干燥的原理.docx

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干燥的原理

BM切片干燥设备的特点

▲PET切片的特性

咱们都明白，PET聚合物是由EG（乙二醇）和PTA（对苯二甲酸）作用形成的酯，学名为聚对苯二甲酸乙二醇酯。

聚酯合成进程，事实上即二元酸和二元醇脱水缩聚的进程，其要紧特点确实是聚合物分子链慢慢增加，形成份子量高于3000以上的大分子链。

下面简单描述一下聚酯合成的进程：

一、对苯二甲酸（HOCO-A-OCOH）中有二个羧基（H），其中A为对苯二甲酸分子式中的苯环不参与反映。

二、乙二醇（HO-B-OH）中有二个羟基（OH），其中B为乙二醇分子式中的（CH2CH2）不参与反映。

3、聚合进程中，对苯二甲酸中的羧基（H）与乙二醇中的羟基（OH）反映，脱水后成为对苯二甲酸乙二醇酯（HOCO-A-OCO-B-OH）。

4、对苯二甲酸乙二醇酯中还有一个羧基（H）和一个羟基（OH），N个对苯二甲酸乙二醇酯彼其间的羧基（H）和羟基（OH）反映脱水，成为聚对苯二甲酸乙二醇酯（H-｛OCO-A-OCO-B｝n-OH）。

上述反映进程，可明白得为二元酸中的羧基和二元醇中的羟基发生反映脱水后，两分子连接成链，生成了酯。

当分子彼其间的羧基和羟基不断反映脱水，分子链也就愈来愈长，从而完成了PET的聚合。

需要专门强调指出的是，聚对苯二甲酸乙二醇酯聚合的进程，也是一个可逆平稳反映的进程。

聚合进程中，正反映（聚合）和逆反映（降解——分子链断裂）是同时存在的，只只是是由于聚合条件的存在（催化剂、温度等等），正反映远远大于逆反映罢了。

在聚合完毕，生产出聚酯切片后，正反映那么慢慢减弱，而逆反映（降解）却会在必然条件下慢慢大起来，如

在必然温度下（温度越高），专门是在熔融状态下，聚对苯二甲酸乙二醇酯与水会发生猛烈的逆反映（水降解）。

因此，在聚酯加工时，严格操纵其中的水分，减少切片降解的发生，以提高产品的品质就显得尤其重要。

▲PET切片干燥的特点

一、切片干燥的作用

如前所述，由于PET分子结构中存在着亲水基因酯基，熔融状态下极易与水发生逆反映（热水解），使分子链断裂，分子量下降，阻碍拉膜质量，造成破膜等。

因此生产BOPET双向拉伸膜时，就必需严格操纵PET切片中的含水率，关于拉膜行业，应保证切片含水在30ppm之内。

另外，关于PET切片如此的结晶聚合物来讲，未干燥（结晶）时其内部结构是无定形的，分子排列为无序的排列方式，其表现为软化点较低，70～80℃就变软发粘。

如此切片熔程变长，由此造成熔体质量不均匀，可塑性差等，阻碍拉膜质量。

二、切片中的含水

切片中的含水要紧包括下面两部份：

一、表面吸附水分——切片中90%以上都是这些水分，它存在于切片表面及细孔中。

该部份水分在恒速干燥时期（予结晶时期），就能够很容易地去除。

减少空气中水气的浓度，适当提高干燥温度，采纳对流传导及不断更新切片干燥表面等方法提高对流传导系数，是恒速干燥时期除去大量表面水分的关键因素。

二、切片内部份子间的结合水分——

当切片中大量的表面水分除掉后，切片中剩余含水可能有80～100ppm的微量水分，是以化学键的形式存在的，是比较难于除掉的，咱们称那个时期的干燥为降速干燥时期（平稳渗透时期）。

那个时期需要在不断成立切片表面和内部水分之间的微压力差的条件下，使水分从内部扩散到表面，进而蒸发，被干燥介质带走。

因此切片的脱水需要完成两个平稳，切片内部与表面的平稳，和切片表面与干燥介质的平稳。

后一种平稳是必需有充分的时刻做保证的。

因此切片的含水指标与干燥空气的平稳环境和平稳时刻有关（平稳环境包括风量、风温及空气露点等三个要素）。

三、切片干燥的品质

切片干燥品质好坏由三个重要的指标——含水率、降解率、粉尘率来衡量。

切片的含水，通常干燥处置的进程实质上确实是用加热的方式，使原料中含水率降低的进程，关于PET切片如此的结晶聚合物来讲，干燥进程除降低含水率外，也是充分结晶的进程。

咱们明白，切片在受热结晶的进程中，是在玻璃化温度（Tg）以上进行的，在此温度下（170℃左右）切片结晶速度最快。

关于切片的含水率、降解率对拉膜进程的危害，前面已经说过，而切片中粉尘的多少，对拉膜质量的阻碍也专门大，如这些粉尘在受热干燥中会发生增粘，衍化成高聚物，致使熔点提高，熔体中显现细微的凝结颗粒，如此拉膜时会显现疵点，造成破膜等等。

切片中的粉尘，一样可分成三部份，切片铸带造粒进程产生的，切片输送进程产生的，切片干燥进程产生的。

一样来讲，前二种情形产生的粉尘是能够通过后道工序的处置取得有效操纵的，如切片挑选分离、除尘器分离等等。

而去除切片干燥进程产生的粉尘那么要困难的多，

因为切片在予结晶的后时期，由于流化沸腾的作用容易产生粉尘，且切片沸腾的越猛烈产生的粉尘就越多，而切片沸腾时彼此摩擦、撞击又会产生必然的静电，靠静电的作用，粉尘很容易附着在切片表面，并随着切片溢流到骨干燥器中。

