腈纶微波干燥和热风循环干燥方法的比较

摘 要： 简单介绍了腈纶干燥工艺应用现状 、 微波 干燥技术原 理及其应用 。采 用腈纶微 波干燥和热风 循
环 干燥 两 种 方 法 进行 了对 比实 验 ， 果 表 明 ： 热 风 循 环 干 燥 相 比 ， 波 干 燥 的 干 燥 速 度 快 ， 工 艺 控 制 要 结 与 微 对
求 高 ， 燥 致 密化 效 果 好 。 干
响。
表 ２ 干 燥 方 法 和 铺 丝 厚 度 对 干 燥效 果 的 影 响
时地 将 汽化 的水 分 带 走 ， 以便 保 持 一 定 的传 质 推
动力 。由 于纤维 表 面 的水 分 汽 化 后 ， 维 表 面 的 纤
孔 隙缩小 ， 成 了皮 芯结 构 ， 形 阻碍 了纤 维 内部水 分 向纤 维 表 面 扩 散 ， 干燥 速度 下 降 。从 表 １可 以看
影 响 ， 未经 干燥 致 密化 的纤 维进 行 了微 波干 燥 对 和热风循 环干燥 对 比实验 。
改变 ２ 结果 与讨论
经纺 丝 、 固 和拉仲 等一 系列过 程 ， 维 的超 凝 纤
收稿 日期 ：０ １— ３— ４ ２１ ０ ２。
１ ９３年 ４月 出 生 ， ０ ５年 毕 业 于 华 东 陈 男 １７ ２０ 理 工 大 学 高 分 子材 料 专 业 ， 程 师 ， 从 事 腈 纶 生 产 管 理 工 工 现
作。
１ １ 实验原料 ．
３ ３ ｔ 腈 纶 纤 维 ， 水 率 ５ ％ ， 国石 化 ． ３ｄｅ ｘ 含 ０ 中
第 ２期 （０ １ ２ １）
陈伟明 ． 纶微波干燥 和热 风循 环干燥方法 的比较 腈
分 子结 构 已基 本 形 成 。但 由 于成 型 时 问非 常 短 ， 而 大分 子 的松 弛 时 间相 对 较 长 ， 维 的 聚集 态 结 纤 构 中存在 内应力 和缺 陷 ， 必须 加 以干燥 ， 其致 密 使
发 展非 常迅速 ， 已在 轻工 、 品和化学 工业等 领域 食 得 到应用 。 。近 年 来 ， 波 干 燥技 术 在 纺 织 工 微 业 领域 的应用也 得到 了快速 发展 ， 已用 于绞纱 、 纱 线 、 筒、 物、 纱 织 毛条及玻 璃纤 维 的干燥 。
干燥机上进行 ， 用链板式热风循环干燥机。 采
２ ２ 干燥 方法 对 纤维收 缩 率 的影 响 ．
从表 １中可 以看 出 ， １ｍ、 经 干 燥 的纤 维 长 未
相互 扩散 所 引起 的结 构 不 均 匀 ， 以及 由此 而 产 生 的为 数众 多 、 大小 不等 的空洞 及裂 隙结 构 ， 进一 步 提高纤 维 的染 色性 能 。干燥 致 密化 过程 是 不可 逆
石 油 化 工 技 术 与 经 济
Ｔｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ＆ Ｅｃ ｎ ｍｉｓ ｉ ｔｏ ｈ ｍｉａ ｓ ｃ ｎ ｌｇ ｏ ｏ ｃ ｎ Ｐｅｒ ｃ ｅ ｃ ｌ
第２ 卷 ７
２１ 年 ０１
第２ 期
４ 月
腈 纶 微 波 干 燥 和 热 风 循 环 干 燥 方 法 的 比较
陈 伟 明
（ 中国石 化上 海石 油化工股 份有 限公 司腈纶 事业部 ，０ ５０ ２０４ ）
ｌ ２ ７ Ｏ ．９ １ ２ ９ ５ ．０
