[go: up one dir, main page]

RU2750253C1 - Устройство для кристаллизации полимерных материалов - Google Patents

Устройство для кристаллизации полимерных материалов Download PDF

Info

Publication number
RU2750253C1
RU2750253C1 RU2020137171A RU2020137171A RU2750253C1 RU 2750253 C1 RU2750253 C1 RU 2750253C1 RU 2020137171 A RU2020137171 A RU 2020137171A RU 2020137171 A RU2020137171 A RU 2020137171A RU 2750253 C1 RU2750253 C1 RU 2750253C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
core
crystallization
case
screw conveyor
pet material
Prior art date
Application number
RU2020137171A
Other languages
English (en)
Inventor
Герман Гаджиахмедович Рамалданов
Николай Юрьевич Ткаченко
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью Научно Исследовательская Компания «ПОФ ПЛЮС»
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью Научно Исследовательская Компания «ПОФ ПЛЮС» filed Critical Общество с ограниченной ответственностью Научно Исследовательская Компания «ПОФ ПЛЮС»
Priority to RU2020137171A priority Critical patent/RU2750253C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2750253C1 publication Critical patent/RU2750253C1/ru

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29BPREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B9/00Making granules
    • B29B9/10Making granules by moulding the material, i.e. treating it in the molten state

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Processing And Handling Of Plastics And Other Materials For Molding In General (AREA)

Abstract

Изобретение относится к полимерной промышленности, а именно к технологическому оборудованию для изготовления изделий из пластмасс. Устройство для кристаллизации полимерных материалов содержит корпус в виде вертикального цилиндрического бункера с плоской крышкой и коническим днищем, в боковой поверхности которого содержится загрузчик полимерного материала, в нижней части корпуса выполнено выходное отверстие, в центральной зоне корпуса смонтирован сердечник, который представляет собой трубу, внутри которой вращается шнековый транспортер, наружная поверхность трубы сердечника покрыта нагревательными элементами; загрузчик представляет собой шнековый транспортер с приемным бункером исходного материала, соединенный через переход с корпусом устройства; выгрузчик также представляет собой шнековый транспортер, соединенный с выходным фланцем конического днища корпуса устройства; корпус устройства покрыт слоем теплоизоляционного материала. Технический результат изобретения - упрощение конструкции установки кристаллизации, отказ от дополнительного оборудования, обеспечивающего разогрев воздуха (агента переноса тепла) и расположенного вне корпуса устройства; увеличение энергоэффективности всего устройства кристаллизации; снижение нагрузки на узлы, обеспечивающие перемешивание ПЭТ-материала в процессе кристаллизации, увеличение надежности и безотказности работы базовых элементов устройства; обеспечение возможности работы не только с гранулированным составом аморфного ПЭТ-материала, но и различными составами, характеризующимися разной степенью «запыленности». 3 ил.

