塑料的除濕干燥方法

干燥膠粒所需的能量由兩部分組成，一部分是將物料由室溫加熱至干燥溫度所需要的能量，另一部分是蒸發(fā)水分所需要的能量。在確定物料所需的氣體量時(shí)，通常是以干燥氣體進(jìn)入或離開干燥料斗時(shí)的溫度為基礎(chǔ)。一定溫度的干燥空氣通過(guò)對(duì)流的方式將熱量輸送至膠粒中也是一種對(duì)流干燥過(guò)程。

在實(shí)際生產(chǎn)中，實(shí)際能耗值有時(shí)要比理論值高得多。例如，物料可能在干燥料斗中的停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，完成干燥所消耗的氣體量較大，或者分子篩的吸附能力未充分發(fā)揮等。減少干燥氣體的需求量從而削減能源成本的可行方法是采用兩步法干燥料斗。在這種設(shè)備中，干燥料斗上半部的物料只是被加熱而并未被干燥，所以可以用環(huán)境中空氣或干燥過(guò)程的排氣來(lái)完成加熱。

采用這種方法后，往往只需要向干燥料斗中供應(yīng)通常干燥氣體量的1/41/3，從而降低了能源成本。提高除濕氣體干燥效率的另一種方法是通過(guò)熱電偶和露點(diǎn)受控的再生，而德國(guó)Motan公司則利用天然氣作為燃料來(lái)降低能源成本。

真空干燥

目前，真空干燥也進(jìn)入到塑料加工領(lǐng)域當(dāng)中，例如美國(guó)Maguire公司開發(fā)出來(lái)的真空干燥設(shè)備就已被應(yīng)用到塑料加工之中。這種連續(xù)操作型的機(jī)器由安裝于旋轉(zhuǎn)傳送帶上的三個(gè)腔體組成。在第一腔體處，當(dāng)膠粒被填滿后，通入被加熱至干燥溫度的氣體以加熱膠粒。在氣體出口處，當(dāng)物料達(dá)到干燥溫度時(shí)即被移至抽成真空的第二腔體中。

由于真空降低了水的沸點(diǎn)，所以水分更容易變成水蒸汽被蒸發(fā)出來(lái)，因此，水分?jǐn)U散過(guò)程被加速了。由于真空的存在，從而在膠粒內(nèi)部與周圍空氣之間產(chǎn)生了更大的壓力差。一般情況下，物料在第二腔體中的停留時(shí)間為20min40min，而對(duì)于一些吸濕性較強(qiáng)的物料而言，最多需要停留60min。最后，物料被送到第三腔體，并由此被移出干燥器。

在除濕氣體干燥和真空干燥中，加熱塑料所消耗的能源是相同的，因?yàn)檫@兩種方法是在同樣的溫度下進(jìn)行。但是在真空干燥中，氣體干燥本身并不需要消耗能源，但需要用能源來(lái)創(chuàng)造真空，創(chuàng)造真空所需的能耗與所干燥物料的量以及含水量有關(guān)。

紅外線干燥

干燥膠粒的另一種方法是紅外線干燥工藝。在對(duì)流加熱中，氣體與膠粒之間、膠粒與膠粒之間以及膠粒內(nèi)部的熱導(dǎo)率都很低，因此熱量的傳導(dǎo)受到極大的限制。而采用紅外線干燥時(shí)，由于分子受到紅外線輻照，所吸收的能量將直接轉(zhuǎn)換成熱振動(dòng)，這意味著物料的加熱比在對(duì)流干燥中更快。與對(duì)流加熱相比，在干燥過(guò)程中，除了環(huán)境空氣和膠粒中水分的局部壓力差以外，紅外線干燥還有一個(gè)逆向的溫度梯度。

通常，干燥氣體和受熱微粒之間的溫度差愈大，干燥過(guò)程就愈快。紅外線干燥時(shí)間通常在5min~15min。目前，紅外線干燥過(guò)程已經(jīng)被設(shè)計(jì)為轉(zhuǎn)管模式，即順著一只內(nèi)壁有螺紋的轉(zhuǎn)管，膠粒被輸送和循環(huán)，在轉(zhuǎn)管的中心段有數(shù)個(gè)紅外線加熱器。

如前所述，物料含水量的不同將會(huì)導(dǎo)致工藝參數(shù)的差別。一般，殘余水分含量的不同可能是因?yàn)椴煌锪系牧魍ㄋ俾什煌?，所以干燥過(guò)程的中斷或機(jī)器的啟動(dòng)、停機(jī)都會(huì)引起停留時(shí)間的不同。在氣體流量固定的情況下，材料流通量的不同一般表現(xiàn)為溫度曲線的變化和排氣溫度的變化。干燥機(jī)制造商們以不同方法進(jìn)行測(cè)量，并將干燥氣體流量與被干燥物料的量相匹配，進(jìn)而調(diào)整干燥料斗的溫度曲線，從而使膠粒在干燥溫度下經(jīng)歷穩(wěn)定的停留時(shí)間。

另外，物料不同的初始水分含量也會(huì)導(dǎo)致殘余水分含量的不穩(wěn)定。因?yàn)橥Ａ魰r(shí)間是固定的，初始水分含量的明顯變化必將導(dǎo)致殘余水分含量發(fā)生同樣明顯的變化。如果需要穩(wěn)定的殘余水分含量，就需要測(cè)量初始或殘余的水分含量。由于相關(guān)的殘余水分含量低，在線測(cè)量不易進(jìn)行，而且物料在干燥系統(tǒng)中的停留時(shí)間較長(zhǎng)，把殘余水分含量當(dāng)作輸出信號(hào)會(huì)引起系統(tǒng)受控的問(wèn)題，所以干燥機(jī)制造商們開發(fā)出來(lái)一種新的控制概念，能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的殘余水分含量這一目標(biāo)。

這種控制概念以保持殘余水含分量的穩(wěn)定為目的，將塑料的初始水分量、進(jìn)入和流出氣體的露點(diǎn)、氣體流動(dòng)量和膠粒流通率等工藝參數(shù)作為輸入變量，從而使干燥系統(tǒng)能夠根據(jù)這些變量的不同進(jìn)行及時(shí)調(diào)整，以保持穩(wěn)定的殘余水分含量。

紅外線干燥和真空干燥是塑料加工中的新技術(shù)，這些新技術(shù)的應(yīng)用極大地縮短了物料的停留時(shí)間并降低了能源消耗。但是，創(chuàng)新的干燥工藝其價(jià)格也相對(duì)較高。因此，近些年來(lái)，人們也在努力地提高傳統(tǒng)除濕氣體干燥的效率。所以，在做出投資決策時(shí)，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行精確的成本評(píng)估，不僅要考慮采購(gòu)成本，還要考慮管路、能源、空間和維修保養(yǎng)等，以使最小的投資得到最大的回報(bào)。

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