生物降解材料中粉尘含量降低方法研究.pdf

第3 6 卷第4期2023-07doi:10.3969/j.issn.1008-8261.2023.04.003聚酯工业Polyester Industry生物降解材料中粉尘含量降低方法研究Vol.36 No.4July.2023钱金金，张鼎年，马军，何佳丽（新疆维格瑞生物科技有限公司，新疆昌吉8 3 110 0）摘要：为降低生物降解树脂中的粉尘含量，文章对产生粉尘和絮状物的原因及影响因素进行分析。通过分析粉尘的组成形式和存在方式，借鉴干燥流化床原理，采用卧式密闭除粉器对成品包装系统进行设备技术改造。技术改造后，对除粉器投用前、后对粉尘清除的情况进行对比分析。研究结果表明，改造后粉尘清除率可达9 9.5%，絮状物清除率达9 5.0%。研究结果可有效清除切片输送过程中产生的粉尘、絮状物。关键词：生物降解树脂；粉尘；技术改造中图分类号：TQ319文献标识码：A0前言2017年，新疆维格瑞生物科技有限公司引进德国德希尼布吉玛公司先进生产技术，开始建设PBS类生物可降解树脂生产线。2 0 19 年投产运行，设计产能6 0 0 0 0 t/a。该生产线是国内外第一套生物降解材料柔性生产装置，具有完整的工艺技术包和自主知识产权优势，可以生产PBS、PBS A、PBA T、PBS T等多种聚酯类生物降解树脂,能够依据市场变化和客户需求情况进行差异化产品的快速切换，体现了绿色、节能环保理念。随着全国各省市禁塑令颁布，生物降解材料市场出现供不应求的局面。生物降解材料价格持续上升，公司客户群逐渐扩大，为满足市场需求,将装置逐步提产至满负荷生产。但在制品制作过程中存在细小粉尘和絮状物堵塞螺旋上料器的情况,不仅给加工带来一定的困难,而且影响成品的使用。因此，本文根据装置生产和设计特点，分析了切片粉尘产生的原因,并对装置进行改进处理，以期满足实际生产需求。1粉尘产生原因1.1 切片管道输送压力 2 本套装置切片采用密相输送方式，密相的物料在管道中呈柱状形式流动,利用物料前后压差变化推动物料向前运动，相比稀相输送减小物料在管道中的摩擦和破碎率 3 。由于生物降解材料类产品硬度、软化点以及熔点均偏低，粒子外观呈扁平状。在管道输送过程中，比表面积大的生物降解材料会增加与管道的撞击时间和接触长度,摩擦产生粉尘。收稿日期：2 0 2 3-0 4-0 3。作者简介：钱金金（19 9 3-），男，江苏南通人，本科，工程师，研究方向为生物降解材料生产管理。文章编号：10 0 8-8 2 6 1(2 0 2 3)0 4-0 0 0 7-0 3尘和絮状物。1.2切片管线输送长度切片管线输送长度也会影响切片中风尘的含量，切片输送管线越长，切片与管线接触时间变长，切片粒子与管壁的接触摩擦概率越大，更易产生粉尘。1.3静电由于生物降解材料切片在输送过程中剧烈碰撞、产品之间相互摩擦、设备挤压等原因造成产品中产生粉尘。切片在输送过程中与管壁摩擦产生静电,因此切片在流动过程中产生静电将粉尘吸附在产品表面 4。部分粉尘被静电吸附在风送管壁上，长时间造成粉尘积聚，在风送压力波动或切换料仓使用压缩空气对管道吹扫时，粉尘脱落。1.4切粒机水下切粒系统一般由换向阀、模头、切粒机头、切粒水系统、干燥系统、振动筛及DSC自动控制系统构成。这类切粒技术属于“模面热切”的一种，当高温熔体物料利用熔体泵增压输送到切粒机模头处，高温熔体物料在刚离开模头模孔时，立即被高速旋转的切粒机刀片切成水滴型粒子并进人切粒水中，由于粒子比表面积最大化的物理特性和熔化的滴状聚合物同经冷却的切粒水温差，滴状物凝固并形成接近圆球体或椭圆形的颗粒。其中，切刀和磨膛匹配程度、推刀压力、刀长、膜孔形式等因素会造成切片带有毛口和拖尾，这种切片在输送中极易产生粉尘，在输送摩擦中极易产生絮状物。且生产产量越高所需的系统风送压力越大，更易破坏密相输送流动状态,增加粒子与管道接触，产生粉81.5切片粒子形状切片的粒子外观主要取决于模头孔径大小、数量以及形式，其次与切粒转速和刀片数量相关。大多数公司通过控制百粒重（10 0 颗粒子的重量），控制切片外观和形状。