李太祥 丁 玲

（1、河南永煤集團(tuán)化工管理部，河南 永城 4766002、中國(guó)平煤神馬氯堿發(fā)展有限責(zé)任公司，河南 平頂山 467000）

前言

河南永煤集團(tuán)永銀化工實(shí)業(yè)有限公司新建16萬(wàn)噸/年燒堿、20萬(wàn)噸/年聚氯乙烯（PVC）一期工程計(jì)劃在2011年4月份建成投產(chǎn)。在該裝置的生產(chǎn)系統(tǒng)中，必須配套液氯生產(chǎn)單元，但該項(xiàng)目的環(huán)評(píng)批復(fù)中明確規(guī)定不允許銷(xiāo)售和貯存液氯，故必須配套建設(shè)其他耗氯裝置。

通過(guò)市場(chǎng)調(diào)研，氯化聚乙烯(CPE)產(chǎn)銷(xiāo)形勢(shì)優(yōu)于聚氯乙烯(PVC)。永銀化工利用現(xiàn)有土地和公用工程設(shè)施,擬建設(shè) 2萬(wàn)噸/年氯化聚乙烯（CPE）項(xiàng)目，項(xiàng)目建成后可消耗液氯1.6萬(wàn)噸/年，有益于優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，調(diào)整氯平衡，增強(qiáng)抵御市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)的能力。

氯化聚乙烯（CPE）是由高密度聚乙烯經(jīng)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(zhì)量份數(shù)）。產(chǎn)品外觀為白色粉末或顆粒，170℃以上分解,類似于橡膠彈性體。主要用途是作為PVC型材加工的輔料（添加比例為10%左右）。隨著我國(guó)房地產(chǎn)產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，國(guó)內(nèi)PVC產(chǎn)能迅猛擴(kuò)張，我國(guó)總生產(chǎn)能力達(dá)60萬(wàn)噸，主要生產(chǎn)企業(yè)有濰坊亞星和山東、江蘇、四川的民營(yíng)企業(yè)，預(yù)計(jì)CPE的年需求量將達(dá)到200萬(wàn)噸。安徽省化工研究院從上世紀(jì)70年代開(kāi)始進(jìn)行水相法CPE的研制工作,目前是國(guó)內(nèi)主要CPE成套生產(chǎn)技術(shù)轉(zhuǎn)讓院所。干燥工序是CPE生產(chǎn)中主要耗能工序之一，CPE的干燥問(wèn)題曾一度成為技術(shù)難題，制約生產(chǎn)的“瓶頸”，其工藝與設(shè)備的選擇是否合理，決定著一個(gè)企業(yè)的生產(chǎn)成本、生產(chǎn)能力與勞動(dòng)強(qiáng)度。

1 PE的干燥原理

濕分以松散的化學(xué)結(jié)合形式或以液態(tài)溶液存在于固相中，或集在固體的毛細(xì)微結(jié)構(gòu)中，這種液體的蒸汽壓低于純液體的蒸汽壓，稱之為結(jié)合水分；而游離在表面的濕分則稱為非結(jié)合水[1]。由于在CPE的大分子結(jié)構(gòu)中存在極性基因，而其粉末的結(jié)構(gòu)又十分疏松，以致其濕粉中不僅會(huì)有“非結(jié)合水”，且會(huì)有“結(jié)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(shí)方視為干燥合格）。為此我們選擇熱空氣作為傳熱介質(zhì)進(jìn)行（流態(tài)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(kuò)散，而被不斷流動(dòng)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(nèi)部的濕度又大于其表面濕度，形成了濕度梯度，則顆粒內(nèi)部的水分不斷地向表面擴(kuò)散，直至達(dá)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(duì)CPE進(jìn)行干燥試驗(yàn)，得知干燥條件為：大氣溫度21℃、大氣相對(duì)濕度90%、熱風(fēng)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(nèi)部水分的干燥是比較困難的。

