一种低熔点PBAT切片干燥装置的制作方法

一种低熔点pbat切片干燥装置
技术领域
1.本实用新型属于化纤纺丝生产设备中的切片干燥技术领域，具体涉及一种低熔点pbat切片干燥装置。


背景技术：

2.pbat是己二酸丁二醇酯和对苯二甲酸丁二醇酯的共聚物，属于热塑性生物降解塑料，兼具pba和pbt的特性，既有较好的延展性和断裂伸长率，也有较好的耐热性和冲击性能；此外，还具有优良的生物降解性，pbat产能是继淀粉基塑料和pla之后第三大的生物降解塑料，pbat是目前生物降解塑料研究中非常活跃和市场应用最好的降解材料之一。
3.由于生产可降解材料的成本偏高，造成其在市场中价格偏高，这样就给可降解材料的推广造成了很大影响。另外，在现有技术中，目前用于大量连续生产pbat的干燥设备较少，造成pbat生产成本较高，限制了pbat的生产和应用，目前干燥pbat的方法主要是采用真空干燥，但真空干燥不连续，只能定量分批次的干燥，其每批次的干燥效果偏差较大；由于pbat的低熔点特性，对干燥热气流参数的稳定性要求较高，现有的连续干燥系统能耗高，尤其是通入塔内的气体管路中，干燥气体温度及湿度参数控制不稳定、不精确，影响pbat切片的性能参数与产品质量，如专利公开号为cn101270956a中，空气先后通过分子筛干燥装置和干燥加热器之后直接通入到逆流柱状干燥塔，并未对管路中气体的温度和湿度进行有效控制。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于解决上述技术中存在的问题而提供一种低熔点pbat切片干燥装置，其主要通过温度计连锁第一热媒加热器、进气阀、排气阀稳定控制通入切片干燥塔内气体的温度与湿度，在pbat切片低熔点特性要求之下，实现干燥pbat切片的目的。
5.一种低熔点pbat切片干燥装置，包括切片干燥塔以及沿气体流动方向依次设有的罗茨风机、冷凝器、脱湿机组、过滤器、第一热媒加热器、进气阀，所述第一热媒加热器与所述进气阀之间设置有温度计，所述温度计与所述进气阀之间设置有排气管，所述排气管上设置有排气阀，所述温度计分别与所述进气阀、所述排气阀、所述第一热媒加热器连锁控制。
6.在这里，在第一热媒加热器与进气阀之间的位置设置温度计，主要是用于监测经第一热媒加热器加热之后流出的热空气温度是否符合干燥pbat切片的要求，防止温度过高或者过低直接通入切片干燥塔影响pbat切片干燥和出料性能参数；在温度计与进气阀之间设置有排气管以及在排气管上设置有排气阀，主要是为了将监测到的不适合通入切片干燥塔的气体通过排气管和排气阀排出，同时控制调整第一热媒加热器的加热温度使其降低或者升高。
7.优选的，所述第一热媒加热器的进油管上设置有第一气动薄膜调节阀，所述温度计与所述第一气动薄膜调节阀连锁控制。
8.进一步的，所述脱湿机组包括a吸附塔、b吸附塔、第二热媒加热器以及第一换向阀组和第二换向阀组，所述第二热媒加热器出气端口的气体管路上设置有tic温度计，所述第二热媒加热器的进油管上设置有第二气动薄膜调节阀，所述第二气动薄膜调节阀与所述tic温度传感器连锁控制。
9.其中，具有第一气动薄膜调节阀的第一热媒加热器，以及具有第二气动薄膜调节阀的第二热媒加热器，其热媒均采用导热油进行传导热量，主要是通过导热油流量的精细调节进而实现加热温度的精准控制，同时使其能根据整体运行工况实时精准动作，并降低运行能耗。
10.所述切片干燥塔的顶部、底部、底部侧沿、顶部侧沿分别对应的设有进料口、出料口、进气口、排气口，所述切片干燥塔的进料口通过设有回转阀的物料管道与所述切片缓冲料仓的出料口连通，所述切片干燥塔的出料口设置有插板阀，所述切片干燥塔的进气口通过气体管道与所述进气阀的出口端连通。
11.所述温度计的设定温度为70
‑
