王萬(wàn)君，周佰業(yè)，曲 亮

(中國(guó)石油吉林石化公司 精細(xì)化學(xué)品廠，吉林 吉林132021)

N，N-乙撐雙硬脂酰胺(N,N-Ethylene bis-Stearamlde)簡(jiǎn)稱(chēng)EBS，是一種應(yīng)用廣泛的潤(rùn)滑劑。它用于ABS樹(shù)脂、聚氯乙烯、聚丙烯和酚醛樹(shù)脂中，還可以用作防黏劑、黏度調(diào)節(jié)劑、表面增光劑等。目前，在EBS造粒工序中，絕大多數(shù)企業(yè)依舊使用通過(guò)鼓風(fēng)與引風(fēng)輸送空氣進(jìn)行冷卻造粒，并在鼓風(fēng)端加裝除塵設(shè)備來(lái)降低空氣中雜質(zhì)含量，提高產(chǎn)品質(zhì)量。在多年的生產(chǎn)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，由于引風(fēng)端除塵設(shè)備與技術(shù)的局限性，導(dǎo)致冷卻空氣除塵不夠徹底，雜質(zhì)含量較大，使生產(chǎn)的EBS產(chǎn)品雜質(zhì)含量高，影響下游用戶(hù)的使用。而且使用鼓風(fēng)與引風(fēng)輸送空氣進(jìn)行冷卻，由于空氣中含有大量的水，導(dǎo)致EBS產(chǎn)品熱穩(wěn)定性降低，影響了產(chǎn)品質(zhì)量。為了有效解決這一問(wèn)題，提高產(chǎn)品質(zhì)量，使用經(jīng)過(guò)壓縮除塵、除濕的空氣作為冷卻介質(zhì)能夠在降低EBS產(chǎn)品雜質(zhì)含量的同時(shí)，有效提高產(chǎn)品的熱穩(wěn)定性。在改進(jìn)造粒介質(zhì)的基礎(chǔ)上對(duì)造粒噴頭進(jìn)行了優(yōu)化，并對(duì)噴頭結(jié)構(gòu)、噴孔壓力和冷卻條件進(jìn)行了研究，得到了最佳生產(chǎn)工藝控制范圍。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 工藝流程與操作[1-2]

根據(jù)產(chǎn)品物化性質(zhì)和生產(chǎn)工藝特點(diǎn)，選用噴頭霧化冷卻造粒技術(shù)。工藝流程分為三部分，見(jiàn)圖1。

圖1 工藝流程圖

(1) EBS料液加壓保護(hù)系統(tǒng)：EBS是酰胺類(lèi)熱敏物質(zhì)，易氧化變色。為了確保產(chǎn)品質(zhì)量不受影響，霧化前必須對(duì)EBS的料液儲(chǔ)罐進(jìn)行氮?dú)庵脫Q保護(hù)，確保罐內(nèi)φ(氧)≤10-6后，才能進(jìn)行霧化造粒。同時(shí)料液儲(chǔ)罐要采用油浴進(jìn)行保溫。

(2) 霧化系統(tǒng)：噴頭霧化器安裝在冷卻塔頂，通過(guò)管線(xiàn)與EBS料液儲(chǔ)罐相連，造粒時(shí)采用氮?dú)饧訅骸?/p>

(3) 冷卻系統(tǒng)：霧化后的EBS液滴在冷卻塔中冷卻，固化，塔內(nèi)采用除塵除濕后的壓縮空氣冷卻，塔外表面空氣自然對(duì)流散熱，冷卻塔下錐口收集產(chǎn)品。

1.2 主要設(shè)備[2]

(1) 料液儲(chǔ)罐：用不銹鋼材料制成，料液通過(guò)一根插入液面下的管線(xiàn)與噴頭相連。

(2) 噴頭：是一個(gè)組合體，用不銹鋼制成。可以選用不同大小噴嘴，噴芯上有螺旋導(dǎo)流槽，槽數(shù)、槽寬、槽深可以按需加工。料液由螺旋導(dǎo)流槽沿切線(xiàn)方向進(jìn)入旋轉(zhuǎn)室，產(chǎn)生很快的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，這種運(yùn)動(dòng)相當(dāng)于移動(dòng)與環(huán)流的疊加，液體在旋轉(zhuǎn)室中軸向速度和旋轉(zhuǎn)速度急劇加大，然后由噴嘴噴出，形成許多大小不一的液珠。結(jié)構(gòu)示意圖見(jiàn)圖2。

