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[已解决] PTFE带水分的悬浮树脂怎么去除水分技术

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发表于 2013-8-12 22:19:50 | 显示全部楼层 |阅读模式
PTFE带水分的悬浮树脂怎么去除水分技术  请专家帮忙解决下!非常感谢

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发表于 2013-8-18 08:41:54 | 显示全部楼层
    悬浮法聚四氟乙烯(简称PTFE或F4)为白色粉状物,由四氟乙烯聚合物经捣碎、研磨、洗涤和干燥制得。洗涤后的PTFE含水量约为35%,粒径在150μm左右,必须干燥至0.04%[1]含水量以下才能满足生产要求。PTFE中所含的水分为表面水,采用一般的干燥方法即可去除。但PTFE粉料具有较强的粘附性,高温时容易结团和粘壁,受挤压后易成团,产品白度和洁净度要求较高,其干燥过程有特殊要求。
1 结构及工作原理
   PTFE的干燥采用旋风干燥机,它由外筒体、内管、进风口和出风口等组成,其结构见图1。旋风干燥属于气流干燥的一种,它利用高温高速气流使湿物料分散在气相中进行传热和传质。热风夹带着湿PTFE粉料从切线方向进入旋风干燥室,沿器壁产生旋转运动,使物料颗粒处于悬浮状态。气固混合物沿器壁向下旋转运动,然后从底部封头处转而向上,经内管排出。旋转运动增大了气体和颗粒间的相对速度,增大了传热面积,从而强化了干燥过程。旋风干燥机的筒体上设有蒸汽夹套,外筒体设计为锥形,以加速气流旋转,强化传热,减少粘壁。
2 设计计算
   PTFE干燥系统中有旋风干燥机、空气过滤器、旋风分离器和加热器等众多设备,计算较为复杂,下面只列出主要设备的计算方法。首先根据生产要求和物性参数进行热量和质量衡算,计算出干空气的流量,然后据此确定干燥系统主要设备的参数。
2.1旋风干燥机
⑴下直径: 。其中D1为下直径,m;u1为下直径断面气体速度,一般取1.5~3m/s;Vg为热风的平均流量,m3/s。
⑵干燥器高度:其中τ为干燥时间,s;F1为干燥器底部面积,m2;V为干燥器的体积,m3;H为干燥器高度,m;Vg同上。
⑶上直径:D=D1+0.05H。
⑷中央管直径: 其中d为中央管直径,m;u2为中央管内气体速度,一般取20~23m/s;Vg同上。
2.2旋风分离器
    因PTFE粉料的直径较大(150μm),故采用旋风分离器即可有效回收。旋风分离器筒体直径的计算式为其中D为旋风分离器筒体直径,m;Q为旋风分离器的处理气量,m3/h;Ka为进风口高度与筒体直径的比值,一般取0.5;Kb为进风口宽度与筒体直径的比值,一般取0.25;u为进风口风速,m/s。
2.3空气过滤器
   空气过滤器使用一段时间后会因为积灰阻力变大,通过的风量减小,故选用的过滤面积应稍大。过滤面积的计算公式其中,Qa为通过过滤层的空气流量,m3/h;q为透气率,一般按4000~8000m3/(m2·h)计算。
2.4换热器
    PTFE干燥系统中的加热器和冷却器均采用翅片管换热器。设计计算时先根据冷热流体的进出口温度计算出温度系数,根据温度系数在散热排管特性曲线图中选取合适的迎风速度,计算出排管的迎风面积其中Af为排管的迎风面积,m2;Gv为标准状况下的空气体积流量,m3/h;u为迎风速度,m/s。
   根据迎风面积选取合适的散热排管,查出散热面积Aa,即可求出所需管排数其中Aa为单排管的散热面积,m2;K为排管的传热系数,W/m2·℃;△t为对数平均温差,℃;Q为换热量,W。
3 工艺流程
    PTFE旋风干燥系统具有操作环境良好,进出料自动连续,产品洁净和温度低等特点,其流程见图2。一路空气经过加热、净化后进入文丘里1,产生负压抽吸,将湿物料吸入风管。热风携带物料进入旋风干燥机进行干燥。干燥后的物料随气流进入旋风分离器进行回收。另一路空气经净化、冷却和除雾后,进入文丘里2,将旋风分离器1回收的物料吸入风管进行冷却。冷却后的物料经旋风分离器3收集后成为产品。旋风分离器2和旋风分离器4回收的物料极少。
    由于PTFE物料的特殊性质,干燥机内不能堆积物料,设备内壁均进行抛光(粗糙度为0.2μm),设备和管道的连接处无锐角,风管转弯处采用大曲率半径。
3.1干燥/冷却介质的净化
    PTFE的生产厂房为洁净厂房,应符合GMP(Good Manufacturing Practice)标准,要求干燥介质必须达到一定的洁净等级。因此热风、冷风均采用多级净化。
    在热风段,外界空气先经初效、中效空气过滤器过滤,然后经加热器加热。加热表面会有积灰或产生氧化物脱落,因此过滤器必须能够承受高温。热风经高温高效过滤器过滤后作为干燥介质。耐高温高效过滤器是用超细玻璃纤维作滤料,铝膜做分隔板,不锈钢做框架,采用进口耐高温密封胶装配而成,可在250℃的环境中长期使用,对0.3μm尘埃的过滤精度≥99.99%。
   在冷风段,外界空气先经初效、中效空气过滤器过滤,然后经冷却器冷却,经除雾器除去冷凝水,然后再经高湿高效过滤器净化,作为冷却介质。高湿高效过滤器采用特殊防潮超细玻璃纤维纸作滤料,特制的胶板纸作分隔板,与铝合金框装配而成,可在相对湿度为100%的环境下长期使用,对0.3μm尘埃的过滤精度≥99.99%。
3.2物料冷却及包装
    干燥后的PTFE一般在90℃左右,若直接包装会因物料温度高而产生冷凝水,造成物料结块,影响加工性能。用冷冻盐水将外界空气冷却至10℃左右,然后用除雾器除去凝结水后作为冷却介质。经冷风冷却后物料温度在25℃左右,非常疏松,有利于包装、堆放和后序加工。
3.3进出料机构
    干燥系统的进料采用文丘里加料器。文丘里设计不合理时会造成进料口正压,发生堵料现象。PTFE干燥系统采用的文丘里经过特殊设计,气固混合均匀,进料通畅,保证了系统的连续运行。
   出料采用回转卸料阀时,会导致润滑油污染物料,而且转子与内壁摩擦时会产生很多团状、块状的废料,影响产品的性能。我们通过试验研究,开发出了新型的自动式翻板阀,可以实现密封与连续自动下料,而且几乎没有废料产生。
3.4控制系统
    PTFE干燥系统采用PLC(可编程控制器)进行控制,同时增加了两个连锁保护:一是电加热器和风机连锁以保护电加热器不致过热,一是冷凝器调节阀和风机连锁防止冷凝器冻结。冷风、热风引风机均采用变频调速,增加了系统的可调性。
4 应用情况
   2001年5月,1000吨/年悬浮法PTFE旋风干燥系统顺利开车后投入了工业化生产,产量已超过200kg/h,产品湿含量在0.02%以下。2003年4月开始,新设计的3000吨/年PTFE二期干燥系统顺利开车,运行良好。


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