3 PE的干燥工藝

PE的生產(chǎn)過(guò)程是一個(gè)批量生產(chǎn)、間歇操作、順序控制的過(guò)程，CPE漿料經(jīng)離心機(jī)離心后，得到含水率30%～40%（濕基）、最小顆粒150μm、最大顆粒不超過(guò)500μm、平均顆粒220μm的濕料。此時(shí)進(jìn)入干燥工序，其工藝流程如下。濕物料由料斗加入，通過(guò)螺旋輸送器進(jìn)入氣流干燥管，同時(shí)開(kāi)啟空氣加熱器和沸騰床頂部的引風(fēng)機(jī)，物料經(jīng)氣流管初步干燥后進(jìn)入沸騰床，細(xì)物料經(jīng)旋風(fēng)分離器捕集后也落入沸騰床繼續(xù)干燥；控制進(jìn)風(fēng)溫度與床層溫度，調(diào)節(jié)進(jìn)風(fēng)量與風(fēng)速，當(dāng)床層與床頂溫度得到工藝要求后，吹冷風(fēng)降溫，物料經(jīng)出料閥流入包裝袋。

4 結(jié)果和討論

4.1 工藝路線的選擇

氣流干燥也稱“瞬間干燥”，使加熱介質(zhì)與待干燥固體顆粒直接接觸，因相之間的傳熱傳質(zhì)的表面積大而使體積傳熱系數(shù)ha也相當(dāng)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(duì)CPE“非結(jié)合水”干燥效果明顯。由于物料在氣流管中的停留時(shí)間較短，所以對(duì)CPE中的“結(jié)合水”干燥比較困難，若單用此法干燥CPE需反復(fù)干燥5～6次方能合格，生產(chǎn)周期長(zhǎng)、勞動(dòng)強(qiáng)度大、物料損失多、能量消耗大、工作環(huán)境惡劣。

沸騰干燥由于物料在沸騰床中劇烈攪動(dòng)，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(shí)間可以任意調(diào)節(jié)。但單用此法干燥CPE，生產(chǎn)中容易產(chǎn)生“結(jié)床”或“跑料”現(xiàn)象。原因是：從離心機(jī)過(guò)來(lái)的濕料，含水率較高，物料較重，進(jìn)入沸騰床后，若引風(fēng)機(jī)風(fēng)壓不夠，物料在床中“沸騰”效果欠佳，則物料很容易結(jié)團(tuán)，以致最終整體結(jié)于床中。為避免產(chǎn)生“結(jié)床”現(xiàn)象，需提高引風(fēng)機(jī)風(fēng)壓；但隨著干燥過(guò)程的進(jìn)行、物料水分的減少、顆粒的變輕，在引風(fēng)機(jī)的排風(fēng)尾氣中會(huì)夾帶有大量物料，特別在接近干燥終點(diǎn)時(shí)“跑料”尤為明顯。

考慮到我們的CPE批量與間歇式生產(chǎn)的特點(diǎn)，根據(jù)氣流干燥與沸騰干燥的各自優(yōu)點(diǎn)，決定選擇二者串聯(lián)的工藝。

4.2 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(kuò)大的脈沖式干燥管，加入的物料在管徑小的干燥管內(nèi)得到加速,在管徑大的管內(nèi)突然擴(kuò)散減速，如此交替進(jìn)行，熱空氣和顆粒之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度較大，從而強(qiáng)化了傳熱傳質(zhì)的效果。根據(jù)CPE的干燥特點(diǎn)，沸騰干燥器選用的是單層臥式沸騰床，此床結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易操作，干燥速度快，處理量大。

5 結(jié)束語(yǔ)

該項(xiàng)目總投資估算5394.12萬(wàn)元。項(xiàng)目建成后，可實(shí)現(xiàn)產(chǎn)值2.38億元/年，利稅1020.95萬(wàn)元/年，利潤(rùn)872.6萬(wàn)元/年，項(xiàng)目投資回收期5年。

[1]潘永康，王喜忠.現(xiàn)代干燥技術(shù)[M].北京：化學(xué)化工出版社，1998，12-13.

[2]楊云.CPE沸騰干燥試驗(yàn)[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(kāi)孔率的計(jì)算方法初探[J].安徽化工，2000，26（6）：43-45.