前言 氯化聚乙烯（CPE）是由高密度聚乙烯經氯化制得的一種改性氯化高聚物，含氯量一般控制在30%～50%（質量份數）。產品外觀為白色粉末或顆粒，170℃以上分解,類似于橡膠彈性體。2002年我國總生產能力達17萬噸，實際產量為10萬噸，已是世界上第一大生產國。在我國主要用于硬PVC制品的抗沖擊改性。我院從上世紀70年代開始進行水相法CPE的研制工作,目前是國內主要CPE成套生產技術轉讓院所。干燥工序是CPE生產中主要耗能工序之一，CPE的干燥問題曾一度成為技術難題，制約生產的“瓶頸”，其工藝與設備的選擇是否合理，決定著一個企業的生產成本、生產能力與勞動強度。 1 、PE的干燥原理 濕分以松散的化學結合形式或以液態溶液存在于固相中，或集在固體的毛細微結構中，這種液體的蒸汽壓低于純液體的蒸汽壓，稱之為結合水分；而游離在表面的濕分則稱為非結合水[1]。由于在CPE的大分子結構中存在極性基因，而其粉末的結構又十分疏松，以致其濕粉中不僅會有“非結合水”，且會有“結合水”，要將其干燥到不大于0.3%（濕基）的含水量是比較困難的（此時方視為干燥合格）。為此我們選擇熱空氣作為傳熱介質進行（流態化）干燥，含有水分的顆粒物料與熱氣流接觸，由于其表面的水蒸汽壓大于熱空氣中的水蒸汽分壓，水蒸汽就由物料顆粒表面向熱空氣中擴散，而被不斷流動更新的熱空氣帶走。隨著物料表面水分的不斷汽化，物料顆粒內部的濕度又大于其表面濕度，形成了濕度梯度，則顆粒內部的水分不斷地向表面擴散，直至達到該物料的平衡水分為止。 2 、PE的干燥特性 為了選擇合適的CPE干燥工藝和合適的干燥器，我們對CPE進行干燥試驗，得知干燥條件為：大氣溫度21℃、大氣相對濕度90%、熱風溫度55±1℃，CPE的平衡水分接近于0，其第一臨界濕含量為12%左右（干基），其第二臨界濕含量為4%左右（干基），并且，其內部水分的干燥是比較困難的。 3 、PE的干燥工藝 PE的生產過程是一個批量生產、間歇操作、順序控制的過程，CPE漿料經離心機離心后，得到含水率30%～40%（濕基）、最小顆粒150μm、最大顆粒不超過500μm、平均顆粒220μm的濕料。此時進入干燥工序，其工藝流程如下。濕物料由料斗加入，通過螺旋輸送器進入氣流干燥管，同時開啟空氣加熱器和沸騰床頂部的引風機，物料經氣流管初步干燥后進入沸騰床，細物料經旋風分離器捕集后也落入沸騰床繼續干燥；控制進風溫度與床層溫度，調節進風量與風速，當床層與床頂溫度得到工藝要求后，吹冷風降溫，物料經出料閥流入包裝袋。 4、結果和討論 （1）工藝路線的選擇 氣流干燥也稱“瞬間干燥”，使加熱介質與待干燥固體顆粒直接接觸，因相之間的傳熱傳質的表面積大而使體積傳熱系數ha也相當高，普通直管氣流干燥器的ha為2300～7000w/(m3．K)。熱效率高，處理量大，對CPE“非結合水”干燥效果明顯。由于物料在氣流管中的停留時間較短，所以對CPE中的“結合水”干燥比較困難，若單用此法干燥CPE需反復干燥5～6次方能合格，生產周期長、勞動強度大、物料損失多、能量消耗大、工作環境惡劣。 沸騰干燥由于物料在沸騰床中劇烈攪動，大大地減少了氣膜阻力，因而熱效率高，更重要的是物料的停留時間可以任意調節。但單用此法干燥CPE，生產中容易產生“結床”或“跑料”現象。原因是：從離心機過來的濕料，含水率較高，物料較重，進入沸騰床后，若引風機風壓不夠，物料在床中“沸騰”效果欠佳，則物料很容易結團，以致最終整體結于床中。為避免產生“結床”現象，需提高引風機風壓；但隨著干燥過程的進行、物料水分的減少、顆粒的變輕，在引風機的排風尾氣中會夾帶有大量物料，特別在接近干燥終點時“跑料”尤為明顯。 考慮到我們的CPE批量與間歇式生產的特點，根據氣流干燥與沸騰干燥的各自優點，決定選擇二者串聯的工藝。 （2）干燥器型式的選擇 氣流管我們選用的是管徑交替縮小和擴大的脈沖式干燥管，加入的物料在管徑小的干燥管內得到加速,在管徑大的管內突然擴散減速，如此交替進行，熱空氣和顆粒之間的相對運動速度較大，從而強化了傳熱傳質的效果。根據CPE的干燥特點，沸騰干燥器選用的是單層臥式沸騰床，此床結構簡單，容易操作，干燥速度快，處理量大。 （3）CPE干燥的工程數據 安徽省化工研究院自上世紀80年代首次用水相法生產CPE（千噸級）以來，到目前為止，在國內技術轉讓已達成十幾家，在干燥工序上，經歷了氣流干燥、沸騰干燥、氣流—沸騰干燥的不同階段，下表列出了不同干燥工藝的對照工程數據。 表1 不同干燥工藝的對照工程數據 生產單位 原蕪湖化工廠 本院試驗廠淮北恒欣 生產規模/t•a-1 800 500 3000 干燥形式 φ150雙級氣流 沸騰干燥 氣流--沸騰 物料批號 80-6-13 02-06 含水量/%(wb) 濕粉 40 36 35 干粉 0.3 0.3 0.3 生產周期/h(批) 6.5 4.0 2.5 耗蒸汽量/t•t-1(CPE) 4.0 2.2 1.9 耗電量/kWh•t-1(CPE) 400 220 60 勞動強度 大 一般 小 5、結束語 干燥工序是CPE生產中一個重要環節，采用氣流—沸騰干燥工藝符合CPE干燥特性。干燥設備結構的設計(如氣流分布板開孔率[3])、附件（如風機與旋風分離器等）的選型，是影響干燥的重要因素，我們目前已研制出不同生產能力的系列專用氯化聚乙烯干燥裝置，并在實際生產中取得了顯著的經濟效益和社會效益。 參考文獻： [1] 潘永康，王喜忠.現代干燥技術[M].北京：化學化工出版社，1998，12-13. [2] 楊云.CPE沸騰干燥試驗[J].安徽化工，1991（CPE專輯）：34-36. [3] 何勇，宋秋生等.CPE干燥用沸騰床氣流分布板開孔率的計算方法初探[J].安徽化工，2000，26（6）：43-45. 信息來源于：中國工業設備網