圖2 噴頭結(jié)構(gòu)示意圖

(3) 冷卻塔：冷卻塔上部為一個(gè)圓筒體與下部一圓錐筒體相連，頂端設(shè)有噴頭安裝孔和冷卻空氣排風(fēng)管，底錐段設(shè)有星形冷卻空氣分布器，使冷卻空氣在塔內(nèi)均勻分布，迅速冷卻EBS液滴。冷卻塔頂部與底部各設(shè)有1個(gè)溫度探測(cè)點(diǎn)。詳見(jiàn)圖1。

1.3 EBS篩分方法

使用分樣篩對(duì)100g的EBS產(chǎn)品進(jìn)行篩分，首先使用篩孔0.84 mm分樣篩篩選，并對(duì)篩下的樣品稱(chēng)量；再用篩孔0.42、0.25、0.177 mm的分樣篩對(duì)上個(gè)分樣篩篩下的EBS進(jìn)行篩選，依次操作。

2 結(jié)果與討論

2.1 噴頭結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)粒徑的影響

使用4、5、6 mm 3種噴孔噴頭，溫度控制在175 ℃時(shí)得到的產(chǎn)品數(shù)據(jù)見(jiàn)表1～表3。

表1 4 mm噴孔噴頭產(chǎn)品數(shù)據(jù)表

表2 5 mm噴孔噴頭產(chǎn)品數(shù)據(jù)表

表3 6 mm噴孔噴頭產(chǎn)品數(shù)據(jù)表

從表1～表3的粒徑數(shù)據(jù)可以看出，不同噴頭結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)粒徑分布變化影響較大。

2.2 壓力對(duì)流量的影響

造粒壓力對(duì)流量的影響見(jiàn)圖3、圖4。

p/MPa圖3 5 mm噴嘴壓力與流量關(guān)系圖

噴孔孔徑/mm圖4 0.18 MPa下噴孔孔徑與流量關(guān)系圖

由圖3、圖4可以看出，隨著造粒壓力的增大，流量相應(yīng)增加，對(duì)于固定尺寸的噴嘴來(lái)說(shuō)，通過(guò)提高造粒壓力，可以提高生產(chǎn)能力。而在相同造粒壓力下，通過(guò)改變噴孔尺寸，可以明顯改變生產(chǎn)能力。

2.3 粒徑分布與造粒壓力、噴孔間的關(guān)系

EBS料液的溫度為175 ℃，使用4、5、6 mm 3種噴頭，不同造粒壓力下產(chǎn)品粒徑分布在0.25～0.42 mm(即采用0.42和0.25 mm的分樣篩篩選得到的樣品)的比率曲線(xiàn)見(jiàn)圖5。

由圖5可見(jiàn)，3種噴頭粒徑分布最好時(shí)的造粒壓力集中在(0.12～0.18) MPa，說(shuō)明得到好的產(chǎn)品粒徑分布主要由壓力、流量、噴頭結(jié)構(gòu)決定。

2.4 冷卻塔上下溫差與粒徑分布比率的關(guān)系

料液溫度175 ℃，造粒壓力0.17 MPa,噴頭噴孔孔徑5 mm，不同溫差產(chǎn)品粒徑分布情況見(jiàn)表4。

表4 不同溫差產(chǎn)品粒徑分布情況

由表4得出冷卻塔上下溫差不同條件下，產(chǎn)品粒徑分布在0.25～0.42 mm間的比率關(guān)系見(jiàn)圖6。

由圖6可見(jiàn)，冷卻塔上下溫差對(duì)產(chǎn)品粒徑分布影響較大。冷卻塔上下溫差最佳控制范圍38～45 ℃產(chǎn)品粒徑分布最佳。原因是當(dāng)溫差較小時(shí)，EBS小液滴不能迅速冷卻固化，形成外部是固化EBS殼，內(nèi)部是EBS液體，發(fā)生碰撞后形成粒徑更小的EBS顆粒。溫度差控制較高時(shí)，冷卻介質(zhì)能力富余，造成浪費(fèi)。

冷卻塔上下溫度差/℃圖6 冷卻塔上下溫度差與產(chǎn)品粒徑分布比率關(guān)系

3 結(jié) 論

(1) 5 mm噴孔在造粒壓力(0.15～0.18) MPa下產(chǎn)品粒徑分布最佳；6 mm噴孔在造粒壓力(0.12～0.15) MPa下產(chǎn)品粒徑分布最佳；4 mm噴孔在造粒壓力對(duì)產(chǎn)品粒徑分布影響較??；

(2) 冷卻塔上下溫差最佳控制范圍為38～45 ℃時(shí)產(chǎn)品粒徑分布最佳。

[ 參 考 文 獻(xiàn) ]

[1] 張建偉，葉京生，錢(qián)樹(shù)德.工業(yè)造粒技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009：112-160．

[2] 時(shí)均，汪家鼎，余國(guó)琮.化學(xué)工程手冊(cè)(上卷)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1996：1-92．