Способ регулирования процесса гомогенизации гранулированного полимерного материала

 

Изобретение касается промышленного производства пластмасс и может быть использовано при гомогенизации сыпучих гранулированных полимерных материалов, например полиэтилена, полипропилена, полистирола. Цель изобретения - получение продукта заданной гомогенности. Сущность изобретения состоит в том, что задают время гомогенизации, одновременно измеряют показатели текучести расплава /ПТР/ и массу загруженного гранулята. После каждого измерения определяют методом линеаризации ПТР каждого горизонтального расположенного слоя весом 1 т. Последовательно определенное число раз рассчитывают ПТР каждого слоя пропорционально предыдущим ПТР данного и нижележащего слоев. На основании последнего расчета ПТР определяют ожидаемый разброс ПТР гранулята во всем смесителе. Сравнивают заданное и ожидаемое значения разброса ПТР, прекращают загрузку при большем значении последнего. Проводят гомогенизацию при заданном времени гомогенизации или измеряют на стадии загрузки одновременно с ПТР массу загруженного гранулята. После полной загрузки определяют методом линеаризации ПТР каждого горизонтального слоя гранулята весом 1т. Рассчитывают последовательно для каждого промежутка времени Τ=1/G, соответствующего перемещению 1т гранулята через вертикальную трубу с заданной скоростью G, т/ч, ПТР каждого слоя пропорционально ПТР данного и нижележащего слоев. Определяют для того же промежутка времени разброс ПТР всего гранулята. Определяют суммарное значение всех промежутков времени при достижении требуемого разброса ПТР. Проводят гомогенизацию в течение полученного значения времени. 1 ил., 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3;;Е123М3

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АBTOPCHOMY СВИДЕТЕПЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 3999459/23-05, 3999460/23-05 (22) 19. 11. 85 (46) 07.05. 89. Бюл. У 17 (71) Производственное объединение

II

"Ставропольполимер и Грозненский филиал Охтинского научно-производственного объединения "Пластполимер" (72) В.В.Зеленцов, А.X.Îëåéíèêîâ, В.Н.Косенков, Ю,Н.Колесников, А.И.Гермашев, А.М.Ольховатов, Н.В.Крупина, Л,И.Шестак, В.С.Василенко, Н.Ф.Жигайло и P.Ê.Ôàñàõîâ (53) 539.215.7.02(088.8) (56) Макаров Ю.И. Аппараты для смешения сыпучих материалов. — М.: Машиностроение, 1973, с. 51-55.

Авторское свидетельство СССР

М 812331, кл. В 01 F 13/02, 1981. (54) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА

ГОМОГЕНИЗАЦИИ ГРАНУЛИРОВАННОГО ПОЛИМЕРНОГО МАТЕРИАЛА (57) Изобретение касается промышленного производства пластмасс и может бьггь использовано при гомогенизации сыпучих гранулированных полимерных материалов, например полиэтилена, полипропилена, полистирола. Цель изобретения — получение продукта заданной гомогенности. Сущность изобретения состоит в том, что задают, время гомогенизации, одновременно измеряют показатели текучести расплава (ПТР) и массу загружаемого грануИзобретение относится к промьппленному производству пластмасс и может

„„SU„„1478199 д1 (50 4 G 05 D 27/00, В 01 F 13/02 лята. После каждого измерения определяют методом линеаризации ПТР каждого горизонтально расположенного слоя весом 1 т. Последовательно определенное число раз рассчитывают

ПТР каждого слоя пропорционально предыдущим ПТР данного и нижележащего слоев. На основании последнего расчета ПТР определяют ожидаемый разброс ПТР гранулята во всем смесителе.

Сравнивают заданное и ожидаемое значения разброса ПТР, прекращают загрузку при большом значении последнего. Проводят гомогениэацию при заданном времени гомогениэации или измеряют на стадии загрузки одновременно с ПТР массу загруженного гранулята. После полной загрузки определяют методом линеаризации ПТР каждого горизонтального слоя гранулята весом 1 т. Рассчитывают последовательно для каждого промежутка времени ь= 1/G, ч,соответствующего перемещению 1 т гранулята через вертикальную трубу с заданной скоростью G т/ч, ПТР каждого слоя пропорционально

ПТР данного и нижележащего слоев. Определяют для того же промежутка.времени разброс ПТР всего гранулята.