80℃。由于干燥物料的特性，即由于pbat聚酯切片的结晶温度为40℃，软化温度70
‑
90℃，熔点130℃，通入切片干燥塔内的干燥气体温度需控制在软化温度70
‑
90℃以内，优选的设定温度范围即为70
‑
80℃。
12.tic温度计设定温度为150
‑
200℃，一是为了使脱湿机组203内对应吸附塔中的分子筛实现脱附再生；并能够平衡切换脱湿机组203内的吸附塔达到最大利用价值，在满足工况参数的前提下尽可能减少吸附塔的分子筛吸附脱附的切换次数，进而降低运行能耗。
13.所述脱湿机组的出气端口的气体管道上设置有露点仪，所述露点仪设定的露点温度为≤
‑
50℃。
14.本实用新型的积极效果为：
15.本实用新型采用常压、大风量干燥系统，便于精细调节，加热温度控制精准，可以实现稳定、连续的大批量物料干燥，其结构简单，安全系数高，便于维护管理。
附图说明
16.现拟参照下列直观的附图结合某些最佳实施例对本实用新型加以描述。须强调的是，图文描述系让本专业技术人员清楚本实用新型的若干形式如何可付之实施，而并不局限于提出的具体附图和实施例。
17.图1为本实用新型的结构关系示意图。
18.图中：切片缓冲料仓(101)，回转阀(102)，切片干燥塔(103)，插板阀(104)，切片计量罐(105)；
19.罗茨风机(201)，冷凝器(202)，脱湿机组(203)，a吸附塔(203a)，b吸附塔(203b)，过滤器(204)，第一热媒加热器(205)，进气阀(206)，温度计(207)，排气管(208)，排气阀(209)，第一气动薄膜调节阀(210)，第二热媒加热器(211)，第一换向阀组(212)，第二换向阀组(213)，tic温度计(214)，第二气动薄膜调节阀(215)，压力变送器(217)，带远传功能的温度传感器(218)，带远传功能的温度计(219)，露点仪(220)，带远传功能的流量计(221)。
具体实施方式
20.具体的，本实用新型提供了一种低熔点pbat切片干燥装置，如图1所示，包括通过
物料管道将切片缓冲仓101、切片干燥塔103连通的物料通路，其中切片干燥塔103的顶部、底部、底部侧沿、顶部侧沿分别对应的设有进料口、出料口、进气口、排气口，切片干燥塔的进料口通过设有回转阀102的物料管道与切片缓冲料仓101的出料口连通，切片干燥塔的出料口设置有插板阀104，切片干燥塔的进气口与进气阀的出口端连通。
21.在沿气体流动方向上，通过气体管道依次设有由罗茨风机201、冷凝器202、脱湿机组203、过滤器204、第一热媒加热器205、进气阀206构成气体通路并通入切片干燥塔103，其中第一热媒加热器205与进气阀206之间的气体管道上设置有温度计207，温度计207与进气阀206之间的气体管道上设置有排气管208，排气管208上设置有排气阀209，温度计207分别与进气阀206、排气阀209、第一热媒加热器205连锁控制。
22.第一热媒加热器205的进油管上设置有第一气动薄膜调节阀210，温度计207与第一气动薄膜调节阀210连锁控制。
23.在这里，温度计207的设定温度为70
‑
80℃。该温度计207带现场显示及远传功能，例如适用于连锁控制的温度计207可选择铂热电阻。
24.脱湿机组203包括a吸附塔203a、b吸附塔203b、第二热媒加热器211以及第一换向阀组212和第二换向阀组213，第二热媒加热器出气端口的气体管路上设置有tic温度计214，第二热媒加热器的进油管上设置有第二气动薄膜调节阀215，第二气动薄膜调节阀215与tic温度计214连锁控制。