Description

Область техники
Изобретение относится к полимерной промышленности, а именно к технологическому оборудованию для изготовления изделий из пластмасс.
Уровень техники
Известно устройство для кристаллизации полимерных частиц (патент РФ на изобретение №2685299, опубл. 17.04.2019), включающее формовочное устройство для формования расплавленного полимера в камере быстрого охлаждения, устройство для удаления охлаждающей жидкости, решетчатый уловитель, кристаллизатор, пневматическую систему транспортировки с инертным газом, реактор твердофазной поликонденсации SSP.
Известен аппарат для кристаллизации полимерных частиц (патент РФ на изобретение №2446944, опубл. 10.04.2012), включающий формовочное устройство для получения расплавленного полимера в камере резкого охлаждения с впускным отверстием для охлаждающей жидкости для резкого охлаждения упомянутого расплавленного полимера в охлаждающей жидкости для получения твердого полимера. Также аппарат содержит устройство удаления охлаждающей жидкости, находящееся в сообщении через текучую среду с камерой резкого охлаждения, для удаления существенного количества. Аппарат включает канал для транспортирования твердого полимера из устройства удаления охлаждающей жидкости в обогревающей жидкости в стояк с восходящим потоком. При этом стояк с восходящим потоком предназначен для подъема твердого полимера и обогревающей жидкости вверх системы реактора твердофазной полимеризации.
Общим недостатком данных устройств является их конструктивная сложность.
Наиболее близкими по технической сущности и достигаемому техническому результату являются кристаллизаторы фирмы «SHINI», которая имеет линейку кристаллизаторов разной производительности (страницы в интернете: http://shini-tw.ru/products_PET_Crystallizers-SCR.html и http://east-plast.ru/catalogue/shnekoviy-kristallizator-pet-scr).
Корпус кристаллизатора представляет собой вертикальный бункер-накопитель. Внутри расположена вертикальная лопастная мешалка с верхним приводом.
Температурный режим, необходимый для перехода структуры ПЭТ-гранулята из аморфного в кристаллизованное состояние поддерживается подачей горячего воздуха в нижнюю часть и отведением его в верхней.
В нижней части бункера-накопителя расположена опорная решетка с перфорацией для прохождения горячего воздуха сквозь толщу материала.
Поступление аморфного ПЭТ-гранулята производится сверху, а отведение кристаллизованного - снизу.
Данная конструкция и технология поддержания температурного режима имеет множество недостатков. В известных кристаллизаторах отдельно нагревается воздух (азот) и подается в кристаллизатор снизу и отводится сверху, для этого в их конструкции присутствует дополнительное оборудование: циклон, фильтр и др., обеспечивающие циклическое движение воздуха (азота). Такое конструктивное решение усложняет эксплуатацию и обслуживание кристаллизатора, снижает его надежность и ремонтопригодность.
Главным недостатком данной конструкции является большая энергоемкость, обусловленная потерями тепла при непрерывной подаче и отведении горячего воздуха, а также наличием значительных энергозатрат на перемешивание всей толщи материала одномоментно.
Раскрытие изобретения
Задачей настоящего изобретения является создание устройства для кристаллизации полимерных материалов периодического действия, обеспечивающего снижение энергозатрат, кристаллизацию дробленного ПЭТ-материала, простоту в обслуживании.
Технический результат:
1) Снижение энергозатрат на кг готовой продукции;
2) Снижение нагрузки на основной привод;
3) Упрощение процесса обслуживания устройства;
4) Повышение технологичности устройства за счет отказа от дополнительного внешнего оборудования, необходимого для поддержания температурного режима;
5) Повышение КПД устройства для кристаллизации полимерных материалов.
Указанный технический результат достигается тем, что устройство для кристаллизации полимерных материалов содержит корпус в виде вертикального цилиндрического бункера с плоской крышкой и коническим днищем, в боковой поверхности которого содержится загрузчик полимерного материала, в нижней части корпуса выполнено выходное отверстие, в центральной зоне корпуса смонтировано устройство (далее сердечник), который представляет собой трубу, внутри которой вращается шнековый транспортер, наружная поверхность трубы сердечника покрыта нагревательными элементами; загрузчик представляет собой шнековый транспортер с приемным бункером исходного материала, соединенный через переход с корпусом устройства; выгрузчик также представляет собой шнековый транспортер, соединенный с выходным фланцем конического днища корпуса устройства; корпус устройства покрыт слоем теплоизоляционного материала.
Указанный технический результат достигается за счет использования такой конструкции устройства, которая включает в себя: бункер-накопитель, внутри которого расположен сердечник, совмещающий в себе функцию вертикального перемещения и одновременного нагревания ПЭТ-материала; загрузочного дозирующего устройства; устройства выгрузки.
Согласно изобретению, разогрев ПЭТ-материала производится внутри сердечника, при непрерывном перемешивании. Передача тепла от нагревательного элемента через трубу сердечника передается ПЭТ-материалу прямым контактом, а не через предварительно разогретый поток воздуха.