１ ８ ２ ０ ２ ９ ．９ ３０ ．５
缩 率影 响更 大 。 由表 １可 见 ， 波 干 燥 ７ｍｉ ， 微 ｎ时 纤 维 的收缩 率基 本稳 定 在 ２ ％ 左 右 ， ０ 比热 风循 环 干 燥 大一倍 。收缩 率 的提 高在微 观上 表现 为纤 维 中空洞 、 隙 的消 除和不 均 匀性 的减 少 ， 维纤 度 裂 纤 的明显 提 高 。同时 ， 纤维 的收缩率 越 高 ， 维 的伸 纤
化， 以消 除 内应力 和纤 维 内部 缺 陷 ， 高纤 维 的尺 提 寸稳 定性 和 纤 维 的 纺织 加 工性 能 。此 外 ， 密 化 致 还可 以消除在 纺丝 凝 固过 程 中 由于溶 剂及 凝 固剂
由于压 力梯 度 的存 在 ， 微 波 干燥 具 有 由 内 向外 使 的干燥 特点 ， 即对物料 整 体而 言 ， 料 内层 首先 干 物
技术 研究所 生产 ； Ｃ Ｙ ４ Ｇ Ｇ７ ３型 八 篮 烘 箱 ， 州 纺 织 仪 器 厂 生 常 产。
１ ３ 实验方 法 ．
干燥 设备 主要 有链板 式 、 网式 、 链 热辊式 等 。这 种 干燥 方法 的能量 利用 效率低 （ 约在 ４ ％ 以下 ） 干 ０ ，
燥不 均匀 ， 甚至会 出现 纤维 内部结构 差异 扩大 、 产
的过 程 ， 燥致 密 化 后 纤 维 的结 构 和 性 能 发 生 了 干 很 大 的变 化 。表 １为不 同干燥 方法对 纤 维质 量 的
影响 。
表 １ 不 同干 燥 方 法 对 纤 维 质 量 的 影 响
经过 ２ ｉ ５ｍ ｎ的热风 循环 干燥 ， 度缩 短 到 ０ ９ｍ， 长 ．
第２ 卷 ７
２１ 年 ０１
第２ 期
４ 月
此 时具有 一定分 压 的 干热 空气 能穿 透纤 维 ， 到达 链板 的下方 ， 从而 把纤维表 面 的水 分带 走 ， 到干 达 燥 的 目的 。而 当纤 维堆 积 厚度 较 厚 时 ， 干热 空 气 不能穿 透纤维 ， 么 紧贴 链板 部分 的纤 维 不 易 干 那
实验 中 ， 干球 温度 为 １０～１０℃ ， 球 温度 为 ６ ０ ２ 湿 ０
～
７ ０℃ 。纤 维 的铺 丝 厚 度 通 过 降低 链 板 速 度 来
微 波 干燥 因其 独 特 的加 热 方 式 ， 实 现腈 纶 为 快速 、 高效 的干 燥提 供 了可 能 。为 了考 察 微 波干 燥 在腈 纶生产 中应用 的可 行性及其 对纤 维质 量 的
４３ ． ３９ ．
３７ ． ３７ ．
２ ． ２ ３ ６２ ．
ｏ６ ．
３ ． ４ ４ ６ ６ ０ｏ ． ． １
３ ． ２ ９ ３ ． ５ ５ ｏ ｏ ２ ． ２ ２ ． ７ １ Ｏ ． ｌ
长 和耐 磨性 就越 好 ， 水 收缩 率 就 越 低 。从 表 １ 沸
２ １ 干 燥 方法对 干 燥 时间 的影 响 ．
出， 采用 热风 循 环 干 燥 方 法 ， 样 经 过 ２ ｉ 试 ５ ｍ ｎ的 干燥 ， 回潮率 仅为 ０ ６ 。 ．％ 而微 波 干燥则 不 同。微 波干燥 是 物料 在 电磁
场 中 由介 质损 耗 而 引起 的体加 热 ， 在干 燥 过程 中 ， 湿物 料 内部 的含 水 率 往 往 比表 面 高 ， 使 物 料 内 致
