Установка для регенерации волокнистых отходов термопластичных полимеров

 

1. УСТАНОВКА ДЛЯ РЕГЕНЕРАЦИИ ВОЛОКНИСТЫХ ОТХОДОВ ТЕРМОПЛАСТИЧНЫХ ПОЛИМЕРОВ, содержащая камеру предварительной термообработки , сообщенную с ней камеру плавления с перфорированной вставкой, подающий элемент, систему обогрева и узел подачи инертного газообразного теплоносителя, отличающаяся тем, ч-то, с целью повышения качества конечного продукта за счет обеспечения температурно-временных параметров процесса предварительной обработки отходов, камера предварительной обработки выполнена в виде горизонтально расположенной трубы, а подающий элемент - в виде размещенного в камере предварительной обработки перфорированного транспортера, конец которого расположен над центральной зоной камеры плавления. 2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, @ что узел подачи инертного газообразного теплоносителя расположен в верхней части трубы и смещен к камере плавления.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК...SU„„1140972. Ey

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H A BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ родо. анный оо

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3626459/23-05 (22) 22.07. 83 (46) 23.02.85. Бюл. ¹ 7 (72) В. Н. Тамазина, Ю. Г. Рыжков, А. И. Озерова, Г. Л. Алексеева, Г. В. Плешанова и Е. Г. Яковлев (71) Курский политехнический институт и Курское производственное объединение

«Химволокно» (53) 678.055 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 483270, кл. В 29 В 3/02, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР № 649588, кл. В 29 С 29/00, 1974 (прототип) . (54) (57) 1. УСТАНОВКА ДЛЯ РЕГЕНЕРАЦИИ ВОЛОКНИСТЫХ ОТХОДОВ ТЕРМОПЛАСТИЧНЫХ ПОЛИМЕРОВ, содержа4(ю В 29 В 17/00 // В 29 К 101:00 щая камеру предварительной термообработки, сообщенную с ней камеру плавления с перфорированной вставкой, подающий элемент, систему обогрева и узел подачи инертного газообразного теплоносителя, отличающаяся тем, что, с целью повышения качества конечного продукта за счет обеспечения температурно-временных параметров процесса предварительной обработки отходов, камера предварительной обработки выполнена в виде горизонтально расположенной трубы, а подающий элемент — в виде размещенного в камере предварительной обработки перфорированного транспортера, конец которого расположен над центральной зоной камеры плавления.

2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, 9 что узел подачи инертного газообразного теплоносителя расположен в верхней части Ц ф трубы и смещен к камере плавления.

1140972

Табли цp !

Полимер

Лавсан

Лавсан

130

150

180

220

250

120

130!

150

0

0 — 6,1 — 12,3 — 19,0

0

0 — 5,1

Капрон

Изобретение относится к оборудованию д. l я pop Modal!I? волокон из во !!Окнистых

Отходов термопластичных полимеров (лавсан, капрон, полипропилен и др.) и может найти 11рименение на предприятиях получения химических волокон и пластических масс с целью создания безотходной техно.1(Н! 1 И.

Известен расплавитель непрерывного действия, содержащий корпус со средствами для ввода отходов, газообразного теплоно- 1!з .сителя и вывода расплава с размещенной в .ì решеткой, причем !год решеткой установлен с возможностью вращения полый перфорированный цилиндр, а между решетКоН и перфорированныл! цилиндром с заза ром к последнему размещен склиз (1).

Недостатком данной установки является зна-1итель!!ая термическая и термоокислительная деструкция перерабатываемых полимеров из-за контакта расплава с обогреваемыми поверхностями, что не позволяет полу- 20 игь полимер с волокнооб?разуюц1ими свой.. гвами.

11аиболее олизкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является установка для регенерации

Iio1I?êHHoIIIõ отходов термопластичных полил!! ров, содержащая камеру предварительной

iñ .1?м 05paît? I ки. сообщенную с ней камеру

H. aI!.IåêItÿ с перфорированной вставкой, подаюпгий элемент, систему отогрева и узел ю, !а ч и -i il

011Т!.Л Я

II;,0oга1ком известной установки является и;?, что в вертикальном конусообразном б?у1.:. ; ре предварительной термообработки вы.,е1?жи!?а !ие температурно-временных параис,:оь за гг?уднено, продвижение волокнис35 гой:".ассы осуществляется самог1роизвольно, .вследствие чего отдельные пучки воло!?я;-:етых отходов продвигаются нерав,!омер110, могут зависать и подвергаться тор !Ооб(?Нб(?тке В условиях, значительно

01лич!1 1011 !и.<ся От заданных Оптимальных !

