PLA含水量30ppm以下連續結晶干燥系統，PLA連續結晶機，連續干燥機

為實現PLA（聚乳酸）**連續結晶干燥**且**含水率穩定≤30ppm**的高標準生產（適用于醫用植入物、**纖維等），需采用集成化連續系統設計。以下是關鍵方案與技術細節：

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### **一、系統核心架構**

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A[濕料倉] --> B[雙螺桿預結晶機]

B --> C[多級轉輪除濕干燥塔]

C --> D[氮氣保護均化倉]

D --> E[在線紅外水分儀]

E --> F[自動包裝/直供擠出機]

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### **二、關鍵設備與技術參數**

#### **1. 預結晶段：消除粘連，提升結晶度**

- **設備**：  

 - **雙螺桿熱風結晶機**（優于振動床，防結塊）  

 - **型號推薦**：Coperion ZSK-30（溫控精度±1℃）  

- **參數**：  

 | 指標          | 設定值                | 作用                                                                 |

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 | 溫度          | 85±2℃               | ＞90℃引發熱降解，＜80℃結晶不足                                       |

 | 停留時間      | 30±5分鐘            | 結晶度達45-50%（DSC驗證）                                            |

 | 熱風濕露點    | ≤-10℃               | 防止預結晶階段吸濕回升                                               |

 | 超聲波輔助    | 40kHz振動            | 促進晶體均勻成核，減少粒徑差異                                       |

#### **2. 深度干燥段：露點-55℃以下，含水率≤30ppm**

- **設備**：  

 - **雙轉輪吸附干燥塔**（**-40℃ + 二級-55℃露點）  

 - **型號推薦**：Motan CDS-1000（露點穩定性±2℃）  

- **參數**：  

 | 指標          | **干燥             | 二級干燥             |

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 | 干燥溫度      | 60±1℃              | 60±1℃              |

 | 風速          | 0.6 m/s            | 0.4 m/s（防粉化）  |

 | 停留時間      | 2小時              | 4小時              |

 | 再生能耗      | 220℃熱風，0.8kW·h/kg | 智能交替再生        |

#### **3. 均化與防吸濕段**

- **設備**：  

 - **螺旋推進式氮氣倉**（微正壓+保溫設計）  

- **參數**：  

 - 溫度：55±2℃（維持PLA玻璃態）  

 - 氮氣純度：≥99.99%（O?＜50ppm，H?O＜5ppm）  

 - 正壓范圍：0.03-0.05MPa  

 - 停留時間：40分鐘（消除水分梯度）  

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### **三、在線監測與智能控制**

| **監測點**       | 設備                          | 精度       | 調控機制                             |

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| 預結晶出口       | 紅外熱成像儀                | ±1℃        | 自動調節螺桿轉速控溫                |

| 干燥塔二級出口   | Sartorius Moisture Pro      | ±3ppm      | 露點超標時切換備用轉輪              |

| 均化倉           | 氧分析儀+露點傳感器         | O?±5ppm    | 氮氣流量自動補償                    |

| 包裝前           | 卡爾費休自動采樣儀          | ±2ppm      | 每30分鐘抽檢，數據聯動PLC           |

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### **四、解決行業痛點方案**

| **痛點**                | **傳統方案缺陷**          | **本系統對策**                                     |

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| 結晶不均導致干燥失效    | 表層過干，內核殘留水分    | 超聲波輔助結晶+階梯升溫（70→80→85℃）              |

| 露點漂移（-55℃→-40℃）  | 轉輪吸附劑飽和            | 雙轉輪交替再生+露點傳感器實時聯動                  |

| 顆粒摩擦粉化堵塞        | 干燥塔內壁粘附            | PTFE涂層+0.4m/s低風速+旋風靜電雙級除塵            |

| 停機吸濕                | 含水率5分鐘回升＞100ppm   | 氮氣微正壓密封（停機保壓12小時）                  |

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### **五、投資與效能分析**

#### **成本投入**（1000kg/h產能）

| 模塊                | 費用（萬元） | 說明                              |

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| 雙螺桿預結晶機      | 80-120       | Coperion ZSK-30                  |

| 雙轉輪干燥塔        | 150-200      | Motan CDS-1000（含再生系統）     |

| 氮氣均化倉          | 40-60        | 316L不銹鋼+PTFE內襯              |

| 在線監測系統        | 50-80        | 含水率+氧含量+溫度多傳感器       |

| **總計**            | **320-460**  |                                  |

#### **運營效益**

- **能耗**：0.75-0.9 kW·h/kg（比批次式低45%）  

- **合格率**：含水率達標率＞99.8%（批次式約95%）  

- **人工**：全自動控制，1人監控 vs 批次式需3人操作  

- **原料節省**：減少水解廢料＞7%（按醫用PLA ￥50/kg計，年省￥280萬）  

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### **六、驗證標準與維護**

1. **每日必檢**：  

  - 卡爾費休法比對在線水分儀（偏差＞±5ppm則校準）  

  - 轉輪再生溫度驗證（熱電偶測溫≥220℃）  

2. **每周維護**：  

  - 除塵系統濾網清洗（壓差＞500Pa時強制更換）  

  - 氮氣純度檢測（氣相色譜儀）  

3. **季度保養**：  

  - PTFE內襯磨損檢查（厚度＜1mm需噴涂修補）  

  - 轉輪吸附劑活性測試（BET法比表面積＜600m2/g則更換）  

**結論**：  

滿足PLA **連續結晶干燥+含水率≤30ppm** 的**方案需同時具備：  

? **雙螺桿預結晶**（85℃/30min，超聲波輔助）  

? **-55℃露點雙級干燥**（60℃/6h，風速≤0.4m/s）  

? **氮氣微正壓均化**（O?＜50ppm，停機保壓）  

? **三重復核監測**（在線紅外+卡爾費休抽檢+TGA驗證）  

> ?? **關鍵提示**：PLA分子量分布（PDI）必須＜1.8！投產前需用DSC檢測結晶峰溫（110-120℃為佳），否則連續系統將因結晶速率差異堵塞。建議與**Sulzer**或**Leistritz**合作開發定制化螺桿構型！