因此切片在予结晶后期时期，减小沸腾、减少切片彼此摩擦、撞击（但不能没有沸腾，不然会阻碍切片的热量对流、互换），能够最大限度地减少切片粉尘。

▲关于切片干燥设备几个问题

一、能耗问题

由前所述，依照切片自身的特性，切片干燥进程分成了两个步骤，即恒速干燥时期（予结晶时期）和降速干燥时期（平稳渗透时期）。

从理论上来讲，切片干燥需要的能量（Q）包括：

Q＝QPET＋QH2O＋Qd－Qc

式中，QPET为切片由常温升至干燥温度所需要的热量，它的大小与切片本身的比热特性有关，若是切片温度及质量必然，其吸收热量也必然；QH2O为水由常温升至干燥温度并蒸发带走的热量，它的大小与切片中初始含水多少有关，即切片初始含水越大所需能耗越大；Qd为散热损失，系统温度越高，其向外散失热量越大。

一样来讲系统保温层隔热成效好，Qd能够略去不计；Qc为结晶热能，它的大小与切片本身的特性有关。

另外，切片的加热方式和热互换效率也与总能耗有必然关系。

但在恒速干燥时期（予结晶时期），BM设备系统RS设备系统一样都是循环系统，而且都作了保温层隔热。

不管在加热方式上（均为热空气加热），仍是热互换效率上（均为通过热空气流体使切片流态化）都相同。

因此

物料的加热升温，从低温升到高温，需要的热量是必然的，也即所需能耗是必然的。

BM设备予结晶系统加热器功率较大，是从干燥工艺的角度来考虑的，是为了幸免冷态因素刹时的扰动造成结晶温度的波动误差，但总能耗是可不能增大的。

因为加热器的实际功耗还要取决于加热器的实际工作时刻，标称功率大并非等于实际功耗就大，在BM系统中，结晶加热器是间歇短时的工作的，其占空系数一样小于0.6。

二、结晶系统切片流态化

所谓切片结晶进程的流态化，说白了确实是使切片固体液态化，具有液体样的各类特性，提高传热效率，（同时也避免了切片间的彼此粘结。

）针对那个问题，传统的方法确实是用机械搅拌等来实现（如搅拌桨式、转鼓式），但这些方式效率较低，同时产生的粉尘也较大，因此此刻将慢慢被淘汰。

上世纪八十年代起，我国引进许多入口设备，如瑞士布勒（BUHLER）公司的BM型干燥设备和后来引进的英国ROSIN公司的干燥设备等，这些入口设备都是利用加热气流的作用，吹拂结晶器中的切片使之沸腾，具有了液体样的各类特性，从而达到切片流态化。

关于切片结晶流态化，实际并非悬奥。

所谓“切片完全流态和半流态”之说，只是国内各设备制造商以此作噱头，用以商业目的宣传罢了。

三、BM和RS干燥设备的特点

BM设备和RS设备尽管在结晶原理上相同，但在制造形式上，却有许多不同的地方，列举出来有以下几点：

一、从形式上，BM设备结晶器为卧式结构，在一样规格的设备下，较之RS设备，BM结晶器面积大，结晶进程中，不需要太厚的切片料层，十分有利于切片结晶，切片结晶也充分。

如1500kg/h结晶器有效面积为3.0m2，400kg/h结晶器有效面积为0.6m2。

而RS设备为立式结构，结晶面积相对小，因此为了保证切片能有足额时刻（一样为15～20min）的结晶进程，切片料层都很厚，如此切片的沸腾幅度就专门大，溅花较严峻，切片间的撞击也很猛烈，因此不可幸免的切片粉尘也专门大。

薄膜行业切片干燥不同于纺丝行业，一样情形都是两种以上通过混合的切片进行干燥，如此就会显现两种切片结晶速度不一致的情形，因此结晶器面积应相对大些，必然要保证足额的结晶时刻，从这点来讲，咱们以为BM设备相对更适合。

二、结晶器内网板的区别

BM设备结晶网板由布满倾斜45度角斜孔制成，如此能够使切片沸腾有序，始终有规律地向前缓慢移动，保证每一粒切片先进先出，结晶均匀。

而RS设备结晶网板那么是由直孔网制成，因此不难想象，结晶器中的切片沸腾状态，确信是杂乱无序的，很难保证切片先进先出，结晶是不是均匀？

3、切片结晶状态的可调性

BM设备将切片结晶进程分成了三段，其设计充分依据了PET切片受热结晶的机理，依照切片结晶几个时期的反映进程，将结晶设备分为混合初结晶段、主结晶段和后结晶段。

且每段热风量能够单独调整，如此就能够针对不同的切片，调整各个结晶段的热能分派，专门适合两种以上混合切片的同时结晶。

同时也能够通过调整后结晶段的风量，减少后结晶段切片的沸腾，使干燥进程产生的粉尘降到最低程度。

而RS结晶干燥设备那么结构简单（没有可调整的地址）。

假设二种以上切片同时在一个结晶器内结晶，就无法依如实际情形调整切片的结晶状态，切片结晶均匀性就难以保证。