切片粒子扁平度越高，比表面积越大，切片与管道壁接触后，滑动摩擦相对越多，粒子在管道内流动阻力越大，在摩擦力的作用下，更容易产生粉尘。2粉尘存在形式通过连续3 0 d的随机取样检测，结合统计数据看，切片粒子中粉尘含量一般为150 2 50 g/t，严重时高达3 50 g/t左右。从粉尘的形式来看,大致可分为3 种类型。2.1絮状物由于静电将更多的粉尘吸附在管内壁上，粉尘长时间积累与加厚，当切片从内壁上划过时，切片像刀刃一样将吸附在管内壁上的切片皮削了下来,从而产生比较多的切片皮,形状为薄膜条状 5。另一部分是切片经过一段时间冲刷，在管壁或仓壁上形成一层薄膜,在风送压力波动与摩擦力共同作用下，造成薄膜脱落形成薄膜状絮状物。薄膜、条状絮状物长度约3 0 50 0 mm、宽度约1 3 0 mm、厚度约2 0um，占比约为2.5%5%。2.2大颗粒粉尘在吨包袋中随机取料，根据粒子粒径大小，在实验室选取10 目、2 0 目、3 0 目的不同目数筛网进行筛分。经测试发现,此类粉尘粒径主要在0.2 5 0.8 2mm之间,形状复杂(有丝条状、不规则多边形状等）长度不定，占比约为7 0%8 0%。此类粉尘粒子主要由管道摩擦和旋转阀间隙大挤压造成。2.3小颗粒粉尘在吨包袋中随机取料测试过程中,通过不同目数筛网进行筛分，此类粉尘粒径主要小于0.2 5mm，这些粉尘极容易受静电影响吸附在切片粒子上，附着力极强，分离困难，占比约为10%15%。此类粉尘粒子主要由切粒机切割和管道摩擦静定吸附造成。3技术改造根据装置实际运行情况和原因分析，调整降低风送压力，使其完全密相输送，减少粒子摩擦。参数调整前后粉尘含量对比如表1所示。由表1可知，降低风送压力在低产情况下粉尘数量减少率有所提升，较高产量下受风送管道长度影响较大，压力低会聚酯工业造成物料无法输送，造成管线积料。在除铁器中增加滤网过滤絮状物，通过对比分析絮状物明显降低，但部分短小絮状物会随着物料的冲刷带入成品中，除尘能力需进一步提升。表1参数调整前后粉尘含量对比Table 1Comparison of dust content before and afterparameter adjustment粉尘改进后调整条件含量/g粉尘含量/降低风送压力(10 0 t/d)143降低风送压力(18 0 Vd)208增加筛网（低产降低压力下）注：数据均为调整前后平均值。为进一步提高高产下产品质量，公司在原有成品包装前增加除粉器装置。除粉方式采用空气闭式除粉。来自包装料仓的生物降解材料，通过气动滑板阀加人粒料除粉系统，在卧式除粉器内颗粒物料通过静电消除设施消除颗粒物料表面所带的静电，此时来自除粉风机的脱粉风与除静电后的颗粒物料充分接触后,夹杂在颗粒物料里的粉尘或拉丝以及附着在颗粒物料表面的粉尘和絮状物丝被分离。粉尘或絮状物经含尘管道进人袋式过滤器后，进入排气过滤器过滤，返回脱粉风机入口循环使用。脱粉后的成品料进入包装机料斗。改进后的除尘器模型如图1所示。粉尘物料压空图1改进后的除尘器模型Fig.1 Dust collector model after improvement4效果对比针对生物降解类产品在输送过程中产生的粉尘问题,对新增后的除粉设备进行性能验收测试,并对除粉器投用前、后对粉尘清除的情况进行对比。4.1投用前后滤网清理情况对比技术改造前、后滤网絮状物对比如图2 所示。由图2 可知，改造后各层滤网上粉尘数量明显减少，且最下层几乎没有粉尘在滤网上，可以确保在包装时产品粉尘含量降到最低。第3 6 卷备注粉尘去除率3 1.3%187粉尘去除率10.1%138絮状物去除率9 0.0%二粉尘除粉后物料除粉器投用第4期图2 技术改造前、后滤网絮状物对比Fig.2Comparison of filter flocs before and aftertechnical transformation4.2投用前后粉尘占比情况对比通过技术改造，随机在产品包袋中取样进行检测。技术改造前、后粉尘含量的对比如表2 所示。由表2 可知，通过技术改造后，产品粉尘含量大幅度降低。絮状物由5.0 450 g/t减少为0.2 52 5g/t,粉尘由2 0 4.50 0 g/t减少为1.0 2 5g/t。