近年來,隨著碳化硅價格的不斷下滑,碳化硅企業(yè)為了降低生產(chǎn)成本,必須對碳化硅廢砂漿進行處理,從中回收聚乙二醇,廢料則進行水解,以提高聚乙二醇的回收率,減少廢砂漿的水解量,從而降低廢氣排放量。根據(jù)硅微粉處理中的干燥水解法,在對真空耙式干燥機和密閉型槳葉干燥機進行對比的基礎(chǔ)上,利用后者對廢砂漿進行干燥,以降低成本、減少污染、提高聚乙二醇的回收率。
干燥機是廢砂漿硅微粉處理工序的核心設(shè)備,其安全可靠性決定了工序的運行穩(wěn)定性。硅微粉處理工序中有兩種干燥方式: 間歇操作的真空耙式干燥機和連續(xù)操作的密閉型槳葉干燥機。
硅微粉真空耙式干燥機工作原理
耙式干燥機是一釜一釜的干燥,屬于間歇操作,過程不連續(xù),約每90min就要重復(fù)進行加料和卸料的過程,操作頻繁,導(dǎo)致工人勞動強度大;且硅粉中的揮發(fā)分屬于易燃易爆易腐蝕氣體,影響人身安全耙式干燥機是利用有限的容積先一次盛裝硅微粉,再利用蒸汽間接加熱,使硅微粉中的揮發(fā)分蒸發(fā)。由于耙式干燥機容積有限,因此處理量不能提高。就渣漿干燥來說,3條生產(chǎn)線需要6臺耙式干燥機。耙式干燥機的體積傳熱系數(shù)平均值約為2000~6000kcal/( h m ℃) ,氣固兩相接觸時間極短,干燥時間一
般在 0.5~2.0s,^長5.0s,單批物料干燥時間約3~4h,初始熱效率在80%左右,而隨著漿料干燥時間的推進干燥熱效率呈明顯下降趨勢。工業(yè)應(yīng)用中發(fā)現(xiàn),硅微粉一次性進入干燥機會導(dǎo)致物料干燥在時間分布上極不均勻,干燥機內(nèi)部壓力波動,長時間運行時軸端密封存在隱患; 硅微粉完全干燥后的聚乙二醇蒸汽會夾帶大量粉塵,后續(xù)冷凝器的前部過濾器將頻繁堵塞,嚴重影響裝置的連續(xù)運行; 蒸發(fā)后的粉料一次性進入后續(xù)水解罐會導(dǎo)致水解罐工作負荷驟然變大,且粉料進入水解罐時罐內(nèi)水汽易竄入干燥機內(nèi)部。
^初引進的硅微粉處理工藝包中推薦的干燥機是耙式干燥機,其供貨商是國外廠商,每臺耙式干燥機的采購價格昂貴,訂貨周期較長,且存在備品
備件采購不方便等因素,因此在一定程度上對生產(chǎn)裝置的連續(xù)穩(wěn)定運轉(zhuǎn)和經(jīng)濟效益產(chǎn)生制約。
硅微粉密閉型槳葉干燥機工作原理
密閉型槳葉干燥機工作過程連續(xù),工人勞動強度較低。就渣漿干燥來說,只需要進行一次加料和卸料過程,操作簡單,安全系數(shù)較高。密閉型槳葉干燥機利用蒸汽間接加熱,在渣漿連續(xù)加入過程中使揮發(fā)分連續(xù)蒸發(fā)連續(xù)出料,提高了密閉型槳葉干燥機的容積利用率,使處理量提高就硅微粉干燥來說,3條生產(chǎn)線需要3臺旋轉(zhuǎn)式間接干燥機即可,為操作方便,可備用1~2臺旋轉(zhuǎn)式間接干燥機的體積傳熱系數(shù)氣固兩相接觸和干燥時間與耙式干燥機幾乎相同, 連續(xù)性批量干燥時間一般約l0~15min,熱效率穩(wěn)定在80%左右。 硅微粉密閉型槳葉干燥機將物料均勻地分散至單位時間上,物料進入干燥機的速率均勻,單位時間進料量較小,干燥機各項運行參數(shù)均較為平穩(wěn); 干燥機干燥后的產(chǎn)品形態(tài)為膏狀物,蒸發(fā)出的為純凈氯硅烷蒸汽,冷凝器前部過濾器堵塞幾率大幅下降; 蒸發(fā)后的膏狀物通過螺桿泵連續(xù)、均勻地輸送至后續(xù)水解罐,因干燥后的物料體積和重量顯著降低,分散至單位時間上的物料就更少,因此水解罐工作極為平穩(wěn), 螺桿泵密封性較好水解罐內(nèi)水汽無法竄入干燥機內(nèi)部。
通過上述比較,在碳化硅廢砂漿處理工序設(shè)計中宜選擇連續(xù)運行的密閉型槳葉干燥機。
硅微粉槳葉干燥機設(shè)備結(jié)構(gòu)
硅微粉槳葉干燥機殼體由設(shè)備內(nèi)壁和外夾套組成,其中夾套設(shè)計成蜂窩狀,即在夾套壁面上有規(guī)律地沖出許多翻邊向里的凹形圓孔,翻邊與內(nèi)壁焊接,以增加強度干燥機殼體設(shè)計為整體結(jié)構(gòu),在頂部設(shè)有人孔和視鏡,既方便觀察和維修,又避免了由于普通槳葉狹長密封面的泄漏而造成的氧化反應(yīng),頂部穹頂結(jié)構(gòu)設(shè)計加強了設(shè)備整體強度。 空心熱軸和空心葉片結(jié)構(gòu)是渣漿旋轉(zhuǎn)式間接干燥機的關(guān)鍵部件。多晶硅渣漿槳葉干燥機有兩根空心熱軸,兩軸旋轉(zhuǎn)方向相反,均向著設(shè)備中心線方向,借助葉片上的輔助抄料板, 把物料從中心推向壁面,又從壁面將物料向上提升,越過空心熱軸,擠到設(shè)備中央。針對磨琢性比較強的物料,葉片內(nèi)不通入蒸汽,而需要設(shè)置耐磨附件。
硅微粉干燥機是間接加熱連續(xù)型干燥機,連續(xù)進料流量小、停留時間短、傳熱效率高、投資低,適用于粘附性較強的膏狀、糊狀或團狀物料以及易氧化分解 易燃易爆物質(zhì)的干燥。多晶硅渣漿槳葉干燥機能有效控制干燥介質(zhì)和傳熱介質(zhì)的消耗量,提高聚乙二醇的回收率,同時減少環(huán)境污染,在一定程度上滿足了碳化硅廢砂漿硅微粉處理的要求。