随着干燥设备的广泛应用，旋转闪蒸干燥机作为一种常见的干燥设备在工业生产中发挥着重要作用。然而，为了延长设备的使用寿命并确
ACR的干燥工艺及设备
2006年08月04日 16:31
中国干燥设备网
摘要： PVC加工助剂ACR采用压力式喷雾干燥造粒工艺。针对ACR的热敏性、从进风温度、喷雾压力及干燥塔设计进行阐述。
关键词：干燥；造粒；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，然后经压力喷雾干燥获得流动性良好的粉末（颗粒）产品。ACR是典型的热敏性物料，干燥温度、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压力喷雾干燥装置，运行良好。
本文针对ACR的热敏性，从进风温度、喷雾压力及干燥塔设计进行阐述。
1 压力式喷雾干燥造粒机理
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，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干燥机理
喷雾干燥恒速段干燥时间为 （2）
式中 г－水的汽化潜热，kJ/kg；ρL—料液密度，kg/m3 ；
关键词：干燥；造粒；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，然后经压力喷雾干燥获得流动性良好的粉末（颗粒）产品。ACR是典型的热敏性物料，干燥温度、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压力喷雾干燥装置，运行良好。
本文针对ACR的热敏性，从进风温度、喷雾压力及干燥塔设计进行阐述。
1 压力式喷雾干燥造粒机理
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，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干燥机理
喷雾干燥恒速段干燥时间为 （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，可有效减少干燥时间，实现瞬间脱水的要求。
2 ACR压力喷雾干燥处理过程
3 压力喷雾干燥机系统组成
3.1进风过滤
喷雾干燥进风应按30万级洁净标准进行过滤，过滤器终端设置中效过滤器，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
喷雾干燥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干燥所需的温度160～165℃。
3.3 喷雾造粒塔
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，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 塔体干燥段
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 造粒塔
造粒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特有的热敏性，过高的进风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。但造粒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干燥操作成败的关键。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干燥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，造粒时压力为3.5～4MPa。
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，可有效减少干燥时间，实现瞬间脱水的要求。
2 ACR压力喷雾干燥处理过程
3 压力喷雾干燥机系统组成
3.1进风过滤
喷雾干燥进风应按30万级洁净标准进行过滤，过滤器终端设置中效过滤器，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
喷雾干燥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干燥所需的温度160～165℃。
3.3 喷雾造粒塔
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，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 塔体干燥段
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 造粒塔
造粒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特有的热敏性，过高的进风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。但造粒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干燥操作成败的关键。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干燥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，造粒时压力为3.5～4MPa。
4.4干燥塔设计
(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)造粒塔扩大段设计：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 喷雾干燥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. 喷雾干燥手册[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.干燥设备设计[M].上海：上海科学技术出版社.1983年.
[3] 邹龙贵.喷雾干燥技术与设备[J].制药机械报.1998年第7期.
(源自：)
(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)造粒塔扩大段设计：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 喷雾干燥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. 喷雾干燥手册[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.干燥设备设计[M].上海：上海科学技术出版社.1983年.
[3] 邹龙贵.喷雾干燥技术与设备[J].制药机械报.1998年第7期.
(源自：)
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