经计算絮状物清除率为9 5.0%，粉尘清除率为9 9.5%。结果表明该方法除尘效果较为优秀。Research on methods for reducing dust content in biodegradable materialsAbstract:To reduce the dust content in biodegradable resins,the article analyzes the reasons and influencing fac-tors for the generation of dust and flocs.By analyzing the composition and existence of dust,and drawing on theprinciple of a dry fluidized bed,a horizontal sealed powder remover is used to carry out equipment technical trans-formation on the finished product packaging system.After the technical transformation,a comparative analysis wasconducted on the dust removal before and after the use of the dust remover.The research results show that the dustremoval rate can reach 99.5%and the flocculent removal rate can reach 95.0%after the transformation.The re-search results can effectively remove dust and flocs generated during chip transportation.Key words:biodegradable resin;dust;technical transformation钱金金，等：生物降解材料中粉尘含量降低方法研究（a）投用前滤网絮状物图片(b）投用后滤网絮状物图片QIAN Jin-jin,ZHANG Ding-nian,MA Jun,HE Jia-li(Xinjiang Vision Green Biotech Co,Ltd.,Changji 831100,China)9表2 技术改造前、后粉尘含量的对比g/tTable 2Comparison of dust content before and aftertechnical transformation类别絮状物粉尘(粒径0.8 2 mm)5结论根据成品包装现场实际空间，在不变动设备位置的情况下，将除粉器安装在成品料仓底部。进入卧式脱粉器的颗粒物料经过静电消除器消除物料所带的静电后，通过气动滑板阀进人粒料除粉系统，在粒料除粉系统中脱粉风与除静电后的物料充分接触,并脱除颗粒物料夹带的或颗粒物料表面附着的粉尘。依据除粉器投用前、后的相关数据可以看出，除粉器可以有效清除切片输送过程中产生的粉尘、絮状物，粉尘清除率可达9 9.5%，絮状物清除率达95.0%，表明通过新增除粉器可提高生物降解聚酯切片产品品质和产品竞争力。参考文献：1鲍乙已,任兴宏,王毅.聚酯切片粉尘对纺丝的影响 J.化纤与纺织,19 9 5(6):2 4-2 7.2曹殿强，王丽娟，吴振刚，等.PET切片粉尘产生的原因及减少的措施 J.聚酯工业,2 0 0 7（4：3 7-3 8.3梁振荣,彭飞.稀相旋转阀输送系统技术改造 J.广东化纤，2003(增刊1):6 0-6 2.4李亮亮，周刚，郭瑞龙，等.瓶级聚酯切片颗粒静电特性及其危害 J.中国粉体技术,2 0 2 0,2 6（6）：58-6 2.5李志勇.聚酯切片皮的形成及防治 J.聚酯工业,2 0 0 2（3）：38-39.投用前5.045204.500投用后0.252.51.025 0