Определяют суммарное значение всех промежутков времени при достижении требуемого разброса ПТР. Проводят гомогеннзацию в течение полученного значения времени. 1 ил., 2 табл.

2 бьггь использовано при гомогениэации сыпучих гранулированных полимерных

1478199 где i — номер слоя, изменяется от

1 до И; по заданным значениям времени,7 и расходе гранулята через вертикальную

55 материалов, например полиэтилена, полипропилена, полистирола и других.

Цель изобретения — достижение заданной степени гомогенности и повышение производительности гомогени5 затора.

На, чертеже дана схема осуществления способа.

Пример 1. В пневматический циркуляционный смеситель 1 с вертикальной трубой 2, характеризующийся коэффициент смещения Ы= 0,089, загружают гранулированный полиэтилен (ПЭ). 15

Периодически определяют показатель текучести расплава (ПТР) с помощью анализатора 3 ПТР и одновременно массу загружаемого гранулята с помощью устройства 4. 20

Характеристика загружаемой смеси приведена в таблице, Данные поступают в блок 5 запоминания информации. До включения в работу расчетного устройства б вводят 25 в него расход гранулированного полиэтилена через вертикальную трубу 2, С = 28 т/ч, планируемое время гомогенизации т = 6 ч и в блок 7 сравнения заданный разброс ПТР, R = 8%. 30

Включают расчетное устройство пос" ле загрузки в смеситель 14 т гранулята.

Расчетное устройство 6 всю массу загруженного в смеситель 1 гранулята делит на М горизонтальных слоев весом по 1 т, где М численно равно весу загруженного гранулята,(M=14).

Далее расчетное устройство последовательно выполняет следующие опера- 40 ции: методом линеаризации на основании поступившей информации с ПТР загруженного гранулята рассчитывают

ПТР . каждого слоя; определяет мини(IITPìин) и максимальное (ПТР а„,) значения ПТР, измеренных при загрузке гранулята (на начало расчета ПТРм,„ = 0,17 г/10 мин, IITP „, = 0,75 г/10 мин); рассчитывает условную долю компонента гранулята с ПТР, равным ПТР „„, в i-ом слое по формуле

1g (IITP; /IITP„àêñ ) (о>

18 (ПГРмнн /ПТРмакс) трубу определяет количество гранулята К, которое должно пройти через вертикальную трубу 2, при условии, что процесс гомогенизации проводят при укаэанных значениях и G:

К =- i- G = б 28 = 168 т; имитируя процесс гомогенизации, последовательно 168 раз вычисляет значение основных долей компонента гранулята с ПТР, равным ИТР „„, в i-ом слое по рекурентной формуле

iP 1; р l+с((p(; "— p(. ), l (н! (q fJ (tl- ) (н- 3 где n — шаг расчета, изменяется от

1 до К; с(— коэффициент смешения, характеризующий конструктивные особенности смеситея, в который производится загрузка гранулята, изменяется в пределах от 0 до 0,5 и определяется опытным путем; (kl определяет ожидаемые значения ПТР . по формуле

1g ПТР— ; 1g ПТР мнн +

+ (l p ) 1g IITP K определяет ожидаемый разброс ПТР во всей смеси по формуле

ПТР макс IITP „" í

R — — — — — — — — — — — — 100 .

2 ПТРК (н (к1 где ПТР „,„,, ПТР „„„, ПТР р — соответственно минимальное, максимальное и среднее значения среди

При массе загруженного гранулята

14 т ожидаемый разброс ПТР R„=l,7%.

В блоке 7 сравнения сравниваются R„к R.

Поскольку R.„„(8, расчетное устройство

6 продолжает расчеты R „ по мере поступления новой информации о ПТР и (массе загружаемого гранулята.

При массе загруженного гранулята

41 т ожидаемое значение R1= 8,5/, что превышает заданное значение К =

= 8 . Поэтому блок 7 сравнения выдает сигнал на открытие клапана 8 и закрытие клапана 9. При этом подача гранулята в смеситель 1 прекращается и начинается подача гранулята в резервный смеситель.

Происходит сброс хранимой в блоке

5 информации и сбор информации о гра1478!99 нуляте, поступающем в резервный смеситель. Расчетное устройство 6 выключается.

