造粒PET結晶攪拌干燥系統，PET攪拌干燥機，PET結晶干燥機

好的，我們來詳細解析一下“造粒PET結晶攪拌干燥系統”。這是PET（聚對苯二甲酸乙二醇酯）切片生產過程中至關重要的一個環節，直接影響后續紡絲或成型產品的質量。

**核心目標：**

將熔融造粒后得到的無定形（非晶態）、潮濕的PET切片，通過**控制的工藝，轉化為：

1.  **結晶態：** 提高切片的玻璃化轉變溫度，防止在后續干燥和加工（如螺桿擠出）時發生粘連、結塊。

2.  **干燥：** 將切片中的水分含量降至極低水平（通常要求 < 50 ppm，甚至 < 30 ppm），以防止PET在后續高溫熔融加工時發生水解降解，導致分子鏈斷裂、特性粘度下降、產品性能劣化。

**系統主要組成部分及功能：**

1.  **上料/喂料系統：**

   *   **功能：** 將濕切片（剛從水下切粒系統出來，或經過預干燥但仍含濕量較高）穩定、連續地輸送到結晶系統。

   *   **設備：** 通常包括振動篩（去除粉末、碎屑）、旋轉閥（氣鎖，防止熱風倒流）、斗式提升機或氣力輸送系統、緩沖料倉、**喂料器（如螺桿喂料器、失重秤）。

2.  **結晶系統：**

   *   **核心功能：** 在特定溫度和時間下，促使PET分子鏈段有序排列，形成結晶結構。

   *   **關鍵工藝參數：**

       *   **溫度：** 略高于PET的玻璃化轉變溫度，通常在140°C - 180°C之間（具體取決于PET牌號和工藝設計）。溫度過低結晶慢，過高易粘連或降解。

       *   **時間：** 保證切片在結晶溫度下有足夠的停留時間（通常幾十分鐘），使結晶度達到要求（一般40-50%左右）。

       *   **氣氛：** 通常使用熱空氣或熱氮氣（對氧化敏感的PET牌號）。氣體起到傳熱和帶走水分的作用。

       *   **防粘連：** 無定形PET切片在加熱到Tg以上時會變軟發粘，極易粘連結塊。**攪拌** 是防止粘連的關鍵手段。

   *   **核心設備 - 結晶器：**

       *   **類型：** 主要是**流化床結晶器**或**攪拌式結晶器**。

       *   **攪拌式結晶器：**

           *   結構：一個帶夾套的臥式圓筒形容器，內部裝有低速旋轉的攪拌軸，軸上安裝有特殊設計的攪拌槳葉（如槳葉式、帶式、螺帶式）。

           *   工作方式：濕切片連續進入一端，在緩慢移動的攪拌槳葉推動下向另一端前進。夾套通入熱媒（導熱油或蒸汽）加熱筒壁，同時熱風（或熱氮氣）從底部或特定位置通入，穿過切片層。**攪拌作用**：

               *   使切片均勻受熱。

               *   不斷翻動切片，**有效防止切片在軟化溫度區間發生粘連結塊**。

               *   促進切片與熱風的接觸，提高傳熱傳質效率。

               *   確保切片在設備內的停留時間分布相對均勻。

           *   優點：防粘連效果非常好，尤其適合容易粘連的物料；停留時間可控性較好；結構相對堅固。

           *   缺點：能耗相對流化床可能稍高；存在機械運動部件，維護要求相對高；切片粉末產生可能稍多（需良好設計槳葉與筒壁間隙）。

       *   **流化床結晶器：**

           *   結構：一個垂直的容器，底部有特殊設計的布風板。

           *   工作方式：熱風（或熱氮氣）以一定速度從底部布風板吹入，使切片顆粒懸浮在氣流中，形成類似“沸騰”的流化狀態。切片在流化狀態下與熱風充分接觸、混合、傳熱傳質。

           *   優點：傳熱傳質效率高，干燥結晶速度快；設備結構相對簡單（無大型運動部件）；粉末產生相對較少。

           *   缺點：對切片粒徑分布有一定要求（太細或太寬可能導致流化不均）；防粘連主要依靠流化狀態本身，對于極易粘連的物料可能不如攪拌式可靠；切片停留時間分布可能較寬。

3.  **中間輸送/緩沖：**

   *   **功能：** 將結晶后的熱切片輸送到干燥塔。通常需要冷卻，防止高溫切片在干燥塔入口因突然受熱而粘結。

   *   **設備：** 常采用帶冷卻夾套的螺旋輸送機，在輸送過程中利用冷卻水對切片進行初步降溫。

4.  **干燥系統：**

   *   **核心功能：** 將結晶后切片中殘余的微量水分深度脫除，達到極低的含水率要求。

   *   **關鍵工藝參數：**

       *   **干燥溫度：** 通常高于結晶溫度，在160°C - 180°C左右（同樣需避免降解）。

       *   **干燥時間：** 在干燥溫度下保證足夠停留時間（通常1-4小時）。

       *   **干燥氣體：** **必須** 使用深度除濕的**干空氣**或**干氮氣**（露點通常要求 < -40°C，甚至 < -70°C）。氣體的干燥度是決定*終切片含水率的關鍵。