25.在这里，第二热媒加热器211也被称为再生加热器，第一换向阀组212由气动蝶阀v1，v2，v3，v4组成，其中v1、v2的进气端口通过气体管道连通，v3、v4的出气端口通过气体管道连通，v1的出气端口与v3的进气端口通过气体管道连通，v2的出气端口与v4的进气端口通过气体管道连通，其中的气体管道进口n1设置在v1、v2的进气端口之间的气体管道上，再生排气端口n3设置在v3、v4的出气端口之间的气体管道上，a吸附塔203a的吸附进气口通过气体管道设置在v1的出气端口与v3的进气端口之间，b吸附塔203b的吸附进气口通过气体管道设置在v2的出气端口与v4的进气端口之间；
26.第二换向阀组213由气动蝶阀v5，v6，v7，v8组成，其中v5、v6的出气端口通过气体管道连通，v7、v8的进气端口通过气体管道连通，v7的出气端口与v5的进气端口通过气体管道连通，v8的出气端口与v6的进气端口通过气体管道连通，其中的第二热媒加热器211的出气端口通过气体管道设置在v7、v8的进气端口之间的气体管道上，气体管道出口n2设置在v5、v6的出气端口之间的气体管道上，a吸附塔203a的吸附出气口通过气体管道设置在v7的出气端口与v5的进气端口之间，b吸附塔203b的吸附出气口通过气体管道设置在v8的出气端口与v6的进气端口之间。
27.当然，第一换向阀组212以及第二换向阀组213也均可通过四通换向阀代替使用。
28.在这里，脱湿机组203内的用于连锁控制的tic温度计214可以为铂热电阻，tic温度计214的设定温度为150
‑
200℃。
29.为了降低罗茨风机201输送空气时的噪音，以及为了及时调整罗茨风机201转速维持需要的压力并保护罗茨风机201，使系统节能运行，在罗茨风机201与冷凝器202之间的气体管道上依次设置有压力变送器，其中压力变送器与罗茨风机201连锁控制。
30.为了使经过冷凝器202的预除湿的空气温度维持在设定值，并可满足工况要求也可实现整体装置运行节能，在冷凝器202出气端的气体管道上设置有带远传功能的温度计
219，该带远传功能的温度计219与冷凝器202连锁控制。
31.为了显示及远传从脱湿机组203出来的低温干燥气体的露点温度，脱湿机组203的出气端口的气体管道上设置有露点仪220，具体的设置在过滤器204出气端的气体管道上。
32.为了使进入切片干燥塔103内的气体尽可能的干燥以及脱湿机组的准确切换并能够平衡整个装置的能耗，该位置露点仪220设置的露点温度小于等于
‑
50℃，这样，露点仪220通过控制平台与脱湿机组203中的a吸附塔203a以及b吸附塔203b连锁控制，使吸附脱附过程准确切换的同时，也能够使整体系统能耗优化至最低。
33.为了更详细地阐述本实用新型，现通过以下具体操控实施进行说明：在物料pbat切片流通过程中，由切片缓冲料仓101出来的被干燥切片在回转阀102的作用下，进入切片干燥塔103内，在切片干燥塔103的干燥作用下，经干燥完成的切片经插板阀104流出进入切片计量罐105。其中，被干燥物料的pbat聚酯切片特性为：结晶温度为40℃，软化温度为70
‑
90℃，熔点为130℃，切片基本为椭圆形，粒径为1
‑
4mm。切片干燥塔103的工作温度：60
‑
80
±
1℃，pbat切片的干燥时间大约12h，切片初始含水≤1200ppm，干燥后含水≤150ppm；切片初始thf含量：≤150ppm，干燥后thf含量：≤40ppm；冷凝器中202的冷冻水量16t/h，压力：0.4mpa，温度：7
‑
9℃；第一热媒加热器(205)的导热油流动压力为0.4mpa，加热温度为150℃；