Достижение технического результата обеспечивается за счет использования специальной конструкции сердечника и конструктивного исполнения его греющей поверхности:
- увеличение КПД технологической линии обеспечивается за счет большей эффективности переноса тепла к аморфному ПЭТ-материалу без посредничества промежуточного агента - воздуха;
- снижается количество тепловых потерь за счет отказа от выносного нагревательного элемента и его обустройства вне бункера-накопителя;
- уменьшается нагрузка на привод перемешивающего устройства в связи с тем, что интенсивное перемешивание требуется только в зоне непосредственного контакта греющей поверхности с аморфным ПЭТ-материалом;
- повышается технологичность устройства для кристаллизации за счет объединения нескольких функций в одном корпусе.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1-2 представлена конструктивная схема устройства для кристаллизации полимерных материалов.
На фиг. 3 представлена схема сердечника устройства для кристаллизации поли мерных материалов.
На фигурах приняты следующие обозначения: корпус - 1, сердечник - 2, загрузчик - 3, выгрузчик - 4, цилиндрическая обечайка - 5, коническое днище - 6, кожух сердечника - 7, крышка - 8, боковой переход днища - 9, выходной фланец - 10, слой теплоизоляции - 11, труба сердечника - 12, нагревательные элементы - 13, шнек сердечника - 14, привод сердечника - 15, отверстия - 16, юбка сердечника - 17, опорный фланец - 18.
Осуществление изобретения
Корпус 1 устройства для кристаллизации полимерных расплавов представляет собой бункер-накопитель в виде цилиндрической обечайки 5 на вертикальных опорах, нижняя часть которой переходит в коническое днище 6 с боковым переходом днища 9 для загрузки аморфного ПЭТ-материала, и центральным отверстием с выходным фланцем 10 для выгрузки кристаллизованного ПЭТ-материала.
Верхняя часть корпуса 1 имеет крышку 8. Плоская крышка 8 корпуса является одновременно удобной площадкой обслуживания привода 15 шнека 14 сердечника. Также в крышке 8 обустроены отверстия для выхода газов и паров, возникающих при разогреве холодного ПЭТ-материала и в процессе кристаллизации.
Внутри обечайки 5 корпуса 1 устройства расположен сердечник 2. Сердечник 2 с нагревательными элементами 13 монтируется (устанавливается) внутри кожуха 7 сердечника. Наличие кожуха обеспечивает защиту от прямого контакта нагревательных элементов 13 и ПЭТ-материала во избежание его налипания и комкования.
Сердечник 2 представляет собой вертикальный шнековый транспортер с верхним приводом 15, наружная поверхность которого покрыта нагревательными элементами 13. В свою очередь, шнековый транспортер состоит из трубы 12 сердечника, внутри которой расположен шнек 14 сердечника. В верхней части трубы 12 сердечника расположены отверстия 16. В нижней части сердечника 2 производится забор (захват) ПЭТ-материала путем непрерывного вращения винтового шнека 14. На трубе 12 сердечника 2 расположен опорный фланец 18 крепления к кожуху 7 сердечника, воспринимающий всю осевую нагрузку от вертикального перемещения ПЭТ-материала.
Наружная поверхность трубы 12 сердечника 2 покрыта нагревательными элементами 13. Таким образом, труба 12 сердечника 2 является одновременно каналом вертикального перемещения ПЭТ-материала и поверхностью теплопередачи.
В верхней части сердечника, под отверстиями 16 выгрузки из его трубы 12 разогретого ПЭТ-материала, расположена юбка сердечника 17, по которой сырье скатывается к периферии бункера-накопителя под действием центробежной силы и гравитации.
Дозированная подача аморфного сырья производится через переход 9 в нижней части конического днища 6, в непосредственной близости от «забора» (захвата) порции ПЭТ-материала винтовым шнеком, непрерывно вращающимся внутри трубы сердечника 12.
Шнек 14 сердечника за счет вертикального подъема ПЭТ-материала воспринимает осевую нагрузку, работающую на растяжение, что более технологично в отличие от изгибающего момента, возникающего при работе лопастной мешалки.
Оси привода сердечника 15 и ось трубы сердечника 12 совпадают, обеспечивая простоту и надежность передачи крутящего момента.
Устройство дозированной подачи аморфного ПЭТ-материала в корпус 1 устройства (далее загрузчик 3) представляет собой шнековую пару, аналогичную шнеку сердечника 14, но меньшего сечения, расположенную под углом.
Все опорные конструкции кожуха 7 сердечника, для его установки, выполнены таким образом, чтобы исключить наличие застойных зон при перемещении ПЭТ-материала внутри корпуса кристаллизатора 1.
В нижней части конического днища 6, под зоной захвата сырья шнеком сердечника 14, расположен штуцер выгрузки кристаллизованного гранулята с выходным фланцем 10. Выгрузка из устройства для кристаллизации производится аналогично загрузке - шнековым винтом выгрузчика 4. Отличием является их сечение. Дозирование, добавление аморфного сырья, к уже частично кристаллизованному и находящемуся внутри корпуса 1 устройства, производится непрерывно. В то время, как выгрузка кристаллизованного ПЭТ-материала при периодическом опорожнении корпуса 1 устройства должна производиться с высокой производительностью, обеспечив тем самым минимальный «простой» оборудования. Производительность выгрузчика 4 предполагает приближение к производительности вертикального перемещения ПЭТ-материала сердечником 2.