Проводят процесс гомогенизации

41 т загруженного в смеситель 1 гранулята при заданном режиме, т.е. при G = 28 т/ч и Г = 6 ч.

Для осуществления процесса гомогенизации подают воздух. После окончания гомогенизации готовый продукт выгружают.

Поставленная цель достигается с высокой точностью. Разброс ПТР готового продукта превышает заданное значение на 0,5%.

Пример 2. Процесс регулирования проводят аналогично примеру однако задают разброс ПТР R = 187, Ожидаемый разброс ПТР R,= 197 достигается при массе загруженного в смеситель 1 гранулята 55 т. Проводят гомогенизацию 55 т гранулята при заданном режиме, т.е. при G = 28 т/ч и ь = 6 ч. Поставленная цель достигается с высокой точностью. Разброс ПТР готового продукта превышает заданное значение на l .

Пример 3. Процесс регулирования проводят аналогично примеру 1, однако задают разброс ПТР К = 237..

Ожидаемый разброс ПТР R,= 23,87 достигается при массе загруженного в смеситель 1 гранулята 60 т, Проводят гомогенизацию 60 т гранулята при заданном режиме, т.е. при G = 28 т/ч и = 6 ч. Поставленная цель достигается с высокой точностью. Разброс

ПТР,готового продукта превышает заданное значение на 0,8Х.

Пример 4. Процесс регулирования проводят аналогично примеру 1, однако загружают гранулированный полистирол (ПС) и задают планируемое время гомогенизации 2 = 7 ч. Ожидаемый разброс ПТР R Ä= -8,9X достигается при массе загруженного в смеситель 1 гранулята 43 т, Проводят гомогенизацию 43 т гранулята при заданном режиме, т.е. при G = 28 т/ч и = 7 ч.

Поставленная цель достигается с высокой точностью. Разброс ПТР готового продукта превышает заданное значение на 0,9Х.

Пример 5. Процесс регулирования проводят аналогично примеру 1, однако загружают гранулированный полипропилен (ПП) и задают планируемое время гомогенизации = 4 ч, 50 загрузки полиэтилена замеряют показатель текучести расплава и одновременно массу загруженного гранулята.

В результате получены следующие данные замеров:

ПТР, г/10 мин: 0,19; 0,17; 0,2;

0,24; 0,33; 0,42; 0,4; 0,38; 0,37;

0,38.

Масса, т: 1,0; 8,0; 16,0; 24,0;

1О

45 а разброс ПТР R = 1ЯЖ. Ожидаемый разброс ПТР R,= 19,4X достигается прн массе загруженного в смеситель 1 гранулята 40 т. Проводят гомогенизацию 40 т гранулята при заданном режиме, т.е. при С = 28 т/ч. Поставленная цель достигается с высокой точностью.

Разброс ПТР готового продукта превышает заданное значение на 1,4%.

Пример 6. Процесс регулирования проводят аналогично примеру 1, однако задают планируемое время гомогенизации = 7 ч, а расход гранулята через вертикальную трубу

2 равным 40 т/ч. Ожидаемый разброс

ПТР R,= 8,87. достигается при массе загруженного в смеситель 1 гранулята

46 т. Проводят гомогенизацию 46 т гранулята при заданном режиме, т ° е ° при G = 40 т/ч и ь = 7 ч. Поставленная цель достигается с высокой точностью. Разброс ПТР готового продукта превышает заданное значение на 0,87.

Пример 7. Процесс регулирования проводят аналогично примеру 1, однако задают планируемое время гомогенизации т= 7 ч в пневматическом циркуляционном смесителе 1, характеризующемся коэффициентом смешения

0,15. Ожидаемый разброс ПТР

R 9X достигается при массе загруженного в смеситель 1 гранулята

48 т., Проводят гомогенизацию 48 т гранулята при заданном режиме.,т.е, при С = 28 т/ч и = 7 ч. Поставленная цель достигается с высокой точностью. Разброс ПТР готового продукта превышает заданное значение íà IX.

Результаты расчетов примеров 1-7 приведень. в таблице, Характеристика загружаемого гранулята приведена в табл,2.