34.具体工作过程如下：由切片缓冲料仓101出来的被干燥切片在回转阀102的作用下，进入切片干燥塔103内，当回转阀102电机过流时，停止回转阀102下料；当切片干燥塔103具有的料位仪le02.01高报时，控制回转阀102停止；在自动状态下，切片干燥塔103具有的料位仪le02.01不高报并延时2分钟，控制回转阀102启动继续下料，经切片干燥塔103干燥的pbat切片，其中的切片计量罐105与插板阀104或称为气动插板阀连锁控制，当切片计量罐105显示需要下料时，插板阀104打开，待切片计量罐105中切片达到计量要求的量时，插板阀104关闭。干燥的热空气逆物料切片下落方向浮升将物料切片中的水分和voc等杂质除去，排出的气体经过滤后进入工厂废气处理装置进行处理。由于pbat切片自身的特性，对干燥气体的参数要求较高，温度对干燥效果的影响较大，故在切片干燥塔103上设置四个温度计：tt02.11、tt02.12、tt02.13、tt02.14，其分别布置在切片干燥塔高料位处、中上部处、中部位置处以及靠近出料口的位置，对干燥过程中切片干燥塔内的温度进行监测，这四个温度对于温度计207(即tica02.03)温度的设置具有指导意义，使进入切片干燥塔103的干燥气体温度与切片干燥塔103内实际用于干燥切片的温度更加接近、准确。
35.在气体通路中：在罗茨风机201的作用下外界空气进入冷凝器202，在冷凝器202中对空气进行预除湿，预除去多余的水分使外界空气的温度湿度有所降低；而后进入脱湿机组203进行冷却除湿，从脱湿机组203出来的低温干燥气体进入过滤器204，经过滤的低温干燥气体经第一热媒加热器205加热后，经温度计207以及进气阀206进入切片干燥塔103。其具体详细工作过程如下：
36.外界空气通过罗茨风机201进行输送，从罗茨风机201出来后，进入冷凝器202进行预除湿，在进入冷凝器202前的输送空气管道或称气体管道上设置有压力变送器217，该压力变送器217与罗茨风机201进行连锁控制，当压力变送器217的压力显示超过设定的上限时，联动罗茨风机201上的变频器使罗茨风机201降低转速，当罗茨风机201转速降低后压力变送器217显示数值低于设定下限时，联动罗茨风机201上的变频器使罗茨风机201提高转
速，增加气体管道中的压力，该压力变送器217的设置及与罗茨风机201的连锁控制可及时调整罗茨风机201转速维持需要的压力并保护罗茨风机201，并使整体装置节能运行。
37.所输送的空气在冷凝器202中进行冷却预除湿，冷凝器202采用管程温度7
‑
9℃，流量12t/h的冷冻水来使冷凝器壳程内原有空气温度降低至带远传功能的温度计219设定值(一般设置为15℃，另外此温度根据不同的运行工况及工作环境温度进行调整)，另外带远传功能的温度计219与冷凝器202中的冷冻水进水阀连锁控制，当带远传功能的温度计219显示的温度值高于设定值时，开大冷冻水进水管上的冷冻水进水阀，增加冷冻水的流量；当带远传功能的温度计219显示的温度值低于设定值时，关小冷冻水进水管上的冷冻水进水阀，减小冷冻水的流量，使经预除湿的空气的温度维持在设定值，可满足工况要求也可实现系统运行节能。进入冷凝器202中的空气冷凝除湿后温度降低，含湿量降低，析出的水分即冷凝水通过冷凝水管排出。
38.经冷凝器202预处理的空气进入常压的脱湿机组203，在进入脱湿机组203前的气体管道上设置有带远传功能的温度计219，可显示进入脱湿机组203前需要除湿的气体温度。
39.其中的脱湿机组203采用常压气体，双塔交替吸附、脱附进行除湿。当a吸附塔203a干燥，b吸附塔203b脱附再生时，气动蝶阀v1、v4、v5、v8打开，气动蝶阀v2、v3、v6、v7关闭；当b吸附塔203b干燥，a吸附塔203a脱附再生时，气动蝶阀v2、v3、v6、v7打开，气动蝶阀v1、v4、v5、v8关闭。该脱湿机组203中第二热媒加热器211采用导热油作为媒介加热，当进行加热程序时，气动蝶阀v9打开，气动蝶阀v10关闭，被加热气体经气动蝶阀v9和第二热媒加热器211支路；当进行冷吹程序时，气动蝶阀v9关闭，气动蝶阀v10打开，气体走气动蝶阀v10支路。a吸附塔203a、b吸附塔203b的罐体上分别设置有罐体温度计tta01、ttb01，分别用于a吸附塔203a、b吸附塔203b内温度的监测，对塔体内分子筛的吸附脱附有指导意义，同时也可避免脱湿机组203中的其他温度计误报导致系统误动作。从第二热媒加热器211的出气端口出来的气体管路上安装有tic温度计214(一般设定温度为150
