简述树脂(涂料类)制备中的加热方法

时间:2013-11-30 07:42来源:湖南化工医药设计院 作者:戚明睿

0 引 言

油漆( 涂料) 是国民经济各部门不可缺少的配套材料, 广泛应用于各类建筑物、各种工业制品( 如飞机、火箭、人造卫星、汽车、船舶、机械电子和轻工家电等) 的装饰保护以及各类钢铁设施( 如码头、海洋石油钻井平台、石油化工装备、输送管道、输变电塔和桥梁等) 的防腐保护。随着国民经济的发展和人民生活水平的提高, 涂料的应用范围不断扩大。涂料的消费水平已成为一个国家经济发展水平的重要标志之一。油漆( 涂料) 生产大多涉及树脂合成, 而醇酸树脂和聚酯都是油漆( 涂料) 工业中用量最大的合成树脂。醇酸树脂生产包括醇解和酯化( 脂肪酸法只有酯化)两个过程, 醇解温度在240oc 以上, 酯化温度为180~230oc ; 而聚酯生产工艺中酯化的温度也在250 oc 以上, 因此选择何种加热方法是醇酸树脂和聚酯生产工艺设计中必须慎重考虑的问题之一。理想的加热方法应满足: 安全、经济、操作方便、加热均匀、热效率高、热交换条件好, 能满足工艺要求的升温和降温速度, 并能实现温度的调节和控制。加热方法还关系到生产周期长短、产品质量优劣、是否符合环境保护和国家能源政策, 应因地制宜、综合考虑。
 

1 树脂制备中主要的加热方法

日前国内外生产醇酸树脂和聚酯制备中的加热方法主要有两类, 一是直接加热法, 如炉灶法等, 二是间接加热法, 即用热能载体再加热反应釜的方法, 如各种电加热法、导热油加热法等。

1.1 炉灶法

炉灶法是将燃料燃烧的热能直接加热安装在炉膛内的反应釜, 所用燃料有煤、焦炭、柴油、煤气及天然气等。此法按炉灶构造分为固定灶和活动灶两种,均配置有鼓风机, 前者将灶固定于反应釜底部, 炉排上燃烧煤、焦炭进行加热; 后者在炉膛底地面上安装轨道, 炉灶放在轨道上, 用人力或机械装置将炉灶推进和拉出, 燃烧煤气及天燃气的只有炉膛而无灶, 只是安装有用不锈钢管钻有小孔喷嘴的燃烧盘管, 活动灶和燃烧气体的炉灶, 上部均装有用于冷却降温的喷水盘管, 用于调控反应各阶段温度。燃烧柴油的炉灶均用耐火砖砌成, 采用各种燃油器, 如转杯式燃油器、盘式燃油器等。

1.2 电加热法

电加热法是将电能转变为热能的加热方法, 常见的有工频电感加热、远红外电阻加热和电热棒等。

( 1) 工频电感加热: 在铁磁物质制造的反应釜中装有一组或几组感应线圈, 当感应线圈中通过工频交流电( 50Hz) 时, 在其周围形成的交变磁场作用下, 将在反应釜的铁壳中产生感应电流) ) ) 涡流, 工频电感加热利用涡流在铁壳中所产生的热量进行加热。

( 2) 电阻远红外加热: 电阻远红外加热是用不锈钢作电阻带, 当电流通过时将电能转变为热能, 此热能传导给反应釜一侧涂有远红外涂料的陶瓷碳化硅板, 激发远红外涂料中的金属氧化物原子, 可提高远红外辐射能, 而碳化硅板既以热传导又以远红外热辐射形式向反应釜加热。

( 3) 电热棒加热: 电热棒是管状加热器的俗称, 它是用金属管作外壳, 管中安装有合金电阻丝, 在空隙处充填有良好绝缘和导热性能的结晶氧化镁, 它只能浸入导热油等液体内使用, 导热油仅靠自然对流, 处在电热棒周围的导热油易局部过热, 分解炭化结焦,加之我国目前电力紧张、应用受到限制。现将以上几种电加热法的技术经济比较列表如下:

我国是发展中国家, 现阶段电力供需矛盾突出,同时又是石油进口大国, 因此采用电加热和燃烧轻柴油的加热技术是不可取的。
 

2 导热油加热法

随着现代工业的发展, 能源日趋紧张, 环境日渐恶化, 节能和环保愈来愈受到世界各国的重视。导热油加热炉作为我国推广的一种环保型节能装置, 它主要通过燃油方式供能, 以导热油为载热体, 闭路循环,连续供热, 具有均匀传递热量、准确控制温度及快速地对加热作出反应等特点。在涂料行业中, 为了加热均匀, 精确地调控温度和安全生产, 国内外涂料厂商,在醇酸树脂和聚酯生产中广泛采用导热油加热, 而导热油加热炉系统也得到了广泛的应用。图1 为典型的导热油加热系统工艺流程图, 其既有加热又有冷却功能。