塑料物品的干燥方法

塑料的干燥对于每一个塑料加工商来说都是不可避免的。同时，为了生产出高质量的产品，这一过程也是非常重要的。选择合理的干燥技术有助于节约成本、降低能耗，而对干燥技术和成本的正确评估对于选择合适的干燥技术具有重要的意义。 　　水含量的增加会逐渐降低物料的剪切黏度。在加工过程中，由于熔体流动性能的变化，产品的质量以及一系列的加工工艺参数也会随之发生相应的变化。例如，停滞时间过长会使残余水分含量太低从而造成黏度的增加，这将导致填模不充分，同时也会造成物料发黄。另外，某些性能的变化并不能直接用肉眼观察到，而只有通过对材料进行相关的测试才能发现，如机械性能和介电强度的改变。 　　在选择干燥过程时，鉴别材料的干燥性能具有至关重要的意义。物料可以分成吸湿性和非吸湿性两种。吸湿性物料能够从周围环境吸收水分，非吸湿性材料不能从环境中吸收水分。对于非吸湿性物料，任何环境中存在的水分都保留在表面，成为“表面水分”而易于被清除。不过由非吸湿性 物料制成的胶粒也可能因为添加剂或填料的作用而变得具有吸湿性。另外，对一个干燥工艺过程的能耗的计算，可能会与加工作业的复杂程度以及其他因素有关。 　　对流式干燥 　　对于非吸湿性物料，可以使用热风干燥机进行干燥。因为水分只是被物料与水的界面张力松散地约束，易于去除。此类机器的原理是，利用风扇来吸收环境中的空气并将其加热到干燥特定物料所要求的温度，被加热后的空气经过干燥料斗，并通过对流的方式加热物料以除去水分。 　　对吸湿性物料的干燥一般分为三个干燥段：第一个干燥段是将物料表面的水分蒸发掉；第二个干燥段则将蒸发的重点放在材料内部，此时干燥速度缓慢降低，而被干燥物料的温度开始上升；在最后一个阶段，物料达到与干燥气体的吸湿平衡。在这个阶段，内部和外部间的温度差別将被消除。在第三段末端，如果被干燥物料不再释放出水分，这并不意味着它不含水分，而只是表明胶粒和周围环境之间已经建立起了平衡。 　　在干燥技术中，空气的露点温度是一个非常重要的参数。所谓的露点温度就是在保持湿空气的含湿量不变的情况下，使其温度下降，当相对湿度达到100％时所对应的温度。它表示空气达到水分凝结时所对应的温度。通常，用于干燥的空气的露点愈低，所获得残余水量就愈低，干燥速度也愈低。 　　目前，生产干燥空气最为普遍的方法是利用干燥气体发生器。该设备以由两个分子筛组成的吸附性干燥器为核心，空气中的水分在这里被吸收。在干燥状态下，空气流经分子筛，分子筛吸收气体中的水分，为干燥提供除湿气体。在再生状态下，分子筛被热空气加热至再生温度。流经分子筛的气体收集被除去的水分，并将其带至周围环境中。另一种生成干燥气体的方法是降低压缩气体的压力。这种方法的好处是供应网络中的压缩气体有着较低的压力露点。在压力降低以后，其露点达到0℃左右。如果需要更低的露点，可以利用膜式或吸附式干燥器在压缩空气压力降低之前进一步降低空气的露点。 　　在除湿空气干燥中，生产干燥气体所需的能量必须进行额外计算。在吸附式干燥中，再生状态的分子筛必须从干燥态的温度(约60℃)被加热至再生温度(约200℃)。为此，通常的做法是通过分子筛将被加热气体连续加热至再生温度，直至它在离开分子筛时达到特定温度。理论上再生所必要的能量由加热分子筛及其内部吸附的水所需要的能量、克服分子筛对水的附着力所需要的能量、蒸发水分和水蒸汽升温所必需的能量几个部分组成。 　　一般，吸附所得露点与分子筛的温度与水分携带量有关。通常，小于或等于30℃的露点可以使分子筛达到10％的水分携带量。为了制备干燥气体，由能量计算所得的理论能量需求值是0.004kWh/m3。但是，实际中这个数值必须稍高，因为计算没有把风扇或热量损失考虑在内。通过对比，不同类型的干燥气体发生器的特定能耗就可以被确定。一般来说，除湿气体干燥的能耗在0.04kWh/kg~0.12kWh/kg之间，这要根据物料和初始水分含量而变化。在实际操作中，也可能达到0.25kWh/kg或更高。 　　