       *   **氣體流量：** 保證足夠的氣體流經切片層，帶走水分。

   *   **核心設備 - 干燥塔：**

       *   **類型：** 主要為**填充床干燥塔**。

       *   **結構：** 一個高大的立式圓筒形容器，底部有布風板，頂部有出風口。內部通常設計有緩慢旋轉的中心柱和刮料臂（或特殊設計的內部結構）。

       *   **工作方式：**

           *   結晶冷卻后的切片從塔頂連續加入。

           *   超干熱空氣（或熱氮氣）從塔底布風板均勻通入，**逆流**向上穿過緩慢下移的切片床層。

           *   干熱氣體與切片充分接觸，吸收切片中的水分。

           *   中心柱和刮料臂（或內部結構）的作用是**緩慢而穩定地推動切片向下移動**，**防止切片在塔內形成“架橋”或下料不均**，同時**確保氣體均勻分布**，避免產生溝流（氣流短路）。這種緩慢的攪動是保證干燥均勻性和防止死區的關鍵。

           *   干燥后的切片從塔底連續排出。

           *   濕熱的廢氣從塔頂排出，經過過濾后，大部分熱量可通過換熱器回收，氣體則進入再生式或轉輪式除濕機進行深度除濕、加熱后循環使用（閉路循環系統常用）或排放（開路系統需持續補充新干空氣）。

5.  **出料/冷卻系統：**

   *   **功能：** 將干燥好的高溫切片冷卻至**溫度（通常接近室溫），以便儲存、包裝或直接喂入紡絲機/擠出機。防止熱切片在料倉中吸濕或發生熱降解。

   *   **設備：** 常采用帶冷卻夾套的螺旋輸送機或振動冷卻床。

6.  **熱風/氣體循環與處理系統：**

   *   **功能：** 為結晶和干燥提供加熱、除濕的氣體，并處理廢氣。

   *   **關鍵設備：**

       *   **風機：** 提供氣體循環動力。

       *   **加熱器：** （蒸汽換熱器、電加熱器、導熱油換熱器）加熱循環氣體。

       *   **除濕機：** （分子篩吸附塔、轉輪除濕機）深度去除空氣中的水分，獲得超低露點的干燥氣體。這是干燥效果的核心保障。

       *   **過濾器：** 去除氣體中的粉塵和雜質，保護設備和保證切片潔凈度。

       *   **換熱器：** 回收廢氣中的熱量，預熱新鮮空氣或循環氣體，節能降耗。

       *   **冷卻器：** 冷卻排放的廢氣或需要降溫的氣流。

7.  **控制系統：**

   *   **功能：** 對整個系統的溫度（結晶器、干燥塔、氣體）、料位、氣體流量、氣體露點、壓力、電機運行狀態等進行實時監測、自動控制和連鎖保護。

   *   **目標：** 確保工藝參數穩定在設定值，保證產品質量一致性和生產**性，實現高效、節能、自動化運行。

**“結晶攪拌干燥”中的“攪拌”要點：**

*   **結晶階段：** 攪拌（在攪拌式結晶器中）是**防止無定形/半結晶態切片在加熱軟化時粘連結塊的核心手段**。它確保物料均勻受熱和運動。

*   **干燥階段：** 干燥塔中的“攪拌”通常指**緩慢推動物料穩定下移的機械結構**（如中心柱+刮料臂），其核心目的是**保證物料在塔內均勻、穩定地向下移動，防止架橋和溝流，確保氣體均勻分布和充分的傳質**。這種“攪拌”是輕柔、低速的，以避免產生過多粉末。

**系統設計關鍵考慮因素：**

*   **產能：** 決定設備尺寸。

*   **原料特性：** PET牌號（粘度、熔點）、初始含水率、切片形狀與粒徑分布。

*   ***終質量要求：** 目標結晶度、目標含水率（ppm）。

*   **能源效率：** 熱回收利用（如廢氣熱量回收）、干燥氣體循環利用（閉路系統）。

*   **防降解：** 嚴格控制溫度上限和停留時間，避免熱氧化降解（可使用氮氣保護）和水解。

*   **防粉塵：** 設備密封、粉塵收集處理。

*   **自動化與可靠性：** 連續穩定運行，減少人工干預。

**總結：**

造粒PET結晶攪拌干燥系統是一個集成了精密熱工、傳質和機械運動技術的復雜連續處理系統。它通過結晶單元（流化床或帶攪拌的臥式結晶器）提高切片的耐熱性并防止粘連，再通過帶有緩慢攪動功能的填充床干燥塔，利用超干熱風深度脫除水分。系統中的“攪拌”在不同環節扮演著防止粘連、促進均勻傳熱傳質、保證物料穩定流動的關鍵角色。整個系統的穩定、高效運行是確保PET切片滿足后續高品質紡絲或成型加工要求的基礎。