阻燃劑是目前^上產(chǎn)量^大的橡膠塑料助劑之一,其中使用^多的是含氯或溴的聚烯烴阻燃劑。但鹵系阻燃劑^大的問題是在阻燃的同時,放出大量的有毒氣體(如HCl、HBr、多溴代二苯并二惡烷等),產(chǎn)生腐蝕性煙霧。這些煙霧、有毒氣體給滅火、逃離和恢復工作帶來很大困難。近期有研究稱溴系阻燃劑DBDPO在燃燒時會產(chǎn)生致癌物質(zhì)二羥基喹啉,而使它的使用受到了限制,它在溴系阻燃劑中的比例已從1989年的26%降至1992年的16%。由于溴系阻燃劑在阻燃舞臺上舉足輕重的地位,目前尚未找到取代它的適用的阻燃體系。
在尋求環(huán)保、安全阻燃劑的形勢下,自20世紀90年代開始,一種新型無機膨脹型阻燃劑——可膨脹石墨得到了迅速發(fā)展??膳蛎浭谶_到同樣阻燃效果時,用量遠小于普通阻燃劑;在相同用量下,阻燃效果大大好于普通阻燃劑。其亦可和多種阻燃劑發(fā)生協(xié)同阻燃作用,如紅磷、APP、金屬氧化物、無機水合物等,阻燃效果顯著。北京理工大學、^科學技術大學、河北大學等科研單位已經(jīng)對其阻燃性能及應用進行了研究。可膨脹石墨在阻燃領域的深入研究和廣泛應用,無疑會給阻燃界帶來一場全新的革命。
在膨脹石墨生產(chǎn)中,干燥操作單元是一個重要環(huán)節(jié),干燥器能否正確選擇直接影響到產(chǎn)品的質(zhì)量、操作環(huán)境和運行成本。選擇干燥器時,一般需考慮以下幾個因素:干燥器不污染環(huán)境、易于操作、熱效率高、能耗少、占地面積小、能保證產(chǎn)品質(zhì)量。綜合以上幾點的考慮及對物料性質(zhì)的分析(阻燃劑類物料含水率較大,比較松散,流動性一般,干燥后粒度要求嚴格),
百得干燥研究開發(fā)了^適合此種物料烘干的設備——盤式干燥機。
膨脹石墨干燥設備 選型分析
(1) 熱風循環(huán)烘箱
熱風循環(huán)烘箱是一種較傳統(tǒng)的干燥設備,內(nèi)部主要結構有:逐層放置的物料盤、框架、電熱元件加熱器。該烘箱通過風機產(chǎn)生循環(huán)流動的熱風,吹到濕物料的表面實現(xiàn)加熱,以此達到干燥目的。干燥過程所用的熱源為蒸汽、電或者導熱油。
石墨^早的干燥工藝流程采用烘箱干燥,被干燥的膨脹石墨被均勻地鋪在烘盤中在放置在框架上,烘箱內(nèi)有循環(huán)熱風加熱。物料在烘箱內(nèi)部被加熱干燥,直至到^后干燥合格,再由人工卸料。烘箱干燥系統(tǒng)的^主要缺點是工人勞動強度大、占地面積大、干燥時問長、工作環(huán)境差。
(2) 閃蒸干燥機
閃蒸干燥機是一種底部帶有旋轉粉碎裝置的豎式流化床干燥設備,能同時完成物料的粉碎、干燥、分級等操作,主要用于膏糊狀、濾餅狀、泥漿狀物料的干燥。其主體為一個圓筒形干燥室,主要由三部分組成:底部的粉碎流化段、中部干燥段和頂部分級段。閃蒸干燥機是流化技術、旋流技術、噴動技術及對流傳熱技術的優(yōu)化組合。
作為改進型的熱風對流型干燥設備,閃蒸干燥機適合干燥分散性好,不易團聚,適用于粒度小、水分含量高濾餅狀物料,在干燥膨脹石墨中存在一下問題:① 物料需要熱風帶動,干燥過程中有大量熱量排出,造成能耗高;② 由于物料在干燥機中高速運動,顆粒破壞嚴重,產(chǎn)品品質(zhì)降低;③ 設備結構復雜,投資較高。
(3) 盤式干燥機