Вся наружная поверхность корпуса 1 устройства покрыта слоем теплоизоляции 11, обеспечивающим сохранение температурного режима.
Устройство для кристаллизации полимерных материалов работает следующим образом.
Аморфный ПЭТ-материал путем дозированной подачи шнековым загрузчиком 3 подается в нижнюю часть корпуса 1 через боковой переход днища 9, расположенный в коническом днище 6. Внутри корпуса 1 обязательно наличие определенного уровня уже кристаллизованного материала.
Загрузка аморфного сырья производится в непосредственной близости от нижней части сердечника 2, где вновь поступающий материал захватывается (увлекается) подвижным слоем уже частично кристаллизованного ПЭТ-материала. Подвижность (текучесть) слоя обеспечивается непрерывным захватом шнеком 14 сердечника порций ПЭТ-материала из нижней части корпуса 1 и его вертикальным перемещением внутри трубы 12 сердечника с последующим выбросом через отверстия 16. Равномерное распределение ПЭТ-материала от центра к периферии корпуса 1 происходит под действием центробежной силы и юбки 17 сердечника.
Таким образом, перемешивание всей массы ПЭТ-материала производится непрерывным вертикальным перемещением внутри сердечника 2 и последующим падением внутри корпуса 1 под действием силы тяжести (гравитации).
Перемещаясь по вертикали смесь аморфного ПЭТ-материала с частично кристаллизованным нагревается от трубы сердечника 12 на наружную поверхность которого закреплены нагревательные элементы 13.
Непрерывное вращение шнека 14 сердечника внутри трубы 12 сердечника обеспечивает равномерное перемешивание и исключает налипание и комкование ПЭТ-материала в процессе кристаллизации.
При заполнении корпуса 1 устройства заданным объемом ПЭТ-материала работа сердечника 2 (вертикальное перемещение и разогрев ПЭТ-материала) продолжается на протяжении времени, предусмотренного технологическим процессом и необходимого для полной кристаллизации исходного сырья.
При достижении выдержки по времени, определяемой технологией, производится остановка привода 15 сердечника и включение в работу выгрузчика 4. Технология кристаллизации ПЭТ-материала предусматривает наличие остатка кристаллизованного материала внутри корпуса 1, поэтому выгрузка производится до достижения регламентированного остаточного уровня, необходимого для безаварийного запуска процесса кристаллизации при следующем запуске цикла.
Следующий цикл работы устройства для кристаллизации полимерных материалов начинается с запуска работы сердечника 2, и только потом загрузчика 3.
Отличительные признаки
Заявленное устройство для кристаллизации полимерных материалов отличается от известных устройств тем, что имеет такую конструкцию, в составе которой есть сердечник 2, выполняющий две главные функции любого кристаллизатора одновременно, а именно перемешивание и нагрев.
Отличительной особенность работы сердечника 2 от вертикальной лопастной мешалки является непрерывный захват и вертикальное перемещение части материала, а не одновременное перемешивание всего объема с образованием горизонтального расслоения по стадиям кристаллизации. Как следствие, значительно снижается нагрузка на привод.
Кроме вышесказанного, отличительной особенностью устройства является упрощение конструкции, отсутствие внешних дополнительных устройств, обеспечивающих разогрев агента переноса тепла (воздуха) к аморфному ПЭТ-материалу, его рециркуляцию и промежуточную сепарацию твердых выносимых частиц под действием его потока. Это сделало возможным значительно сократить не только площадь, занимаемую технологическим оборудованием, но и тепловые потери.
Таким образом, главными преимуществами нового устройства для кристаллизации полимерных материалов является значительное снижение энергозатрат на процесс кристаллизации, увеличение надежности и ресурса привода перемешивающего устройства, отказ от дополнительного оборудования, необходимого для рециркуляции агента переноса тепла - воздуха.
Также отличительной особенностью устройства для кристаллизации является отсутствие опорной решетки для удержания гранул и прохождения теплового агента (воздуха), что дало возможность работы с ПЭТ-материалом различного состава и запыленности, без использования дополнительных мероприятий по предотвращению уноса мелких частиц и пыли вместе с воздухом, дополнительно увеличив полезный объем загрузки устройства кристаллизации.
При использовании новой конструкции устройства для кристаллизации полностью исключается зависимость всего технологического процесса от необходимости контроля гранулометрического состава исходного аморфного сырья.
Сопоставительный анализ заявляемого изобретения показал, что совокупность существенных признаков заявленного устройства, не известна из уровня техники и значит, соответствует условию патентоспособности «Новизна».
В уровне техники не было выявлено признаков, совпадающих с отличительными признаками заявленного изобретения и влияющих на достижение заявленного технического результата, поэтому заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности «Изобретательский уровень».
Приведенные сведения подтверждают возможность применения заявляемого устройства в полимерной промышленности, и поэтому соответствует условию патентоспособности «Промышленная применимость».

