含水率≤0.005%塑料除濕干燥系統

要實現塑料原料的**含水率≤0.005%（50 ppm）**的超低水分控制，必須采用**高精度除濕干燥系統**，其核心是通過深度除濕技術、閉環控溫和智能化管理，確保材料在加工前達到極端干燥要求（尤其適用于PET、PA、PC、PBT等高吸濕性工程塑料）。以下是該系統的關鍵技術、設備配置及實施要點

### **一、系統核心目標**

- **適用材料**：PET（瓶片/再生料）、PA6/PA66、PC、PPS、PLA等強吸濕性塑料。

- **關鍵指標**：  

 - *終含水率：≤50 ppm（0.005%）  

 - 露點控制：≤-40℃（部分場景需-50℃以下）  

 - 干燥溫度：80-180℃（依材料調整）  

 - 穩定性：24/7連續運行，波動范圍±5 ppm。

### **二、系統組成與技術要點**

#### **1. 深度除濕模塊**

- **分子篩轉輪除濕機**（優先選擇）：  

 - 采用**硅膠/分子篩復合轉輪**，吸濕效率高，露點穩定在**-40℃至-60℃**。  

 - **雙級處理**：**預冷除濕（露點-20℃） + 二級深度除濕（露點-50℃）。  

- **雙塔分子篩吸附系統**（低成本替代方案）：  

 - 兩塔交替吸附/再生，露點可達-40℃，但能耗較高，適合間歇式生產。

#### **2. 閉環干燥系統**

- **干燥料斗設計**：  

 - 雙層保溫結構，內部多孔板分布熱風，確保物料均勻受熱。  

 - **微正壓環境**：防止外部濕氣回流，維持干燥腔體濕度<1% RH。  

- **熱風循環路徑**：  

 除濕機 → 加熱器 → 干燥料斗 → 粉塵過濾器 → 回風除濕 → 循環  

 - 閉環設計減少熱量損失，能耗降低30%以上。

#### **3. 精準控溫與監測**

- **分區控溫**：  

 - 干燥料斗分上、中、下三段獨立控溫（如：入口160℃→中部150℃→出口140℃），避免過熱降解。  

- **在線含水率監測**：  

 - 近紅外（NIR）傳感器或微波水分儀，實時反饋含水率數據，自動調節干燥參數。  

- **露點監控**：  

 - 安裝露點傳感器（如維薩拉DRYCAP®），動態調整除濕機再生周期。

#### **4. 防污染與**設計**

- **材料兼容性**：  

 - 接觸塑料的部件采用**不銹鋼316L**或特氟龍涂層，防止金屬污染或材料粘連。  

- **防爆與靜電防護**：  

 - 針對PA等易燃粉塵，配置防爆電機、靜電導除裝置及氮氣保護接口。

### **三、關鍵設備選型與參數**

| **組件**               | **技術要求**                                                                 | **推薦型號/配置**                          |

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| **除濕機**             | 露點≤-50℃，處理風量≥500 m3/h                                               | 蒙特（Munters）轉輪除濕機MX系列            |

| **干燥料斗**           | 容量500-2000L，溫度控制精度±1℃，微正壓設計                                  | 摩登（Motan）LUXOR系列閉環干燥機           |

| **加熱器**             | 電加熱或熱油加熱，功率根據料斗容量匹配（如50 kW/1000L）                     | 陶瓷纖維加熱器（效率>95%）                 |

| **控制系統**           | PLC+HMI，支持OPC UA通信，集成含水率-露點-溫度聯動控制                       | 西門子S7-1500 + WinCC Advanced             |

| **水分檢測儀**         | 在線非接觸式測量，精度±10 ppm                                               | 百特（Brabender）MW系列微波水分儀          |

### **四、工藝優化策略**

#### **1. 預處理增強**

- **結晶化處理**（針對PET再生料）：  

 - 先通過120-150℃結晶設備提升材料熱穩定性，防止干燥時結塊影響水分逸出。  

- **預干燥階段**：  

 - 在進入深度干燥前，用普通除濕機（露點-20℃）預干燥至0.02%，減少主系統負荷。

#### **2. 動態參數調整**

- **變溫干燥**：  

 - 初期高溫（160℃）快速脫除表面水 → 中期降溫（140℃）脫除結合水 → 末期低溫（120℃）維持含水率穩定。  

- **風量調節**：  

 - 根據物料堆積密度調整風量（如PA顆粒：0.8-1.2 m3/min·ton），避免氣流吹飛細粉。

#### **3. 能耗節約設計**

- **余熱回收**：  

 - 利用干燥廢氣預熱進入除濕機的空氣，節能率可達25%。  

- **變頻控制**：  

 - 風機、加熱器按需變頻運行，避免滿負荷空轉。

### **五、典型應用場景**

#### **1. 食品級PET瓶片再生**

- **挑戰**：FDA要求含水率≤0.005%，且不得有降解雜質。  

- **方案**：  

 - 結晶干燥一體機（結晶溫度140℃ + 干燥露點-50℃） → 在線色選機去除雜質 → 真空輸送至擠出造粒。

#### **2. 高性能PA66注塑**

- **挑戰**：PA66含水率>0.005%會導致注塑件強度下降、表面銀紋。  

- **方案**：  

 - 雙塔分子篩除濕（露點-40℃） → 干燥料斗120℃保溫8小時 → 氮氣保護閉循環輸送。

#### **3. 光學級PC薄膜生產**

- **挑戰**：含水率超標引發薄膜霧度增加、透光率下降。  

- **方案**：  

 - 轉輪除濕（露點-60℃） → 分段干燥（170℃→150℃） → 無塵環境密閉輸送。

### **六、常見問題與解決方案**

| **問題**                | **原因分析**                          | **解決方案**                              |

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| 含水率波動大            | 露點傳感器漂移或除濕機再生不充分      | 每月校準傳感器，檢查分子篩再生溫度（通常需250℃） |

| 物料局部發黃            | 干燥溫度過高或熱風分布不均            | 優化干燥料斗氣流分布板，增加溫度分區控制      |

| 系統能耗超標            | 余熱未回收或管道保溫不足              | 加裝熱交換器，管道包覆陶瓷纖維保溫層        |

| 細粉料隨氣流流失        | 風量過大或過濾器效率低                | 改用H13級HEPA過濾器，降低風機頻率          |

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### **七、經濟性分析**

- **初期投資**：  

 - 小型系統（500 kg/h）：約15-25萬美元；  

 - 大型系統（2000 kg/h）：50-80萬美元。  

- **運行成本**：  

 - 能耗：0.3-0.5 kWh/kg（依材料與露點要求）；  

 - 維護：年費用約為設備價的3-5%。  

- **回報周期**：  

 - 通過減少廢品率（如PET瓶胚合格率從90%→99%）、節省原料損耗，通常2-3年可收回成本。

### **八、總結**

實現塑料含水率≤0.005%的超低水分控制，需采用**“深度除濕+閉環控溫+智能監測”**三位一體的干燥系統。核心在于：  

1. **極限露點控制**（-40℃以下）；  

2. **精準的熱風管理**（溫度梯度與均勻性）；  

3. **實時含水率反饋**（NIR/微波在線檢測）。  

該系統尤其適用于**注塑、薄膜擠出、醫療制品等對材料水分極度敏感的領域，是提升產品一致性、突破技術瓶頸的關鍵裝備。選型時需優先考慮除濕機穩定性、系統密封性及長期維護成本，而非單純追求低價設備。