Поливинилхлорид - Ульянов В.М.
ISBN 5-7245-0727-7
Скачать (прямая ссылка):
113
112
воздухе, подогреваемым теплом, утилизируемым с первой ступени Расчеты показывают, что это почти равноценный с чисто паровой сушкой вариант по эффективности энергосбережения. Именно такой вариант характеризуется наиболее высокими технико-экономическими показателями в анализе [67], выполненном при рассмотрении альтернативных вариантов сушки по модифицированной методике приведенных затрат.
Применение в качестве сушильного агента перегретого водяного пара вносит ряд особенностей в сушку ПВХ. При конвективной сушке дисперсный материал быстро нагревается до температуры мокрогс термометра, которая в случае паровой среды при атмосферном давлении равна 100 °С, т.е. температуре кипения. Как показывают опыты, этот период занимает большую часть (90 - 95%) общего баланса времени сушки [38]. При сушке ПВХ в этих условиях полимер находится в высокоэластическом состоянии, так как Гс = 80 °С. Под действием давления паров, образующихся при кипении внутренней влаги, скелет капиллярно-пористого тела благодаря своей эластичности будет растягиваться, расширяя проходное сечение пор и капилляров. При этом создаются условия для постоянной релаксации давления и поддержания постоянной температуры частицы ПВХ. В этом случае сопротивление диффузии существенно снижается (величина критерия Лыкова достаточно велика) и устанавливается эквивалентный тепло- и массообмен, когда количество испаряемой из частицы влаги точно эквивалентно подведенному к материалу количеству тепла. Таким образом, задача массопереноса сводится к чисто теплообменной, т.е. классической задаче нагрева сферы.
Другим аспектом использования в сушильной установке в качестве сушильного агента перегретого пара является невозможность достижения 100%-го состава паровой среды [34]. Это обусловлено попаданием в систему воздуха с поступающим на сушку влажным материалом и подсосами через неплотности тяго-дутьевого оборудования. В случае сушки ПВХ следует учитывать еще и ВХ, содержащийся в материале, который вместе с испаряемой влагой переходит в газообразное состояние. При поступлении воздуха, ВХ и водяного пара из высушиваемого материала в сушильную установку в ней образуется паровоздушная смесь, которая при условии сброса из системы излишков среды постепенно приходит к некоторому равновесному составу-Так как сушильные установки с замкнутым циклом теплоносителя имеют высокую кратность рециркуляции, их можно рассматривать как проточные реакторы идеального смешения непрерывного действия [60], для которых равновесный состав компонентов в стационарных условиях и время выхода на стационарный режим рассчитываются достаточно просто.
Материальный баланс сушильной установки с замкнутым циклон паровой среды при условиях постоянного равномерного поступления в нее воздуха, ВХ, испаряемой влаги и эквивалентным сбросом пар"'
114
газовой смеси выражается следующим уравнением:
Ссм=1(1+Х+У), (3.8)
где ^ см ~ избыточное количество парогазовой смеси, отводимой из сушильной установки; I - количество сухого воздуха, поступающего с влажным материалом и подсасываемого через неплотности; X - массовая доля водяного пара в смеси; Y - массовая доля ВХ в смеси.
Согласно условию идеального смешения концентрации пара X и винилхлорида Y установятся во всех точках сушильной установки. При этом равновесные объемные концентрации водяного пара Фх и ВХ фу в условиях установившегося режима можно выразить следующим образом: v
fx-
pm{LXQ + W) pxL(l+X+Y)
фу:
pYL(l+X+Y)
(3.9)
(3.10)
где VCK, Vx, V у - объемный расход смеси, водяного пара и ВХ; р см, р „, р у - плотности смеси, водяного пара и ВХ; т - количество выделяемого ВХ.
Рассматривая процесс изменения концентрации во времени, можно получить выражение для расчета времени т достижения равновесной концентрации в установке, которое применительно к любому компоненту можно представить в виде
т = -.
1
• In
1-
°см^(Ф( - Ф,-о)
М1-Ф,-о)
(3.11)
Где °см " Усм/ У ~ кратность обмена парогазовой смеси в сушильной установке, 1/ч; V -объем сушильной установки; (Р,, (р/0 - равновесная и начальная объемная концентрация компонента; V/ - объемный расход компонента i.
Расчет показывает, что это время невелико и составляет в зависимости от объема и размеров установки сушки 2 - 15 мин. Это означает, что пуск установки в режиме паровой сушки может быть осуществлен На воздухе, т.е. без постороннего источника пара. Через указанный промежуток времени объем сушильной установки будет заполнен ПаРами испаряемой из материала влаги до равновесного состояния.
Практический интерес представляют еще три аспекта рассматрива-е!<ой проблемы: влияние концентрации ВХ в циркулирующей парога-Л°вой смеси на содержание остаточного ВХ в высушенном продукте, то связано с необходимостью наличия'данных по сорбционному ^вновесию газообразного ВХ с ПВХ; состав абгазов, т.е. инертной ^Рогазовой смеси после конденсации из нее избыточного водяного (v?a' влиЯНие присутствия воздуха в сушильном агенте на процесс ^УШки и максимально допустимая степень подсоса воздуха без Четного снижения эффективности процесса сушки паром.