Пример 8, .В пневматический смеситель с вертикальной трубой, характеризующейся коэффициентом смешения = 0,25, загружают 72 т гранулированного полиэтилена. На стадии

1478199

Требуется провести процесс гомогениэации при расходе гранулята через вертикальную трубу G = --28 т/ч в течение такого времени, чтобы готовый продукт имел разброс ПТР 20 .

Для этого массу загруженного гранулята разделяют на М слоев каждый весом по 1 т (И=72). Затем методом линеаризации между смежными значения- 1О ми ПТР определяют ПТР каждого слоя

1 и представляют его в следующем виде:

1g ПТР;=p(," 1g ПТР „,„+ (1 д"))1д ПТР„,„,, где i — номер слоя, изменяется в пре- 5 делах от 1 до М;

ПТР„„„, ПТР „„, — соответственно минимальное и максимальное значения ПТР, измеренные при загрузке. 20 (В данном примере ПТР

0,17 г/10 мин, а ПТР„,, =

0,42 г/10 мин); р(о — условная доля компонента гра) нулята с ПТР, равным ПТР„„„

25 .в i-м слое:

1я (ПТР„./ПТР„„„ )

1g (АР„„„ /ПТР„.„)

Затем последовательно для каждого шага (n) расчета, соответствующе-.

1 1

ro промежутку времени " = <= 28 рассчитывают значения p (",.)с учетам предыдущих значений (на первом шаге, когда п=1 — на основании р(") по

1 рекурентной формуле: и) (и-т) + (((и- ) (и-с) ) где Ы вЂ” коэффициент смешения, характеризующий конструктивные особенности смесителя и изменяется в пределах от 0 до 45

0 5 — определяется опытным путем в зависимости от типа гомогенизатора. (и)

Ожидаемое значение ПТР . определяют по формуле 50

1g ПТР; = p,. 1g ПТР „„+(1-t)".)1д ПТР„„„

Затем рассчитывают разброс ПТР: (и) (и) 11ТР .„. — IITP .,100

2 ПТР,р ветственно максимальное,. минимальное и среднее значения ПТР, рассчитанные на шаге и.

На шаге и= 392 разброс ПТР R (392) равен 19,8/, что соответствует исходному требованию (R 20X).

Суммарное значение всех промежутков времени = 14 ч.

Проводят гомогенизацию в течение

14 ч.

Пример 9. Процесс загрузки проводят аналогично примеру 8, однако в пневматический смеситель загружают 72 т гранулированного полистирола. В процессе замеров получают следующие результаты:

ПТР, г/10 мин: 0,17; 0,42; 0,19;

0,40; 0,20; 0,38; 0,24; 0,37; 0,33;

0,38.

Масса, т: 1,0; 8,0; 16,0; 24,0;

32,0; 40,0; 48,0; 56,0; 64,0, 72.

Расчет времени гомогенизации, необходимого для достижения заданного разброса, проводят при расходе гранулята через вертикальную трубу

28 т/ч и =0,25. В результате расчетов требуемый разброс ПТР (1ОХ достигается на шаге n = 93 (R = 9,9X) и суммарное значение всех промежутков времени составляет n =

= 3,3 ч.

Пример 10, Процесс загрузки проводят аналогично примеру 8, однако в пневматический смеситель загружают 50 т гранулированного полипропилена и смеситель характеризуется коэффициентом смешения d = 0,15.

В процессе замеров получены следующие результаты:

ПТР, г/10 мин: 0,19; 0,17; 0,2;

0,24; 0,33; 0,42; 0,40; 0,38; 0,37;

0,38.

Масса, т: 1,0; 6,0; 10,0; 16,0;

22,0; 26,0; 32,0; 38,0; 43,0; 50,0.

В резуль)ате расчетов требуемый разброс ПТР 6 20Х достигается íà mare ц=280 (R =19,9) и суммарное (z So) значение всех промежутков времени

in — — 10 ч.

Проводят гомогениэацию.в течение

10 ч.