干燥胶粒所需的能量由两部分组成，一部分是将物料由室温加热至干燥温度所需要的能量，另一部分是蒸发水分所需要的能量。在确定物料所需的气体量时，通常是以干燥气体进入或离开干燥料斗时的温度为基础。一定温度的干燥空气通过对流的方式将热量输送至胶粒中也是一种对流干燥过程。 　　在实际生产中，实际能耗值有时要比理论值高得多。例如，物料可能在干燥料斗中的停留时间过长，完成干燥所消耗的气体量较大，或者分子筛的吸附能力未充分发挥等。?减少干燥气体的需求量从而削减能源成本的可行方法是采用两步法干燥料斗。在这种设备中，干燥料斗上半部的物料只是被加热而并未被干燥，所以可以用环境中空气或干燥过程的排气来完成加热。采用这种方法后，往往只需要向干燥料斗中供应通常干燥气体量的1/4?1/3，从而降低了能源成本。提高除湿气体干燥效率的另一种方法是通过热电偶和露点受控的再生，而德国Motan公司则利用天然气作为燃料来降低能源成本。 　　真空干燥 　　目前，真空干燥也进入到塑料加工领域当中，例如美国Maguire公司开发出来的真空干燥设备就已被应用到塑料加工之中。这种连续操作型的机器由安装于旋转传送带上的三个腔体组成。在第一腔体处，当胶粒被填满后，通入被加热至干燥温度的气体以加热胶粒。在气体出口处，当物料达到干燥温度时即被移至抽成真空的第二腔体中。由于真空降低了水的沸点，所以水分更容易变成水蒸汽被蒸发出来，因此，水分扩散过程被加速了。由于真空的存在，从而在胶粒内部与周围空气之间产生了更大的压力差。一般情况下，物料在第二腔体中的停留时间为20min?40min，而对于一些吸湿性较强的物料而言，最多需要停留60min。最后，物料被送到第三腔体，并由此被移出干燥器。 　　在除湿气体干燥和真空干燥中，加热塑料所消耗的能源是相同的，因为这两种方法是在同样的温度下进行。但是在真空干燥中，气体干燥本身并不需要消耗能源，但需要用能源来创造真空，创造真空所需的能耗与所干燥物料的量以及含水量有关。 　　红外线干燥 　　干燥胶粒的另一种方法是红外线干燥工艺。在对流加热中，气体与胶粒之间、胶粒与胶粒之间以及胶粒内部的热导率都很低，因此热量的传导受到极大的限制。而采用红外线干燥时，由于分子受到红外线辐照，所吸收的能量将直接转换成热振动，这意味着物料的加热比在对流干燥中更快。与对流加热相比，在干燥过程中，除了环境空气和胶粒中水分的局部压力差以外，红外线干燥还有一个逆向的温度梯度。通常，干燥气体和受热微粒之间的温度差愈大，干燥过程就愈快。红外线干燥时间通常在5min~15min。目前，红外线干燥过程已经被设计为转管模式，即顺着一只内壁有螺纹的转管，胶粒被输送和循环，在转管的中心段有数个红外线加热器。在红外线干燥中，设备的功率可以参照0.035kWh/kg?0.105kWh/kg的标准进行选择。 　　如前所述，物料含水量的不同将会导致工艺参数的差別。一般，残余水分含量的不同可能是因为不同物料的流通速率不同，所以干燥过程的中断或机器的启动、停机都会引起停留时间的不同。在气体流量固定的情况下，材料流通量的不同一般表现为温度曲线的变化和排气温度的变化。干燥机制造商们以不同方法进行测量，并将干燥气体流量与被干燥物料的量相匹配，进而调整干燥料斗的温度曲线，从而使胶粒在干燥温度下经历稳定的停留时间。 　　另外，物料不同的初始水分含量也会导致残余水分含量的不稳定。因为停留时间是固定的，初始水分含量的明显变化必将导致残余水分含量发生同样明显的变化。如果需要稳定的残余水分含量，就需要测量初始或残余的水分含量。由于相关的残余水分含量低，在线测量不易进行，而且物料在干燥系统中的停留时间较长，把残余水分含量当作输出信号会引起系统受控的问题，所以干燥机制造商们开发出来一种新的控制概念，能实现稳定的残余水分含量这一目标。这种控制概念以保持残余水含分量的稳定为目的，将塑料的初始水分量、进入和流出气体的露点、气体流动量和胶粒流通率等工艺参数作为输入变量，从而使干燥系统能够根据这些变量的不同进行及时调整，以保持稳定的残余水分含量。 　　