷却介质能够在降低EBS产品杂质含量的同时，有效提高产品的热稳定性。在改进造粒介质的基础上对造粒喷头进行了优化，并对喷头结构、喷孔压力和冷却条件进行了研究，得到了最佳生产工艺控制范围。

1 实验部分

1.1 工艺流程与操作[1-2]

根据产品物化性质和生产工艺特点，选用喷头雾化冷却造粒技术。工艺流程分为三部分，见图1。

图1 工艺流程图

(1) EBS料液加压保护系统：EBS是酰胺类热敏物质，易氧化变色。为了确保产品质量不受影响，雾化前必须对EBS的料液储罐进行氮气置换保护，确保罐内φ(氧)≤10-6后，才能进行雾化造粒。同时料液储罐要采用油浴进行保温。

(2) 雾化系统：喷头雾化器安装在冷却塔顶，通过管线与EBS料液储罐相连，造粒时采用氮气加压。

(3) 冷却系统：雾化后的EBS液滴在冷却塔中冷却，固化，塔内采用除尘除湿后的压缩空气冷却，塔外表面空气自然对流散热，冷却塔下锥口收集产品。

1.2 主要设备[2]

(1) 料液储罐：用不锈钢材料制成，料液通过一根插入液面下的管线与喷头相连。

(2) 喷头：是一个组合体，用不锈钢制成。可以选用不同大小喷嘴，喷芯上有螺旋导流槽，槽数、槽宽、槽深可以按需加工。料液由螺旋导流槽沿切线方向进入旋转室，产生很快的旋转运动，这种运动相当于移动与环流的叠加，液体在旋转室中轴向速度和旋转速度急剧加大，然后由喷嘴喷出，形成许多大小不一的液珠。结构示意图见图2。

图2 喷头结构示意图

(3) 冷却塔：冷却塔上部为一个圆筒体与下部一圆锥筒体相连，顶端设有喷头安装孔和冷却空气排风管，底锥段设有星形冷却空气分布器，使冷却空气在塔内均匀分布，迅速冷却EBS液滴。冷却塔顶部与底部各设有1个温度探测点。详见图1。

1.3 EBS筛分方法

使用分样筛对100g的EBS产品进行筛分，首先使用筛孔0.84 mm分样筛筛选，并对筛下的样品称量；再用筛孔0.42、0.25、0.177 mm的分样筛对上个分样筛筛下的EBS进行筛选，依次操作。

2 结果与讨论

2.1 喷头结构参数对粒径的影响

使用4、5、6 mm 3种喷孔喷头，温度控制在175 ℃时得到的产品数据见表1～表3。

表1 4 mm喷孔喷头产品数据表

表2 5 mm喷孔喷头产品数据表

表3 6 mm喷孔喷头产品数据表

从表1～表3的粒径数据可以看出，不同喷头结构参数对粒径分布变化影响较大。

2.2 压力对流量的影响

造粒压力对流量的影响见图3、图4。

p/MPa图3 5 mm喷嘴压力与流量关系图

喷孔孔径/mm图4 0.18 MPa下喷孔孔径与流量关系图

由图3、图4可以看出，随着造粒压力的增大，流量相应增加，对于固定尺寸的喷嘴来说，通过提高造粒压力，可以提高生产能力。而在相同造粒压力下，通过改变喷孔尺寸，可以明显改变生产能力。

2.3 粒径分布与造粒压力、喷孔间的关系

EBS料液的温度为175 ℃，使用4、5、6 mm 3种喷头，不同造粒压力下产品粒径分布在0.25～0.42 mm(即采用0.42和0.25 mm的分样筛筛选得到的样品)的比率曲线见图5。

由图5可见，3种喷头粒径分布最好时的造粒压力集中在(0.12～0.18) MPa，说明得到好的产品粒径分布主要由压力、流量、喷头结构决定。

2.4 冷却塔上下温差与粒径分布比率的关系

料液温度175 ℃，造粒压力0.17 MPa,喷头喷孔孔径5 mm，不同温差产品粒径分布情况见表4。

表4 不同温差产品粒径分布情况

由表4得出冷却塔上下温差不同条件下，产品粒径分布在0.25～0.42 mm间的比率关系见图6。

由图6可见，冷却塔上下温差对产品粒径分布影响较大。冷却塔上下温差最佳控制范围38～45 ℃产品粒径分布最佳。原因是当温差较小时，EBS小液滴不能迅速冷却固化，形成外部是固化EBS壳，内部是EBS液体，发生碰撞后形成粒径更小的EBS颗粒。温度差控制较高时，冷却介质能力富余，造成浪费。

冷却塔上下温度差/℃图6 冷却塔上下温度差与产品粒径分布比率关系

3 结 论

(1) 5 mm喷孔在造粒压力(0.15～0.18) MPa下产品粒径分布最佳；6 mm喷孔在造粒压力(0.12～0.15) MPa下产品粒径分布最佳；4 mm喷孔在造粒压力对产品粒径分布影响较小；

(2) 冷却塔上下温差最佳控制范围为38～45 ℃时产品粒径分布最佳。

[ 参 考 文 献 ]

[1] 张建伟，叶京生，钱树德.工业造粒技术[M].北京：化学工业出版社，2009：112-160．

[2] 时均，汪家鼎，余国琮.化学工程手册(上卷)[M].北京：化学工业出版社，1996：1-92．