旋转闪蒸干燥机的工艺及设备

摘要：PVC加工助剂ACR采用压力式喷雾旋转闪蒸干燥机旋转闪蒸干燥机工艺。针对ACR的热敏性、从进风温度、喷雾压力及旋转闪蒸干燥机塔设计进行阐述。

关键词：旋转闪蒸干燥机；闪蒸干燥机厂旋转闪蒸干燥机；PVC；ACR

ACR高分子加工助剂是PVC生产中的主要改良剂,用以改善软、硬质PVC的加工性能。降低PVC的熔融温度，缩短熔融时间，提高生产效率，获得结构均匀、表面光泽的高质量PVC产品。

ACR由甲基丙稀酸酯和丙稀酸脂通过乳液聚合，然后经压力喷雾旋转闪蒸干燥机获得流动性良好的粉末（颗粒）产品。ACR是典型的热敏性物料，旋转闪蒸干燥机温度、塔内停留时间、喷雾压力对产品质量均有较大影响。

笔者先后与沈阳化工研究院及山西省化工研究所合作，在湖北襄樊、江苏靖江、山东淄博投产年产500～2000t压力喷雾旋转闪蒸干燥机装置，运行良好。

本文针对ACR的热敏性，从进风温度、喷雾压力及旋转闪蒸干燥机塔设计进行阐述。

1 压力式喷雾旋转闪蒸干燥机旋转闪蒸干燥机机理

1.1 物料雾化机理

雾化机理:液体在高压泵的压力下从雾化器的切向通道高速进入旋转室，使液体在旋转室内产生高速运动。根据旋转动量矩守恒定律，旋转速度与旋转室的半径成反比，因此越靠近轴心处旋转速度愈大，静压力愈小，如图1。当旋转速度达到某一值时，雾化器中心处的压力等于大气压力，喷出的液体就形成了绕空气心旋转的侧锥形环状液膜。随着液膜的延长，空气的剧烈扰动所形成的波不断发展，液膜分裂成细线。加上湍流径向分速度和周围空气相对速度的影响，导致液膜破裂成丝，液丝断裂后受表面张力的作用，zui后形成由无数雾滴组成的雾群。雾粒直径表达式为（1）
式中C0—流量系数A0—喷孔截面积,cm2ΔP—喷嘴处压差,kpa；
由式（1）中知，选择大孔径喷嘴及降低喷雾压力均可获得颗粒产品。

1.2 旋转闪蒸干燥机机理　
喷雾旋转闪蒸干燥机恒速段旋转闪蒸干燥机时间为（2）
式中г－水的汽化潜热，kJ/kg；ρL—料液密度，kg/m3；
D1－雾粒初始直径，m；Dc－雾粒临界直径，m；
λ－气膜平均热导率，kJ/m.s.℃；
由式（2）可知，缩小表面积与强化传热传质速度，可有效减少旋转闪蒸干燥机时间，实现瞬间脱水的要求。

2 ACR压力喷雾旋转闪蒸干燥机处理过程

3 压力喷雾旋转闪蒸干燥机机系统组成

3.1 进风过滤

喷雾旋转闪蒸干燥机进风应按30万级洁净标准进行过滤，过滤器终端设置中效过滤器，旋转闪蒸干燥机其材质为超细纤维。对于采用碳钢蒸汽换热器的设计，过滤器应设置于加热器之后，并应具备相应的耐温性能，确保生产过程中无锈蚀等杂质渗入。

3.2 空气加热系统

喷雾旋转闪蒸干燥机所需热量由空气介质携入，加热系统由蒸汽换热器及电加热补偿两部分构成，达到ACR旋转闪蒸干燥机所需的温度160～165℃。

3.3 喷雾旋转闪蒸干燥机塔

3.3.1 整流装置

热风由塔顶切向进入，热风产生的旋转运动经整流装置整流后，干燥机生产厂家形成与塔体轴线平行的直线流。整流装置为开孔率20%的直孔板。

3.3.2 塔体旋转闪蒸干燥机段

喷雾塔的塔高与直径之比为4：1，为避免粉尘吸附在塔壁停留，其内表面应按Ra≤1.6μm的要求进行抛光处理。为便于清洗作业，在塔顶及中间区域设有CIP清洁装置，锥体内设有清扫装置。

3.3.3 旋转闪蒸干燥机塔

旋转闪蒸干燥机塔与粉体塔设计主要差异在于：

（1）在直筒段与锥体段交接处设置扩大段，由于风速降旋转闪蒸干燥机低及突然反向，大部分较粗粉粒被截留，提高了颗粒的回收率。

（2）塔底部设置内旋风分离器，将较粗的粉粒加以回收，提高颗粒回收率。

3.3.4 粉尘回收系统

由旋风分离器及布袋过滤器组成。

4 技术要点

4.1 进风温度

由于ACR*的热敏性，过高的进风旋转闪蒸干燥机与材料防腐温度将导致粉粒软化、发粘，增加挂壁，延长物料在塔内停留时间，产品颜色发黄，故ACR均采取低温操作。但旋转闪蒸干燥机时进风温度应适当提高。

4.2 排风温度

严格控制排风温度是ACR旋转闪蒸干燥机操作成败的关键。过高的排风温度将引起产品粘连、出料不畅；排风温度过低，则成品含水量偏高。经验表明，在分离系统强制降温是行之有效的措施。

4.3 喷雾压力

高压喷雾过程中，ACR旋转闪蒸干燥机前的乳液与高压泵管道间的摩擦作用，容易产生胶状物堵塞喷嘴。因此压力式喷雾均采用低压方式，制粉时压力为４～４.5MPa，旋转闪蒸干燥机时压力为3.5～4MPa。

4.4 旋转闪蒸干燥机塔设计

（1）锥体设计：充分考虑缩短粉末在塔壁的停留时间，防止热软化粘结，塔底锥体的夹角应控制在较小范围。（≤50o）

（2）旋转闪蒸干燥机塔扩大段设计：针对市场对颗粒度的要求，扩大段直径≥2D（D：直筒段直经，如图2）。

为确保≥175μm的颗粒在主塔底部排出，内旋风分离器的进风速度以15～18m/s为宜（如图3）。

5 喷雾旋转闪蒸干燥机ACR产品应用
（1）ACR产品物理指标。
（2）与PVC相溶性良好，塑化时间缩短。
（3）提高了PVC制品耐候性和减少了透明制品的鱼眼和晶点。
（4）提高PVC的热强度和粘结力，特别利于深度拉伸，同时兼具了抗冲功能。

参考文献:
[1]丹麦K·马斯托思.喷雾旋转闪蒸干燥机手册[M].北京：中国建筑工业出版社.1983年.
[2]化工设备设计全书编辑委员会.旋转闪蒸干燥机设备设计[M].上海：上海科学技术出版社.1983年.
[3]邹龙贵.喷雾旋转闪蒸干燥机技术与设备[J].制药机械报.1998年第7期.