DE1778036A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Absieben und Trocknen von durch Nassgranulierung erhaltenem Kunststoffgranulat - Google Patents

Description

Kennzeichen 1968

STAMICARBON N.V., HEERLEN (die Niederlande)

Verfahren und Vorrichtung zum Absieben und Trocknen von durch Nassgranulierung erhaltenem Kunststoffgranulat

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Absieben und Trocknen von durch Nassgranulierung erzeugtem Kunststoffgranulat, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Bei der Nassgranulierung von Kunststoffgranulat werden die heissen Körner in eine Kühlflüssigkeit, meistens Wasser gegeben, wodurch der weitaus grösste Teil der extrudierten Körner eine einheitliche Form und Grosse erhält.

Es bilden sich aber auch erhebliche Mengen an Staub, Fäden und Unterkorn (Korngrösse z.B. unter 1 mm). Diese Bestandteile müssen aus dem Wasser entfernt werden, bevor dieses erneut bei der Granulierung verwendet werden kann. Es hat sich auch gezeigt, dass das Gut zugleich grössere oder kleinere Agglomerate, d.h. zusammengeklebte Granulate, enthalten kann.

Die bei der Weiterverarbeitung der mittels Nassgranulierung hergestellten Körner sollen für die Extrusion oder das Spritzgiessen ausreichend trocken sein und im wesentlichen eine einheitlicher Korngrösse aufweisen, denn die Extrusionsverfahren lassen sich ausnahmslos besser mit Material von gleichmässiger Korngrösse als mit solchem von ungleichmässiger Korngrösse durchführen, weil die Gleichförmigkeit des Korns das Zuführen und Schmelzen der Polymere in der Spritzgussmaschine erleichtert.

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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Absieben und Trocknen thermoplastischer Polymerisate in Körnerform zu schaffen, bei dem ein Produkt entsteht, das sich ausgezeichnet zur Weiterverarbeitung eignet.

Bekanntlich müssen thermoplastische Stoffe sehr sorgfältig getrocknet werden, weil sie wärme- und oxydationsempfindlich sind. Die Dauer des Trockenvorganges muss unter Berücksichtigung verschiedener Faktoren, wie der Art des Produktes, der Anfangsfeuchte und der zulässigen Endfeuchte des Trockenprodukts bemessen werden. Dabei darf die Temperatur einen bestimmten Wert nicht überschreiten, um ein Schmelzen oder eine Qualitätsverminderung des Polymerisats zu vermeiden.

Es wurde nun gefunden, dass es bei wärmeempfindlichen Stoffen, wie thermoplastischen Kunststoffen, möglich ist, das Absieben des Produktes im Dauerbetrieb mit der Trocknung des Granulats zu kombinieren.

Erfindungsgemäss wird das Granulat zusammen mit dem Wasser kontiuierlich einem Bogensieb zugeführt, dessen Rückhalt in einer Wirbelschicht nachbehandelt und anschliessend auf die gewünschte Korngrösse abgesiebt wird. Vorzugsweise werden zuvor auf einem'Sieb die grossen Agglomerate von dem in nassem Zustand extrudierten Granulat getrennt.

Die Nass- oder Halbnassgranulierung von thermoplastischem Kunststoff erfolgt, meistens über Zimmertemperatur, aber unter 100 C. Nach weitgehender Entwässerung ist die verbliebene Eigenwärme der Körner gewöhnlich hoch genug, um das an der Oberfläche der Körner haftende Wasser zu verdampfen.

Bei niedriger Wassertemperatur und längerem Transportweg des im Wasser befindlichen Granulats kann aber die Eigenwärme der Körner im Wirbelschichttrockner nicht mehr verwertet werden. In diesem Falle ist das Aufwirbelungsgas vor Eintritt in die Wirbelschicht vorzuerhitzen. Weil die absolute Luf efeuch'te bei einer relativen Feuchtigkeit von 100 % mit ansteigender Tempe-

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ratur zunimmt, vergrössert sich bei stärkerer Erhitzung der Aufwirbelungsluft auch die Wasseraufnahmefähigkeit dieser Luft. Selbstverständlich darf die Temperatur dieses Gases nicht den Erweichungs- oder Zersetzungspunkt des thermoplastischen Stoffes übersteigen. Die vom Aufwirbelungsgas herangeführte Wärmemenge ist übrigens meistens geringer als die verfügbare Eigenwärme des Produkts.

