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。
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) 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。
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。
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。
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。
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。
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
(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.
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