盤式干燥機是一種多層固定空心加熱圓形載料盤、立式連續(xù)、熱傳導為主的干燥設備,由干燥盤、耙臂、裝在耙臂上的若干耙葉、主軸、傳動裝置、外殼等組成。將熱源通入各層中空的干燥盤內(nèi),以熱傳導的方式加熱干燥盤上的濕物料,干燥盤靜止不動,在轉動耙葉的作用下,濕物料不斷移動翻滾干燥,水蒸汽隨設備風機排出,合格的干燥成品從設備底部連續(xù)排出。
此流程的特點是干燥機連續(xù)工作,占地面積小;由于采用蒸汽作為熱源,利用的是蒸汽的潛熱,因此干燥強度大,熱效率高,使能耗大大降低;而且設備密閉工作,操作環(huán)境好,對環(huán)境^。
膨脹石墨盤式干燥機 工藝流程圖
盤式干燥機 工作原理
盤式干燥機是一種新型傳導式干燥設備,具有連續(xù)運行、密閉操作、蒸發(fā)強度大、濕度梯度分布合理、動力消耗低、占地面積小等優(yōu)點。同時,其配置簡單,不需氣流干燥所必須配置的旋風除塵器,不使用熱風作為加熱介質(zhì),因此不會發(fā)生因熱風和粉塵分離不好隨尾氣夾帶造成的產(chǎn)品損失。
盤式干燥機由干燥盤、耙臂、裝在耙臂上的若干耙葉、主軸、傳動裝置、外殼等組成,中空的干燥盤內(nèi)通入加熱介質(zhì)。干燥盤在干燥器內(nèi)水平層式布置,干燥盤靜止不動,物料在盤面上由耙葉推動運動,在運動過程中被干燥盤加熱,進行傳熱傳質(zhì)完成干燥作業(yè),根據(jù)被干燥物料的產(chǎn)量、性質(zhì)、初始及^終含水量,確定干燥盤層數(shù)(干燥面積)。
膨脹石墨盤式干燥機 特點及優(yōu)勢
(1) 連續(xù)運行、熱效率高
盤式連續(xù)干燥機以傳導傳熱方式進行干燥,干燥過程中干燥機內(nèi)只通入極少量(或不通入)空氣,其尾氣攜帶量很少,故其熱效率可達65%以上。
(2) 動力消耗低,噪音小
由于干燥過程中料層很薄,主軸轉速低,物料傳送系統(tǒng)所需的功率小 ,電耗很少,其全套干燥裝置動力消耗僅是對流方式傳熱裝置動力消耗的1/5~1/7,且噪音很小。
(3) 物料受熱均勻,干燥時間短
由于干燥過程中物料在干燥盤中沿阿基米德螺線運動軌跡翻滾前進,物料所走路程為干燥盤半徑的5倍,且逐層下落,因此物料接觸加熱盤面時間基本相同,受熱很均勻。
(4) 物料損失小、環(huán)境保護好
由于在干燥過程中,物料上進下出,物料分布也是上濕下干,且干燥尾氣流速極低(約0.1m/s),因此物料粉塵很難浮到設備頂部,更不會被尾氣夾帶排走,不僅不損失物料,而且不會污染環(huán)境。
(5) 設備密閉連續(xù)操作,工人勞動強度低
(6) 安裝方便,占地面積小
由于干燥盤層式布置、立式安裝,即使干燥面積很大,占地面積也很小。
(7) 節(jié)省能源
干燥介質(zhì)可利用鍋爐所產(chǎn)生廢熱蒸汽,從而節(jié)省了大量的熱量。
(8) 產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定
由于采用盤式連續(xù)干燥方式,物料受熱均勻,產(chǎn)品質(zhì)量能得以保證。
目前,國內(nèi)生產(chǎn)膨脹石墨的廠家采用傳統(tǒng)的烘箱干燥機等對流干燥工藝,由于烘干方式的落后,導致生產(chǎn)效率較低,勞動強度較大,設備占地面積大,生產(chǎn)成本高。而采用盤式連續(xù)干燥機烘干膨脹石墨,則大大減低了生產(chǎn)成本,提高了產(chǎn)品質(zhì)量,降低了工人的勞動強度,保護了環(huán)境。因此,盤式干燥機在膨脹石墨等阻燃劑行業(yè)具有很好的應用前景。