Claims (1)

  1. Устройство для кристаллизации полимерных материалов, содержащее корпус в виде вертикального цилиндрического бункера с плоской крышкой и коническим днищем, в боковой поверхности которого содержится загрузчик полимерного материала, в нижней части корпуса выполнено выходное отверстие, в центральной зоне корпуса смонтирован сердечник, который представляет собой трубу, внутри которой вращается шнековый транспортер, наружная поверхность трубы сердечника покрыта нагревательными элементами; загрузчик представляет собой шнековый транспортёр с приёмным бункером исходного материала, соединенный через переход с корпусом устройства; выгрузчик также представляет собой шнековый транспортёр, соединенный с выходным фланцем конического днища корпуса устройства; корпус устройства покрыт слоем теплоизоляционного материала.
RU2020137171A 2020-11-12 2020-11-12 Устройство для кристаллизации полимерных материалов RU2750253C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020137171A RU2750253C1 (ru) 2020-11-12 2020-11-12 Устройство для кристаллизации полимерных материалов

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020137171A RU2750253C1 (ru) 2020-11-12 2020-11-12 Устройство для кристаллизации полимерных материалов

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2750253C1 true RU2750253C1 (ru) 2021-06-24

Family

ID=76504773

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020137171A RU2750253C1 (ru) 2020-11-12 2020-11-12 Устройство для кристаллизации полимерных материалов

