在干燥胶粒的过程中,所需的能量可以分为两个主要组成部分:一是将物料从室温提升到干燥温度的升温过程;二是蒸发水分所需的能量。在计算干燥气体用量时,通常基于干燥气体进出干燥料斗时的温度来进行估算。通过气体对流的换热方式,可以将热量输送到胶粒中,这是一个典型的对流干燥过程。
然而,在实际生产中,实际的能耗往往会远高于理论值。比如,物料在干燥料斗中的停留时间过长会导致更多的气体消耗;分子筛的吸附能力未能充分释放也是一个潜在的原因。为了减少干燥气体的需求量并降低能源成本,可以考虑采用两步法干燥料斗。在这个系统中,干燥料斗的上半部只用于加热物料,而不进行干燥,可以使用环境空气或干燥过程中的废气来实现这个目的。
这样,只需提供常规干燥气体量的四分之一到三分之一左右,就能显著降低能源成本。此外,提高除湿气体干燥效率的方法还包括通过热电偶和露点控制的再生技术,以及像德国Motan公司那样利用天然气作为燃料来进一步节约能源。
真空干燥作为一种新兴的技术,也开始应用于塑料加工行业。例如,美国Maguire公司开发的真空干燥装置就是一个例子。这是一种连续运行的设备,它包含三个腔体,安装在一条旋转带上。首先,在**个腔体内,当胶粒充满后,引入加热至干燥温度的气体来加热胶粒。然后,当物料达到干燥温度时,它们会被转移到第二个抽真空的腔体中。
真空环境的建立有助于降低水的沸点,加快水分蒸发的过程。同时,真空还创造了较大的压力差,促进了水分子的扩散速度。一般来说,物料在第二个腔体内的停留时间约为20分钟到40分钟,对于特别易潮解的材料,可能需要长达60分钟的停留时间。*终,物料会移动到第三个腔体并离开干燥器。
在除湿气体干燥和真空干燥两种方法中,加热塑料所需的能量基本相同,因为在两种情况下都是在相同的温度下进行的。但在真空干燥中,创建真空状态本身也需要额外的能量,这部分能耗的大小取决于所处理的物料数量和湿度水平。
红外线干燥则是另一种有效的干燥方式。相比于传统的对流加热,红外线可以直接作用于分子层面,将其吸收的能量转化为热运动,这使得物料的加热速度大大超过了对流干燥。此外,红外线干燥还会产生一个反向的温度梯度,这与对流干燥中干燥气体与颗粒间存在的大温差类似,都有助于加快干燥进程。
尽管如此,初始水分含量的差异可能会导致工艺参数的变化。例如,不同的物料流速可能导致干燥中断或启动/停止时的停留时间不一致。在固定气体流量的条件下,材料流速的不同通常表现为温度曲线和排放温度的变化。干燥机制造商通过各种手段监测这些变化,并根据被干燥物料的数量调节干燥气体流量,以确保胶粒在设定的干燥温度下有稳定的停留时间。
此外,初始水分含量的显著变化也可能导致残余水分含量的不稳定。由于残余水分含量较低且需要在线上进行测量较为困难,将其用作控制系统的一部分可能会带来挑战。为此,干燥机制造商开发了一种新的控制理念,旨在维持稳定的残余水分含量。
这种控制理念的目标是保持残余水分含量的稳定性,它将塑料的初始水分量、进出的气体露点、气体流量和胶粒流速等多个工艺参数作为输入变量,以便干燥系统可以根据这些变化的条件实时调整,以保持稳定的残余水分含量。
总之,红外线干燥和真空干燥代表了塑料加工领域的*新技术发展,它们的运用大幅减少了物料的停留时间和能源消耗。不过,创新工艺往往伴随着较高的初期投入成本。因此,在进行投资决策时,应综合考量包括购置成本在内的所有因素,如管道、能源、空间和维护保养等,以确保*小化的投资获得*大化的收益。
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