Формула изобретения

Способ регулирования процесса гомогенизации гранулированного полимерного материала (гранулята) в

1478199

Таблица l

Параметры спос

6 7

Вид гранулированного полимерного материала ПЭ ПЭ ПЭ ПС

Коэффициент смешения 0,089 0,089 0,089 0,089

Планируемое время гомогенизации, ч 6

Расход гранулята через вертикальную.,трубу, т/ч 28 28 28 28

Заданный разброс

ПТР, % 8 18 23 8

ПЭ ПЭ

0,089 0 15

ПП

0;89

6 6 7 4

7 7

28 40 28

)8 8 8 пневматическом циркуляционном смесителе с вертикальной трубой, включающий загрузку гранулята, его гомогенизацию,- периодическое определение

5 показателя текучести расплава и показателя гомогенности гранулята, в качестве которого используется разброс показателя текучести расплава, выгрузку готового продукта, о т л и - p ч а ю шийся тем, что, с целью достижения заданной степени гомогенности и повышения производительности гомогенизатора, задают время гомогенизации, измеряют на стадии загрузки 15 массу загружаемого грануля а одновременно с измерением показателя текучести расплава, после каждого измерения определяют методом линеаризации показатель текучести расплава каждо- 20

ro горизонтально расположенного слоя весом в 1 т, загруженного в смеситель гранулята последовательно, К = 2 G раз, что соответствует перемещению

К т загруженного гранулята через вер- 25 тикальную трубу со скоростью G т/ч, в течение заданного времени Г, рассчитывают показатель текучести расплава каждого слоя пропорционально предыдущим показателям текучести 30 расплава данного и нижележащего слоев, на основании последнего (К) расчета показателей текучести расплава определяют ожидаемый разброс показателя текучести расплава гранулята во всем смесителе, сравнивают заданное и ожидаемое значения разброса показателя текучести расплава, прекращают загрузку при большем значении последнего и проводят гомогенизацию при заданном режиме гомогениэации или проводят полную загрузку гомогенизатора, измеряя на стадии загрузки массу загружаемого гранулята одновременно с измерением показателя текучести расплава гранулята, после загрузки определяют методом линеаризации показатель текучести расплава каждого горизонтально расположенного слоя гранулята весом в l т, рассчитывают последовательно для каждого промежутка времени = 1/G, ч, соответствующего перемещению 1 т загруженного гранулята через вертикальную трубу с заданной скоростью G т/ч, показатель текучести расплава данного и нижележащего слоев и определяют для того же промежутка времени ожидаемый разброс показателя текучести расплава всего гранулята по рассчитанным показателям текучести расплава каждого слоя, определяют суммарное значение всех промежутков времени при достижении требуемого разброса показателя текучести расплава, проводят гомогенизацию в течение по« лученного значения времени.

1478199

Таблица 2

Р, Х, 1,2

1,4

l,9

2,8

3,7

5,0

5,6

5,9

5,9

5,9

6,7

6,7

7,9

8,9

Составитель И. Котельникова

Техред М. Ходанич Корректор Л. Пилипенко

Редактор О.Головач

Заказ 2363/48 Тираж 789 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина,101

1 0,19

2 0,20

3 0,17

4 0,23

5 0,25

6 0,22

7 0,23

8 0,24

9 0,20

10 0,23

11 0,25

12 0,28

13 0,25

14 0,26

15 0,23

16 0,25

17 0,27

18 0,30

19 0,32

20 . 0,27

21 О,ЗО

22 0,33

23 0,35

24 0,38

25 0,40

26 0,38

27 0,4

28 0,41

3

° °

7

12

14 1,7

16 1,8

18 2,3

20 3,3

23 4,3

25 5,7

27 6,3

30 6,5

32 6,5

34 6,4

36 7,2

39 7,2

41 8,5

43

46

48

53

57

1,7

1,8

2,3

3,3

4,3

5,7

6,3

6,5

6,5

6,4

7,2

7,2

8,5

9,1

1i,5

12,7

14,1

l6.9

19,0

1,7

1,8

1,3

3,3

4,3

5,7

6,3

6,5

6,5

6,4

7,2

7,2

8,5

9,1

11,5

12,7

14,1

16,9

19,0

21,0

23,8

3,1

3,0

3,5

4,9

6,1 2,4

7,7 3,6

8,1 4,1

8,0 4,4

8,0 4,4

7,6 4,7

8,7 5,5

8,7, 6,4 . 108,: 6,4

11,9 7,3

13,6 8,8

14,7

16,0

19,4

0,3

0,4

0,7

l,3

1,9

2,9

3,4

38

3,8

4,0

4,9

5 7

5,7

6,5

7,9

9,0