1аРал!ЕТГСВ Кан па ВРЕМЕНИ, таК И ПО тЕМ-!

?ератуое, вследствие чего получение полиэф,:!ров и полиамидов требуемого качества

3 " т,".",,", Не и о . 45 (1е1ь!О !зобретеHHB является повышение качества конечного продукта за счет обеспечс!щя температурно-временных парамет!

11?Оц сс а пре ?варительной ОбрабОтки отходов. 50

Поставленная цель достигается тем, что в устаногке для регенерации волокнистых отходов термопластичных полимеров, со-. держа;цей камеру предварительной термообработки, сообщенную с ней кал!еру плав.. ;.Иия с перфооированной вставкой, подаю-!!и!й элемент, систему обогрева и узел пода-!и инертного газообразного теплоносителя, камера предварительной обработки выполнены в виде горизонтально расположенной трубы, а подающий элемент — в виде размещенного в камере предварительной обработки перфорированного транспортера, конец которого расположен над центральной зоной камеры плавления.

Кроме того, узел подачи инертного газообразного теплоносителя расположен в верхней части трубы и смещен к камере плавления.

О1 x0abI волокна содержат 4,6 — 4,8 p влаги и до 1% замасливателей. Для получения качественного полимера неооходи <о в процессе переработки повысить молекулярную массу, т. е. реализовать реакции твердофазной дополиконденсации (лавсан) или дополимеризации (капрон), которые протекают наиболее интенсивно при температуре, близкой к температуре плавления полимера (для лавсана порядка 240 С, для капрона 190 С). Таким образом, длч повышения качества полимеров, получаемых из волокнистых отходов лавсана и капрона, температура в зоне загрузки для лавсана не должна превышать 160 С, а для капрона

130 —,140 С, затем по мере удаления влаги замасливателей волокно транспортируется в следующие зоны камеры предварительной термообработки, в которых температура постепенно повышается по мере приближения к переходнику. В зоне перехода в камеру плавления температура поддерживается максимальной для реализации твердофазной дополиконденсации или дополимеризации, приводящей к резкому возрастанию молекулярной массы, а следовательно, и к повышению качества полимера. Характер изменения молекулярной массы волокнистых отходов при различных температурных режимах в течение 15 мин в зоне загрузки и в зоне переходника приведен в табл. 1 и 2.

Температура Изменение термообработки, вязкости, %

ОС

1140972

Таблица 2

Температура термообработки, ОС

Изменение вязкости, %

Полимер

200 — 210

220--230

240 †2

260--270

220

+ 9

+ 14

-0 23 — 8

+4Л,5

+12 — 3 — l8

Лавсан

Капрон

На чертеже изображена схема установки.

Установка содержит камеру 1 предварительной термообработки, сообщенную с ней камеру 2 плавления с перфорированной вставкой 3 для равномерного распределения нагретого в системе 4 обогрева, инертного газа, например азота. К перфорированной вставке 3 - наружной стороны прикреплены горизонтальныс перегородки 5 для разделения пространс-;ва между камерой 2 плавления и перфорированной вставкой 3 на секции 6, сообщенные посредством штуцеров 7 с системой 4 обогрева.

Камера предварительной обработки выполнена в виде горизонтально расположенной трубы, в которой установлен подающий элемент, выполненный в виде перфорированного транспортера H. конец которого расположен над центральной зоной камеры 2 плавления.

Узел 9 подачи инертного газообразного теплоносителя расположен в верхней части камеры 1 предварительной обработки и смещен к камере 2 плавления.

В нижней части камеры 2 плавления размещен разгрузочный шнек 10 (или плавильная чаша с дозирующим насосным блоком) .

Камера 1 предварительной термообработки выполнена с загрузочным отверстием 11.

Установка рабо1ает следующим образом.

Перед началом процесса регенерации отходов включается система 4 обогрева установки (электропечь). При достижении заданных температур в камере предварительной термообработки и камере 2 плавления начинается загрузка установки через загрузочное отверстие 11. Поступающий в камеру 1 предварительной термообработки волокнистый материал подвергается ооработке горячим инертным газом и сушится. В случае

4 переработки замасленного волокна здесь происходит удаление основной части замасливателя. Благодаря наличию в камере 1 перфорированного транспортера 8 с возможностью регулирования скорости его

5 движения волокнистая масса не зависает и продвигается с определенной скоростью, при этом подвергается термообработке в заданном температурном и временном режиме.