‑
200℃)，此tic温度计214与第二热媒加热器211上的第二气动薄膜调节阀215(cv01.02)连锁控制，在再生排气端口n3的气体管道上安装有排气温度计(一般设定温度为110℃)，此排气温度计也与第二气动薄膜调节阀215(cv01.02)连锁控制，当tic温度计214与排气温度计二者中的温度参数显示均大于设定值时，第二热媒加热器211上的第二气动薄膜调节阀215(cv01.02)执行调节动作，降低第二热媒加热器211中导热油的流量；当二者中任何一个参数低于设定值，第二热媒加热器211上的第二气动薄膜调节阀215(cv01.02)执行调节动作，使第二气动薄膜调节阀215(cv01.02)调节增加第二热媒加热器211中导热油的流量。
40.具体的，当a吸附塔203a干燥，b吸附塔203b脱附再生时，其动作控制过程为：气动蝶阀v1、v4、v5、v8打开，气动蝶阀v2、v3、v6、v7关闭，被干燥的气体通过气体管道进口n1进入，而后经打开的气动蝶阀v1进入a吸附塔203a，被干燥气体在a吸附塔203a中的分子筛干燥后，经打开的气动蝶阀v5，经气体管道出口n2进入过滤器204。与此同时，b吸附塔203b内的分子筛进行再生加热(即分子筛的脱附过程)，从气动蝶阀v5出来的干空气经手动阀v11分出一小部分气体(大约10％左右)经气动蝶阀v9、第二热媒加热器211、气动蝶阀v8进入b吸附塔203b中的分子筛进行脱附，从手动阀v11分离出来的少量气体吸湿变为湿空气，经气动蝶阀v4，由再生排气端口n3排出。b吸附塔203b中的分子筛的进行再生冷却时，从气动蝶
阀v5出来的干空气分出一小部分(大约10％)经v11手动阀、气动蝶阀v10、气动蝶阀v8进入b吸附塔203b冷吹再生加热过的分子筛，b吸附塔203b中分子筛的热量被带走，经气动蝶阀v4，由再生排气端口n3排出。完成b吸附塔203b的加热、冷吹程序，进入等待阶段，进行再次的吸附循环状态。
41.当a吸附塔203a脱附再生，b吸附塔203b干燥时，其动作控制过程为：气动蝶阀v2、v3、v6、v7打开，气动蝶阀v1、v4、v5、v8关闭，被干燥的气体通过气体管道进口n1进入，而后经打开的气动蝶阀v2进入b吸附塔203b，被干燥的气体在b吸附塔203b中被分子筛干燥后经打开的气动蝶阀v6、气体管道出口n2进入过滤器204。与此同时，a吸附塔203a进行分子筛的再生加热(即分子筛的脱附过程)，从气动蝶阀v6出来的干空气经手动阀v11分出一小部分(大约10％)，之后经气动蝶阀v9、第二热媒加热器211、气动蝶阀v7进入a吸附塔203a加热吸附过水分的分子筛，该分子筛中的水分使气动蝶阀v6分出来的一小部分干空气变为湿空气，经气动蝶阀v3，由再生排气端口n3排出。当a吸附塔203a进行分子筛的再生冷吹时，从气动蝶阀v6出来的干空气分出一小部分干空气(大约10％)经手动阀v11、气动蝶阀v10、经气动蝶阀v7进入a塔冷吹再生加热过的分子筛，a吸附塔203a分子筛的热量被带走，热气流经再生排气端口n3处设置有的气动蝶阀排出，完成a吸附塔203a的加热、冷吹程序，进入等待阶段，进行再次的吸附循环状态。
42.a吸附塔203a的分子筛以及b吸附塔203b的分子筛其再生过程均分加热、冷吹和等待3个阶段。其中加热、冷吹和等待的切换按照以下条件进行切换：