Die Erfindung wird an Hand einer schematischen Darstellung einer zum Behandeln von Niederdruckpolyäthylen geeigneten Anlage näher erläutert. Andere thermoplastische Kunststoffe, wie Polypropylen, Acetate, Acrylpolymerisate, Polyamiden, Vinylpolymerisate, Polystyrole und dergleiche können auch in der Weise gemäss vorliegender Erfindung behandelt werden.

Die aus einem Granulator 1 austretenden Polyäthylenkörner mit einer Grosse von etwa 4 mm werden in einer Menge von etwa 40 kg je m^ Wasser das eine Temperatur von etwa 50 C hat hochgepumpt und über ein Sieb 2 geleitet. Hier werden etwaige zu Klumpen zusammengebackene Körner von z.B. über 20 mm abgesiebt. Diese Klumpen verlassen das Sieb bei 3. Der aus den übrigen Körnern und aus Wasser bestehende Siebdurchgang geht vom Sieb 2 zur Aufgabevorrichtung 4 eines Bogensiebs 5 zu und fliesst unter dem Einfluss der Schwerkraft über dieses Bogensieb. Auf dem Bogensieb, dessen Siebbelag eine Spaltweite von 1,0 mm bei einer Stabbreite von 1,1 mm aufweist, werden der weitaus grösste Teil des Wassers, nähmlich rd 99,9 %, und die Feinstteile abgetrennt. Im Gegensatz zu anderen Siebarten ergibt sich beim Sieben und Entwässeren des Granulats auf einem Bogensieb keine Verstopfung des Siebes. Die Verweilzeit des Produktes auf dem Bogensieb ist sehr kurz und beträgt weniger als 1 see, so dass die Körner beim Verlassen des Bogensiebs noch eine Temperatur von 50 C haben. Der Feuchtigkeitsgehalt des Granulats an dieser Stelle beträgt jetzt etwa 2 Gewichtsprozent.

Über eine Schurre 7 gelangt das Granulat in ununterbrochenem Strom

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in einen Wirbelschichttrockner 6. Mit Hilfe eines Gebläses 8 wird mit einer Geschwindigkeit von rd 1,2 m/s eine Menge von etwa 5.000 kg/h/m Luft von 20 C durch das Wirbelbett geführt. Im allgemeinen reicht die verbliebene Eigenwärme der Körner dazu aus, das an den Kornoberflächen haftende Wasser zu verdampfen. Je höher die Temperatur der eintretenden Körner und je niedriger die relative Feuchte der Aufwirbelungsluft, umso schneller erfolgt die Trocknung. Sollte die Eigenwärme des Granulats nicht hoch genug sein, um eine Verdampfung des anhaftenden Wassers zu bewirken, kann die Luft in einem Erhitzer 9 aufgeheizt werden. Der Trocknungsprozess wird bedingt durch die Wasseraufnahmefähigkeit der Aufwirbelungsluft. Da der maximale Wassergehalt von Luft mit ansteigender Temperatur zunimmt, wird bei stärkerer Erhitzung der Aufwirbelungsluft auch die Aufnahmefähigkeit der Luft für Feuchtigkeit grosser. Um ein Schmelzen des Polyäthylens zu vermeiden, darf die Temperatur der Luft nicht zu hoch sein; in der Praxis beträgt sie etwa 80 C. Bei höherer Temperatur besteht die Gefahr, dass die Polyäthylenkörner bei Berührung mit dem den Behandlungsraum unten abschliessenden Rost 10 zu heiss werden und erweichen. Der Lufterhitzer braucht also keine besonders grosse Leistung zu haben.

In der Wirbelschicht wird fast die ganze Oberfläche jedes Teilchens von Gas umspült. Die Verdampfung der Oberflächenfeuchte geht somit sehr schnell vor sich. Weil sich die einzelnen Körner des Granulats in der Wirbelschicht kaum berühren und infolge der raschen Bewegungen und der relativ niedrigen Temperatur keine Agglomerate entstehen können, wird auch die Korngrösse nicht nachteilig beeinflusst. Wider Erwarten tritt beim kontinuierlichen Arbeiten eine sehr gleichmässige Trocknung des Granulats ein, obwohl die verschiedenen Teilchen nicht dieselbe Verweilzeit in der Wirbelschicht haben. Ausserdem ist ein Abrief] der Körner im Wirheibett praki i sch ausirrschlossen.

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wie bei Wirbelschichten an sich bekannt, oberhalb des Behandlungsraumes ein Rost 11 aus zickzackförmigen Platten vorgesehen, welche zueinander in solchen Abständen angebracht sind, dass keine Körner geradlinig aus dem Wirbelbett hinausgeblasen werden können. Der Wirbelschichttrockner 6 wird durch eine Lufthaube 12 und ein Sauggebläse 13 ergänzt.