С перфорированного транспортера 8 волок-! и нистая масса попадает в камеру 2 плавления.

Поступление нагретого газа в камеру 1 предварительной термообработки через узел 9 подачи инертного газообразного теплоносителя обеспечивает равномерную подачу инертного газа и не нарушает равномерного

15 распределения волокнистои массы на транспортере 8. Смещение узла 9 подачи инертного газообразного теплоносителя к камере 2 плавления позволяет регулировать параметры термообработки, обеспечивая более высокую температуру при подаче волокнистой массы в камеру 2 плавления.

Для поддержания требуемой минимальной температуры при загрузке материала и максимальной температуры при подаче

25 материала в камер 2 плавления желательно принять соотношение длины камеры 1 к ее диаметру равным шести, которое обеспечи вает необходимый перепад температур, а именно 70 — 80 С, при температуре подаваемого газа 310 С и минимальном его расЗп ходе.

Рабочая длина камеры рассматривается на участке между продольной осью загрузочного отверстия 11 и продольной осью камеры 2 плавления.

Повышение молекулярной массы материЗ5 ала возможно только при температуре в зоне загрузочного отверстия 11 для лавсана не более 150 — 160 С и температуре в зоне перехода в камеру 2 плавления не более 240—

250 С, а для капрона — при температуре

4О в зоне загрузочного отверстия 11 130— !

40 С и в зоне перехода в камеру 2 190 С.

Повышение температуры при загрузке и риводит к резкой деструкции полимеров, а повышение температуры при подаче в камеру 2 приводит к залипанию рабочих орга45 нов установки, плавлению полимера и его деструкции.

Изменение соотношения размеров камеры 1 предварительной термообработки приводит к нарушению требуемого температур- .

5О ного режима и качество полимера снижается.

Данные представлены в табл. 3.

1140972

Таблица 3

Отношение

Полимер

Температура в зоне загрузки, С

Количество

Температура в зоне длины камеры предварительной термообработки к диаметру полимера (изменение молекулярной массы) переходника, ОС

140-150

240

7:1

+21,3

+23,!

+8,2

Лавсан

6:1

160-170

180-190

200-210

220-230

110-120

130-140

140-150

160-170

170-180

240

?40

5,5: 1

5:1

240

-3,5

4:1

240

-5,6

7:1

190

Капрон

+9, 6:1

190

+10, 3

1 90

5,5:1

+5,2

190

5:1

-3,2

4:1

190

-6,!

Качество полимера оценивать по величине молек,— лярной массы: чем выше молскулярная масса, тем выше качество.

Время термообработки 15 мин.

Характеристика исходного волокна: содержание влаги 0,8%, содержание замасливателя 0,8/, удельная вязкость 0,5х-ного раствора лавсана в трикрезоле 0,27, относительная вязкость

0,5х-ного раствора капрона в серной кислоте 2,09.

Для лавсана температура подаваемого азота 310 С при минимальном расходе, для капрона — 260 C при минимальном расходе.

Примечание:

Составитель М. Фитисова

Редактор Л. Гратилло Техред И. Верес

Заказ 391/15 Тираж 645 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

В камере 2 плавления подача инертного газа осуществляется тангенциально в одну или несколько секций 6, что дает возможность регулировать распределение горячего инертного газа по высоте камеры 2 плавления. Стенки камеры 2 обогреваются посредством органического теплоносителя, поступающего и выходящего через штуцеры 7, и исключают теплопотери инертного газа.

В нижней части камеры 2 разгрузочный шнек 10 выполняется коротким и рассчитывается так, чтобы с максимальной скоростью удалить расплав, поступающий из камеры 2 плавления, и создать необходимый подпор для подачи полимера на формование.

В целом конструкция обеспечивает продвижение волокнистой массы в камере тер35 мообработки с заданной скоростью, зависание пучков волокнистых отходов полностью исключается, в результате чего весь объем волокнистой массы подвергается термообработке в идентичных оптимальных условиях ..как по времени., так и по температуре, что позволяет получать из волокнистых отходов лавсана и капрона качественные волокнообразующие полимеры с повышенной молекулярной массой.

45 Использование предлагаемого изобретения позволит регенерировать и синтезировать полимеры с повышенной молекулярной массой из форполимеров (низкомолекулярных полимеров) путем осуществления дополиконденсации или дополимеризации в твердой фазе.