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2750253C1 (ru)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU115134A1 (ru) * 1955-09-09 1957-11-30 К.И. Антонов Способ гранул ции пластмасс (типа полиэтилена) и шнекмашина дл осуществлени способа
RU2264418C2 (ru) * 2001-05-23 2005-11-20 А Сан Кемикалз Ко., Лтд. Гранулы из вспененного несшитого полипропилена, имеющие низкую температуру плавления, способ и устройство для их получения
RU2379179C2 (ru) * 2005-03-17 2010-01-20 Зульцер Хемтех Аг Способ непрерывного производства способного расширяться пластмассового гранулята
US20150021807A1 (en) * 2005-11-28 2015-01-22 Gala Industries, Inc. Apparatus and method for controlled pelletization processing
EP2712881B1 (de) * 2012-09-26 2015-05-20 Bühler Thermal Processes AG Verfahren und Vorrichtung zur Direktkristallisation von Polymeren unter Inertgas
RU2685299C1 (ru) * 2016-06-21 2019-04-17 Юоп Ллк Способ и устройство для кристаллизации и повышения молекулярной массы полимерных частиц

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU115134A1 (ru) * 1955-09-09 1957-11-30 К.И. Антонов Способ гранул ции пластмасс (типа полиэтилена) и шнекмашина дл осуществлени способа
RU2264418C2 (ru) * 2001-05-23 2005-11-20 А Сан Кемикалз Ко., Лтд. Гранулы из вспененного несшитого полипропилена, имеющие низкую температуру плавления, способ и устройство для их получения
RU2379179C2 (ru) * 2005-03-17 2010-01-20 Зульцер Хемтех Аг Способ непрерывного производства способного расширяться пластмассового гранулята
US20150021807A1 (en) * 2005-11-28 2015-01-22 Gala Industries, Inc. Apparatus and method for controlled pelletization processing
EP2712881B1 (de) * 2012-09-26 2015-05-20 Bühler Thermal Processes AG Verfahren und Vorrichtung zur Direktkristallisation von Polymeren unter Inertgas
RU2685299C1 (ru) * 2016-06-21 2019-04-17 Юоп Ллк Способ и устройство для кристаллизации и повышения молекулярной массы полимерных частиц

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4944247B2 (ja) プラスチックス材料を処理する方法及び装置
KR101475549B1 (ko) 고점도 폴리에스테르 용융물로부터 저 가수분해 폴리에스테르 과립의 제조 방법 및 폴리에스테르 과립의 제조 장치
FI72501C (fi) Fluidisering av ett glasmaengmaterial.
CN101443103B (zh) 固相中聚合物连续聚合的方法和设备
RU2762953C2 (ru) Охлаждение сыпучего материала
EP1273412A1 (en) Process and apparatus for the production of filled thermoplastic polymers
RU2748939C1 (ru) Способ и устройство для кристаллизации и повышения молекулярной массы полимерных частиц
RU2750253C1 (ru) Устройство для кристаллизации полимерных материалов
FI81328B (fi) Foerfarande foer att foerbaettra chargeringen av smaeltkammaren i en smaeltugn av kupolugnstyp foer framstaellning av bergsfiberull.
RU2397993C2 (ru) Способ термической обработки полиэфирных гранул для получения частичной кристаллизации
CN100443525C (zh) 通过固相聚合增加聚酯材料的特性粘度的方法及设备
CN114982986B (zh) 一种饲料颗粒生产设备及制备方法
CN110678711B (zh) 松散材料的冷却
CN101262935B (zh) 旋转加工机
CN107537434B (zh) 一种固液相反应器及使用该反应器进行固液相反应的方法
CN109435124A (zh) 一种粉体材料成型方法
CN102439060B (zh) 用于制造部分结晶的聚合物材料的方法和装置
CN107537419B (zh) 一种溢流式固液相反应器及固液反应方法
EP4127587A1 (en) Plant for the treatment and recovery of white slag resulting from steelmaking processes
RU2851459C1 (ru) Способ и технологическая линия сухой кристаллизации металлургического шлака
RU2388709C1 (ru) Установка для переработки шлакового расплава и способ переработки шлакового расплава в этой установке
CN218700426U (zh) 一种炮筒式塑料颗粒加热熔化装置
KR102843424B1 (ko) 스크류 컨베이어가 구비된 중합장치
CN119222975B (zh) 全生物降解聚酯切片的干燥方法及系统
CN216890802U (zh) 一种用于高软化点沥青规模化造粒成型的装置