Der Beschickung an feuchtem polymeren Granulats entspricht ein gleich grosser Austrag an Trockenprodukt. Das Gut wird am Überlauf 14 abgeführt. Das Wirbelbett ist durch eine oder mehrere Leitplatten 15 in einen oder mehr.ere Kammern unterteilt. Die Platten verhindern, dass frisch zugeführte Körner geradlinig zum Austrag gelangen. Die Verweilzeit der Körner in der Wirbelschicht beträgt durchschnittlich 5 Minuten. Der mittlere Feuchtigkeitsanteil des bei 14 austretenden Guts beträgt nur 0,04 Gew.% oder weniger.

Die Überlauf 14 der Wirbelschicht 6 mündet in einem rotierenden Trommelsieb 16, in dem das Trockengut auf die gewünschten Korngrössen abgesiebt wird. Die anfallenden Fraktionen werden bei 20 und 21 abgeführt. Hat das Sieb 16 mehrere Siebdecken, so ist eine Absiebung nach mehr als zwei Korngrössen möglich.

Der Durchgang des Bogensiebs 5 wird, wiederum unter dem Einfluss der Schwerkraft, einem zweiten Bogensieb 17 zugeführt, dessen Siebbelag eine geringe Spaltweite, z.B. 0,2 mm, aufweist und auf dem der beim Granulieren gebildete Polyäthylenstaub aus dem Kühl- und Transportwasser ausgeschieden wird. Der Feuchtigkeitsgehalt des auf dem Bogensieb 17 eingedickten Polyäthylenstaubs beträgt maximal 25 %.

Im Boden der vom Bogensieb 5 ausgehenden Schurre 7 ist ein Nachentwässerungssieb 18 angebrächt, um das vom Bogensieb 5 kommenden Schwallwasser sowie an den Wänden herablaufende Kondenswasser zu entfernen.

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Ferner ist ein Klappenventil 19 vorgesehen, mit dessen Hilfe das Granulat bei Störungen aus dem normalen Umlauf nach aussen abgeleitet werden kann. Das Klappenventil 19 bildet im Normalbetrieb einen Teil des Schurrenbodens .

Die vorliegende Erfindung schafft ein einfaches und betriebssicheres Verfahren zum kontinuierlichen, schnellen und wirksamen Trocknen und Absieben eines Kunststoff-Granulats. Die erfindungsgemässe Vorrichtung enthält, bis auf das Luftgebläse und das Trommelsieb, keine bewegten Teile. Der Energiebedarf je Tonne getrocknetes und abgesiebtes Produkt ist bei der erfindungsgemassen Vorrichtung ausserordentlich niedrig.

Claims (6)

1. PATENTANSPRÜCHE

   Verfahren zum Absieben und Trocknen von durch Nassgranulierung erzeugtem Kunststoffgranulat, dadurch gekennzeichnet, dass man das Granulat zusammen mit dem Wasser kontinuierlich einem Bogensieb zuführt, dessen Rückhalt in einer Wirbelschicht einer Nachbehandlung unterzieht und anschliessend auf die gewünschte Korngrösse oder die gewünschten Korngrössen absiebt.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die grossen Agglomerate vor dem Bogensieb auf einem Sieb von dem in nassem Zustand extrudierten Granulat getrennt werden.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Trocknung in der Wirbelschicht im wesentlichen mit Hilfe der Eigenwärme des Granulats durchgeführt wird.

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4. 4. Verfahren nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Beschleunigung des Trockenvorgangs vorerhitzte Aufwirbeiungsluft durch das Wirbelbett geblasen wird.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchgang des Bogensiebs auf einem zweiten Bogensieb von den Feinstteilen des Granulats befreit wird.
6. 6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-5, gekennzeichnet durch ein erstes Sieb (2), dessen Austrag für den Siebdurchgang an die Aufgabevorrichtung (4) eines Bogensiebs (5) angeschlossen ist, durch ein Bogensieb (5), dessen Austrag für den Siebdurchgang mit einem zweiten .Bogensieb (17) verbunden ist und dessen Austrag (18) für den Siebrückhalt in einem Wirbelschichttrockner (6) endet, an dessen der Überlauf (14) des Wirbelschichttrockners in ein drehbares mit einer oder mehreren Siebdecken versehenes Trommelsieb (16) angeschlossen ist.

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