中可 以看 出 ， 用微 波干 燥方 法 ， 采 纤维 的 收缩率 从 １ ％ 提 高 到 ２ ％ 时 ， 维 的 伸 长 从 ３ ％ 提 高 到 ５ ０ 纤 ０
在 热风 循环 干 燥 中 ， 纶 纤 维 表 面 的水 分 首 腈
先 被汽 化 ， 维 内部 和表 面 的含水 率 产生 差异 ， 纤 因 此 纤维 内部 的水 分 以液态 或 气态 的形 式 向表 面扩 散并 汽 化 。显然 ， 燥顺 利进 行 的 必要 条 件 是 气 干 流 中水 分 的分压 低 于 湿 物 料 表 面 水 分 的分 压 ， 二 者 的压差 越 大 ， 干燥 进行 得越 快 ， 以干 空气应 及 所
３％ ， ７ 而沸水 收缩 率则 下 降 到 ０， 大 提高 了纤 维 大
的致 密 化程 度 和尺 寸稳定 性 。 ２ ３ 干 燥 方法 和 铺 丝 厚度 对 纤 维 干燥 效 果 的 影 ． 响
在 实 际操作 过 程 中 ， 在 链 板 上 的 纤 维 厚 度 铺 及其 均 匀性 对纤 维 的干燥 效果 有很 大 的影 响 。表 ２为不 同 干 燥 方 法 及 铺 丝 厚 度 对 于 燥 效 果 的影
厚 度 以及 均匀 性 ， 干燥 质 量 有很 大 的影 响 。一 对
般 腈纶丝束 在链 板上 的堆积 密 度控 制在 ６ｋ ／ ｇ ｍ ，
石 油 化 工 技 术 与 经 济
Ｔｅ ｈｎ ｌｇ ＆ Ｅｃ ｎｏ ｉｓｉ ｔｏ ｈ ｍｉ ａｓ ｃ ｏｏ ｙ ｏ ｍ ｃ ｎ Ｐｅｒ ｃ ｅ ｃ ｌ
收缩 率 为 １ ％ ， 维 的 沸 水 收 缩 率 也 降 到 了 ０ 纤 ２３ ， ． ％ 纤维 的 尺寸稳 定 性有 了一 定程 度 的提 高 。
与热 风循 环 干燥 相 比 ， 波 干燥 对 纤 维 的收 微
干方 燥法
热风循环 微 波 ２ ５ ５
６ ７
。 ’ 嚣
１ ２ 设备 和仪 器 ．
干燥工 艺先进 与否关 系到产 品 的质量 和能耗 。 目 前 常用 的干燥 方法 是热 风 循环 干燥 （ 亦称 为 对 流 干燥 ） 即用 蒸汽 将 空气 加热 成 热 空气 ， 空 气在 ， 热 干燥 室 内与 湿纤 维进 行 换 热 和换 质 ， 维 中的水 纤
燥 ， 而克服 了在 热 风循 环 干 燥 中 因物 料 外 层 首 因 先干 燥形 成皮 芯 结 构 ， 阻碍 物 料 内部 水 分 继 续外 移 的缺点 ， 大 改 善 了 干燥 过 程 中水 分 的 迁 移条 大
件 ， 而 提 高 了水 分 的 扩 散 速 率 ， 快 了干 燥 速 从 加 度 。从表 １中可 以看 出 ， 波 干 燥 ８ ｍｉ 能 使 微 ｎ就 纤 维 的 回潮率 达 到 ０ ３ ％ 。 ．８
热风 循环 干燥 实验在 腈纶 事业 部金 阳装置第
一
对 微波 的反射 、 透射 和吸收 能力不 同 ， 而水 具有 较
强 的微波 吸收 能力 ， 电磁 场释 放 的 能量 绝 大 部 分 被物料 中的水分 吸收 ， 因此 ， 波加热 常用 于干燥 微 过程 。 由于 干燥效 率高 、 品质 量好 ， 产 微波 干燥 的
分被 热空气 带 走 ， 而 完 成 干燥 过 程 。热 风循 环 从
微波 干燥 机 ， 海 奥 博微 波 能 设 备 有 限公 司 上