流化桨叶技术研发及其在苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物干燥中的应用.pdf
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1、流化桨叶技术研发及其在苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物干燥中的应用彭遂平渊中石化巴陵石油化工有限公司袁 湖南 岳阳414014冤摘要院 针对苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物生产装置后干燥工序袁 基于对传统桨叶干燥机运行数据与现有干燥技术性能参数进行的对比袁 结合双螺杆桨叶干燥机和流化床技术优点进行了流化桨叶干燥技术的研发遥 流化桨叶干燥技术基于对流换热和传导换热原理进行干燥袁 采用空心轴和空心桨叶构成的干燥机主轴增大换热面积袁 采用蛇形孔气流分布板结构强化物料流化状态袁采用部分载气循环技术提高热利用率袁 通过在原工艺流程中增加除尘装置实现减量排放遥 流化桨叶干燥机投用后运行稳定袁 能够满足
2、产能要求及环保要求遥关键词院 干燥;流化;桨叶;效率;环保中图分类号院 TQ051.892文献标志码院Adoi:10.3969/j.issn.1000-7466.2023.05.004(9)院1797-1807.咱8暂 钟崴,杨志群,宋冬根袁等.闪速炼铜余热锅炉辐射冷却室水动力性能设计 咱J暂.浙江大学学报(工学版),2013,47(11):1970-1975.ZHONG W袁YANG Z Q袁SONG D G袁et al.Hydro鄄dynamic performance design of radiation and coolingchamber of waste heat boiler
3、for flash copper smelting咱J暂.Journal of Zhejiang university 渊Engineering sci鄄ence冤,2013,47(11):1970-1975.咱9暂虞斌袁 涂善东袁 莫逊援 高温高含尘炉气急冷器院CN201010194938.3 咱P暂.2010-06-08.YU B袁TU S D袁MO X援 High temperature and highdust furnace gas quencher院CN201010194938.3 咱P暂.2010-06-08.咱10暂 陶文铨.传热学咱M暂.北京院高等教育出版社,2019.TAO
4、WQ.Heattransfer 咱M暂.Beijing院HigherEducation Press,2019.咱11暂 倪建军,梁钦锋,周志杰,等.气流床煤气化辐射废锅内多相流动与传热咱J暂.化工学报,2009,60(12):2997-3005.NI J J,LIANG Q F,ZHOU Z J袁et al.Multiphase flowand heat transfer in entrained-flow coal gasificationradiant syngas cooler 咱J暂.CIESC Journal,2009,60(12):2997-3005.咱12暂 邓昂,虞斌,郝彪.新
5、型脉冲除垢系统喷嘴设计咱J暂.轻工机械,2014,32(5):91-96.DENG A袁YU B,HAO B.Design on the nozzle of newpulse descaling system 咱J暂.Light industry machinery袁2014袁32(5)院91-96.咱13暂 朱长新,张鸣远,陈学俊.水在水平管束管外池沸腾传热的实验研究咱J暂.西安交通大学学报,1999(7):48-51.ZHU C X,ZHANG M Y,CHEN X J.Pool boiling heattransfer of water in a horizontal tube bund
6、le 咱J暂.Journal of Xian jiaotong university,1999(7):48-51.咱14暂 Rohit K袁B P.A coupled level set and volume of fluidmethodforthreedimensionalunstructuredpolyhedral meshes for boiling flows 咱J暂.Internationaljournal of multiphase flow,2022,156院104207.咱15暂 张鹏,贺建平,王虎袁等.350 MW 循环流化床锅炉屏式受热面汽温偏差研究咱J暂.洁净煤技术,20