①
再生排气端口n3位置上的排气温度计显示大于等于设定值110℃；
②
再生加热时间≥3h，当二者均满足时再生加热阶段结束，进入再生冷吹阶段；
43.由气动蝶阀v9和第二热媒加热器211连通组成的支路切换到由气动蝶阀v10的支路，冷吹使再生排气端口n3管道上的排气温度计温度逐渐降低，待该排气温度计的温度显示达到设定值(30℃)时，冷吹阶段结束，此时如果过滤器204出来的气体通过露点仪220(mt02.01)检测的露点温度显示仍小于等于
‑
40℃(
‑
50℃至
‑
40℃)时，对应的再生冷吹的吸附塔进入等待阶段，直到该露点温度显示大于
‑
40℃时，等待阶段结束，进行下一周期的吸附脱附过程，即对应的正在工作的吸附塔和处于等待状态的吸附塔进行切换，再生过程中加热和冷吹是必须阶段，等待阶段可以降低吸附脱附过程的切换次数，露点仪220(mt02.01)的设置可以根据露点是否符合工况的要求，来进行吸附脱附的切换，当一个吸附塔再生加热和冷吹完成后，另一个吸附塔中经吸附的气体仍能满足工况要求，让该吸附塔继续工作，再生后进入等待阶段的吸附塔进入等待状态，可降低运行能耗。
44.从脱湿机组203出来的低温干燥气体经过滤器204过滤除去杂质粉尘，而后进入第一热媒加热器205，在进入第一热媒加热器205前的气体管道上设置有露点仪220和带远传功能的流量计221，露点仪220主要用来显示及远传从脱湿机组203出来的低温干燥气体的露点温度，带远传功能的流量计221主要用来计量从脱湿机组203送出来的低温干燥空气的流量，在气体从脱湿机组203出来之后的气体管道上设置有带远传功能的温度传感器218。
45.从脱湿机组203出来的低温干燥气体通过第一热媒加热器205加热后依次经过温度计207、进气阀206送入切片干燥塔103。第一热媒加热器205采用导热油作为媒介加热，导热油依次通过由球阀一、导热油过滤器、第一气动薄膜调节阀210和球阀二组成的进油管路与低温干燥气体换热后，经安装有球阀三的导热油出油管道流出，其中与由球阀一、过滤
器、薄膜调节阀和球阀二的加热管路并联设置一安装有球阀四的旁路，当进行检修或维修时使用旁路不影响第一热媒加热器205的正常使用。第一热媒加热器205采用第一气动薄膜调节阀210来调节导热油的流量，该第一气动薄膜调节阀210与经第一热媒加热器205进入切片干燥塔的气体管路上设置有温度计207。
46.此温度计207与第一气动薄膜调节阀210进行连锁控制，在自动状态下，温度计207(tica02.03)温度高报时，进气阀206(xv02.04)关闭并停止向切片干燥塔103通入干燥热气流，同时排气阀209(xv02.03)打开，将过热干燥热气流排放，避免温度过高的热气流进入切片干燥塔103对低熔点的pbat切片产生不利影响。温度计207远传信号至控制系统，控制系统发出信号控制第一气动薄膜调节阀210进行动作，第一气动薄膜调节阀210(cv01.01)通过反作用来控制第一热媒加热器205中导热油的流量，即当温度偏高时，第一热媒加热器205导热油流量减小；当温度偏低时，第一热媒加热器205导热油流量减小，从而使第一热媒加热器205的流量稳定在一定的范围内最终使第一热媒加热器205的加热量维持在设定的范围，由于电能比热能的品位高，提供同样多的热量，采用第一热媒加热器205比采用电加热器更加节能；采用具有第一气动薄膜调节阀210的第一热媒加热器205应用于大型干燥系统时，其节能效果更加明显。
47.本装置并不仅限于干燥pbat切片，也适用于其他具有低熔点特性的切片。
48.以上内容尽管已经参考优选实施例对本实用新型进行阐述，本领域技术人员应当理解，可以针对本实用新型进行不同的修改和变形而不脱离本实用新型的范围。