红外线干燥和真空干燥是塑料加工中的新技术，这些新技术的应用极大地缩短了物料的停留时间并降低了能源消耗。但是，创新的干燥工艺其价格也相对较高。因此，近些年来，人们也在努力地提高传统除湿气体干燥的效率。所以，在做出投资决策时，应当进行精确的成本评估，不仅要考虑采购成本，还要考虑管路、能源、空间和维修保养等，以使最小的投资得到最大的回报。 · 行业聚焦：  　　摘 要 　　螺旋式干燥机是根据我国脱硫石膏处理的目的和目标，结合目前电厂脱硫处理所排出的脱硫石膏，在原干燥机的基础上，开发出的一种新型干燥装置，配套热能回收技术，多效蒸发节能技术，通过多层结构将多种技术结合在一起，同时实现了螺旋式干燥机的大型化制造，是一种可以大量处理物料的干燥装置。螺旋式干燥机广泛应用，在产业政策角度，使电厂脱硫石膏得到妥善的处理和有效的综合利用，能促进脱硫环保工业及其相关产业健康、快速发展，并能节约天然石膏资源，脱硫石膏还可以循环重复使用，综合利用率达到100%，加快了电厂环保实施进度，解除了电厂脱硫的后顾之忧。　　近年来，喷雾干燥技术在制药行业中得到广泛应用，在固体制剂领域，该技 　　术常用于高热敏性药品和料液浓缩过程中易分解药品的干燥。在应用过程中，不 　　同原料药会对喷雾干燥产生不同的特殊要求。应该注意一下细节问题： 　　■保证洁净要求 　　有些原料药生产的主要工序需要在10万级的洁净环境中进行，喷雾干燥是其 　　质量控制的重要工序。为保证药品的质量，喷雾干燥机接触物料的部分要采用不 　　锈钢材质，对于酸腐蚀性较强的物料最好选用316L不锈钢。干燥腔、旋风分离器、 　　过滤器等直接接触物料的部件，应内壁光滑，无死角，易于拆卸，方便清洗。 　　工厂生产的饮料、糖果、饼干等食品，几乎无不添香加味，食用香精是可影响食品口感和风味的特殊高倍浓缩添加剂，可弥补因食品经加工制造过程而会损失的风味。 　　由于香精的使用方法不同，可赋予产品特有的风味，创造新产品。产品实现标准化，可使产品不易被模仿。香精的用量一般很少，但它却决定着食品的风味，因此，食用香精是食品工业必不少食品添加剂。在食品添加剂中它自成一体，有千余个品种。食用香精种类可分为： 　　（1）天然香精。它是通过物理方法，从自然界的动植物（香料）中提取出来的完全天然的物质。通常可获得天然香味物质的载体有水果、动物器官、叶子、茶及种子等。其提取方法有萃取、蒸馏、浓缩。用萃取法可双锥回转真空干燥机是集混合-干燥于一体的新型干燥机。将冷凝器，真空泵与干燥机配套，组成真空干燥装置。（如不需要回收溶剂，冷凝器可不用）本机设计先进，内部结构简单，清扫容易，物料 能够全部排出，操作简便。能降低劳动强度改善工作环境。同时因容器本身回转时物料亦转动但器壁上不积料，故传热系数较高，干燥速率大，不仅节约能源，而且物料 干燥均匀充分，质量好。SZG系列双锥回转真空干燥机适用于医药、化工、食品、冶金建材等行业，用于粉状、结晶状、粒状等各种物料的混合与干燥，还适用于溶液的浓缩、物料的消毒和灭菌。本机可将不同含湿量的物料干燥到含湿量低于0.5%。 　　SZG 双锥回转真空干燥机为双锥形的，预冻和干燥均在冷凝腔中进行。 　　双腔系统 　　预冻在低温冰箱或旋冻器中进行，干燥在冷凝腔上方的干燥室内进行。 　　5）冻干分离型医药用冻干机 　　食品用冻干机都是冷冻与干燥分开进行的，以实现节约能源，节省时间，提高产量的目的。传统医药用冻干机则都是冷冻和干燥在机器里一次完成的。西欧和美国的一些公司，为实现与食品冻干一样的目的，将药品预先冷冻，然后再送入干燥机中干燥。 　　3．真空干燥设备的功能在增加 　　随着电子与计算机技术的进步，真空干燥设备的控制系统和显示功能普遍增加了。郑州粮食科学研究院研制的玉米真空干燥设备有自动控制和模拟屏显示功能

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