7、20,26(3):126-131.ZHANG P袁HE J P袁WANG H袁et al.Study on steamtemperature deviation of platen heating surface in a350 MW circulating fluidized bed boiler 咱J暂.Cleancoal technology,2020,26(3):126-131.渊柏编冤文章编号院 1000谣7466(2023)05谣0022谣07收稿日期院 2023-04-04作者简介院 彭遂平(1973-),男,湖北天门人,高级工程师,学士,目前主要从事合成橡胶装置设备技术管理工作
8、。第 52 卷第 5 期2023 年 9 月石油化工设备PETRO谣CHEMICAL EQUIPMENTVol.52No.5Sept.2023苯乙烯-丁二烯-苯乙烯渊SBS冤是以苯乙烯尧丁二烯为单体原料尧环己烷为溶剂袁通过阴离子溶液聚合而成的嵌段共聚物袁 是一种热塑性弹性体橡胶1-2遥 SBS 橡胶工业生产过程一般包括单体精制尧聚合尧凝聚及后处理 4 个主要工序3-9遥巴陵石油化工有限公司 SBS 装置后处理工序由挤压脱水尧膨胀干燥及后干燥 3 个单元依次构成遥 其中袁后干燥设备为 2 台或 3 台串联的双轴桨叶干燥机袁 这些桨叶干燥机已经使用多年袁 现状是故障多尧能耗大尧排放量大且没有粉尘回
9、收设计袁已远不能满足当前生产的长周期运行尧 高效节能及环保无污染要求遥为此袁基于国内的干燥技术研究理论与干燥设备改造经验咱10-17暂袁结合 SBS 生产装置实际运行情况袁对 SBS 后干燥技术进行了比选袁研发了流化桨叶干燥技术遥1SBS 装置在用桨叶干燥机概况1.1结构与原理在用桨叶干燥机是一种卧式低速干燥设备袁由带夹套的槽型壳体尧上盖尧2 根带桨叶的空心轴组成遥工作时袁带变频电机的减速器通过链传动带动主动轴袁经同步齿轮带动从动轴做逆向旋转袁热风从壳体出料侧上部空间进入袁 从壳体进料侧上部空间排出袁经旋风分离器除尘遥胶料进入到桨叶干燥机后袁在双轴桨叶的搅动下向出料端推进袁同时被有热介质的夹套
10、和空心轴及桨叶加热袁 胶料中的水分受热蒸发袁由上部热风带出袁达到干燥的目的袁干燥后的胶料从出料口排出遥1.2使用现状1.2.1效率低桨叶干燥机采用夹套加热遥 加热介质为蒸汽时袁内壳体变形严重袁而且胶料易粘于壳体表面导致黄变遥 改为热水加热后袁内壳体仍有变形遥 弃用夹套改用热风直接加热后袁 热风从壳体上部气相空间通过袁只是带走蒸发的水分袁并未与胶料表面进行充分接触换热袁导致热效率低袁产能 3 万 t/a的 SBS 生产线需配备 23 台桨叶干燥机才能满足使用要求遥1.2.2故障多桨叶干燥机使用过程中出现了多种故障袁主要包括袁壳体变形大遥 W 型壳体厚度较薄袁带有夹套袁通入热介质后袁内壳体受热变形
11、较严重袁与搅拌桨叶刮擦遥主轴弯曲变形袁时间长后出现疲劳断裂遥 2 根主轴长且重袁再加上桨叶的质量袁轴的设计刚度相对不足袁运行时主轴出现明显弯曲袁而且弯曲量逐步加大袁 严重时导致了桨叶与壳体刮擦袁有多个主轴发生过疲劳断裂遥主轴与壳体密封处泄漏袁粉尘进入轴承造成故障遥开放式链传动和同步齿轮设计袁工况差袁故障多遥1.2.3环保压力大桨叶干燥机采用微正压设计袁且盖板未完全密封遥粉尘在微正压下从盖板处和轴封处逸出袁第 5 期彭遂平院流化桨叶技术研发及其在苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物干燥中的应用Fluidized Paddle Technology Development and Applicati
12、ons in Styrene-Butadiene-Styrene Block Polymer DryingPENG Sui-ping(SINOPEC Baling Petrochemical Co.Ltd.,Yueyang 414014袁China)Abstract:Based on the comparison of operation data of the traditional paddle dryer and the performanceparameters of the existing drying technology,combined with the advantages
13、 of the twin-screw paddle dryertechnicaland the fluidized bed technology袁the fluidized paddle drying technology was proposed for styrene-butadiene-styrene post-drying process.For the fluidized paddle dryer袁convection heat transfer drying andconduction heat transfer drying were combined as the techni
14、cal core袁 a main shaft composed of hollow shaftand hollow paddle was applied to increase the heat exchange area袁an air distribution plate with serpentineshaped openings was applied to promote the fluidization state of the material袁a partial carrying-gas circulatingtechnology was applied to enhance h
15、eat utilization rate袁a powder removing device was added to the origintechnical process to reduce emission.The modified fluidized paddle dryer runs stably since its commissioningandisabletomeetcapacityrequirementsandenvironmentalrequirements.Key words:dry曰fluidized曰paddle曰effectiveness曰environmentall
16、y friendly23窑窑2023 年第 52 卷石油化工设备表 1合成橡胶行业常用的 3 种主要后干燥工艺技术对比对比项目处理能力停留时间流化床干燥工艺单台不能太长袁需串联较短长网干燥厢干燥工艺单台可以满足要求长桨叶干燥工艺单台不能太长袁需串联较长操作特性风险大袁操作要求高风险较大袁操作要求较高风险较小袁操作要求较低外排风量大较大较大维护难度较大较大较小设备效率高较低较高设备投资大大较小占地面积较小大较小适用范围有网孔袁热风穿过胶层袁胶料流化态袁可适用粒料和粉料袁不适用黏料和热塑团聚材料有网孔袁热风穿过胶层袁胶料静止袁不适用粉料和黏料无网孔袁胶料有搅动袁热风不穿过胶层袁可适用粉料袁不适用黏
17、料现场环境较差遥热风从干燥机排出后袁经旋风分离器分离出大部分粉尘袁 但旋风分离器出来的风仍有较高的粉尘浓度袁不符合目前环保要求袁需要治理遥 设计的热风风量大袁无法直接排入大气袁需接入挥发性有机化合物渊VOC冤系统治理袁过大风量对 VOC 环保装置的运行压力大遥2流化桨叶干燥技术研发基础2.1后干燥技术比选目前国内外合成橡胶行业后干燥主要采用的是以流化床尧 长网干燥厢和桨叶干燥机等工艺设备为特征的干燥工艺技术袁 这 3 种后干燥工艺技术对比见表 1遥从表 1 可以看出袁流化床干燥工艺主要适用于粒料和粉料袁就 SBS 的物性来说没有太大优势袁目前以长网干燥厢和桨叶干燥为主遥 长网干燥厢干燥工艺对于
18、较高含水率的工况有较为明显的处理优势袁对于较低含水率的工况袁尤其是粉料较多时并不很合适遥 桨叶干燥更适合处理经过挤压脱水和膨胀干燥之后含水率较低尧粉料较多的工况袁如果桨叶干燥能够做到提高传热效率袁 解决运行问题袁减少外排量等袁将会使后干燥技术水平上一个台阶遥 最终确定了在桨叶干燥工艺的基础上进行 SBS 流化桨叶干燥技术的研发遥2.2研发思路根据实验室流化床干燥器和桨叶干燥机中试设备确定最佳参数袁并对参数分析研究袁然后通过理论计算和模拟分析袁 确定适合本工艺参数的操作条件遥针对小试和模拟计算确定的工艺参数和设备结构参数开发工业工艺及设备技术袁 并完成工艺方案尧工艺流程及设备设计袁针对生产实际中
19、出现的能效尧运行和环保等问题设计时进行统一考虑袁逐项改进遥3干燥机工艺试验研究3.1总体试验方案分别采用桨叶干燥机 渊传导换热冤 和流化床渊对流换热冤 进行 SBS 湿物料的干燥工艺小试试验袁 考察传导和对流方式对 SBS 湿物料干燥的效果尧 传导和对流方式对 SBS 物料干燥的传热系数等相关条件遥3.2桨叶干燥机试验试验用桨叶干燥机换热面积为 3 m2遥 基于导热油温尧进料量尧进口湿含量这 3 个变量袁进行保持其中 2 个变量不变和调节第 3 个变量的干燥操作袁记录 12 组试验出料湿含量袁见表 2遥结合试验现象分析表 2 的桨叶干燥机试验数据可知袁随着加料量的增加袁出料湿含量逐渐增大遥 当
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