Способ гранулирования термопластичных полимеров


 


Владельцы патента RU 2263576:

БАЗЕЛЛЬ ПОЛИОЛЕФИНЕ ГМБХ (DE)

Изобретение относится к способу гранулирования термопластичных полимеров, в частности термопластичных полиолефинов. Согласно описываемому способу полученный в полимеризационном реакторе полимерный порошок расплавляют и гомогенизируют в экструдере, затем продавливают через экструзионное сопло и гранулируют. Перед загрузкой в экструдер полимерный порошок подвергают термообработке, нагревая его до температуры на 5-30 К ниже температуры плавления полимера. При этом необходимую для термообработки полимерного порошка тепловую энергию получают за счет отходящего тепла экзотермической реакции полимеризации. Изобретение позволяет повысить эффективность гомогенизации материала при гранулировании и производительность. 5 з.п. ф-лы.

 

Настоящее изобретение относится к способу гранулирования термопластичных полимеров, в частности термопластичных полиолефинов, при котором полученный в полимеризационном реакторе полимерный порошок расплавляют и гомогенизируют в экструдере, затем продавливают через экструзионное сопло, после чего охлаждают и измельчают.

Гранулирование термопластичных полимеров известно, например, из US-A 4820463 и служит для гомогенизации полимера и, при необходимости, ввода в полимер добавок и аддитивов, таких как стабилизаторы, красители, средства улучшения механических свойств, наполнители и т.п.. Кроме того, можно значительно улучшить манипулирование термопластичными полимерами при транспортировке и дальнейшей переработке за счет гранулирования по сравнению с манипулированием порошком.

Помимо непосредственной связи полимеризации и гранулирования, когда полимерный порошок обычно обладает еще остаточным теплом от процесса полимеризации и по этой причине подается к экструдеру при повышенной температуре, при так называемом способе компаундирования обычной является подача полимерного порошка к экструдеру при температуре, соответствующей окружающей температуре. Это объясняется, в частности, промежуточным хранением полимерного порошка в бункерах и способами транспортировки по пневматическим транспортным системам, причем, как правило, происходит полное охлаждение порошка до окружающей температуры.

При компаундировании, следовательно, полимерный порошок, как правило, подают к экструдеру при соответствующей окружающей температуре в виде сыпучего материала. Порошок необходимо при этом в зоне загрузки экструдера все больше и больше нагревать за счет сил механического трения, а затем постепенно расплавлять. Известные способы гранулирования оставляют, правда, в отношении их производительности, связанной с этим нагрузки на оборудование и качества гранулята, желать лучшего.

Задача настоящего изобретения состоит в создании способа гранулирования термопластичных полимеров, при котором можно было бы повысить эффективность гомогенизации при гранулировании при постоянном расходе или уменьшить нагрузку на оборудование, что выражается в меньшей подверженности ремонту и меньшим простоем, или увеличить производительность установок для гранулирования при постоянной производительности гомогенизации.

Эта задача решается посредством способа описанного выше рода, отличительный признак которого следует усматривать в том, что полимерный порошок перед загрузкой в экструдер подвергают термообработке, и что загрузка полимерного порошка в экструдер происходит при повышенной температуре порошка.

Преимущественно термообработку, согласно изобретению, осуществляют с такой интенсивностью, что температура полимерного порошка возрастает до значения в диапазоне 5-30 К ниже температуры плавления полимера, преимущественно в диапазоне 10-20 К.

Термообработка, согласно изобретению, может быть реализована самыми разными способами, например, полимерный порошок можно нагреть водяным паром, а затем высушить горячим воздухом или его можно пропустить через нагретую снаружи трубу. В одной особенно предпочтительной форме выполнения способа, согласно изобретению, полимерный порошок нагревают в теплообменнике для сыпучего материала, как он описан в журнале «Chemie Technik» (1999), №4, стр.84. При этом массовый поток регулируют посредством вибротранспортера, и полимерный порошок проходит через нагретые металлические плиты.

Необходимую для термообработки тепловую энергию можно, согласно изобретению, экономично получить предпочтительно за счет отходящего тепла, имеющегося в распоряжении на производственной территории. Хорошим примером такого отходящего тепла является экзотермическая реакция полимеризации, при которой высвобождаются большие количества тепла. В качестве альтернативы необходимую для способа, согласно изобретению, тепловую энергию можно по низкой стоимости получить также из охлаждения другого производственного оборудования.

Предпочтительными полимерами, которые можно особенно хорошо гранулировать способом, согласно изобретению, оказались, в частности, стандартные полимеры, такие как полиолефины, полиэфиры или полиамиды, преимущественно, однако, полиэтилен или полипропилен. У полиэтилена температура полимерного порошка, согласно изобретению, при подаче к экструдеру лежит преимущественно в диапазоне 80-100°С, тогда как у полипропилена особенно подходящей температурой является температура 100-120°С.

Приведенный ниже пример расчета должен более подробно пояснить специалисту изобретение и его преимущества.

Пример 1 (согласно изобретению)

Количество энергии, необходимой для нагрева порошка полиэтилена высокого давления с 20°С до 100°С, составляет 42,4 ккал/кг порошка (источник: «Spezifische Warme von Niederdruck Polyethylen», H. Wilski, Kunsstoffe 50(5) 1960).

После перерасчета это дает значение 0,049 кВт·ч/кг.

Экструдер-гранулятор производительностью 6 т/ч требует общего удельного количества энергии 0,2 кВт·ч/кг полиэтилена высокого давления, если порошок имеет начальную температуру 20°С. Из них 0,05 кВт·ч/кг приходится на нагрев порошка с 20°С до 100°С, т.е. около 25% по отношению к общему количеству. Это отражает теоретически максимально достижимый потенциал экономии, который на практике, правда, невозможно реализовать в полном объеме.

Упомянутый выше экструдер-гранулятор при стоимости электроэнергии около 9 пфеннигов за 1 кВт·ч в год приводит к эксплуатационным затратам в размере 950 тыс. ДМ. При подаче полимерного порошка с температурой 100°С эти эксплуатационные затраты могут быть снижены на 20%. Правда, энергию 0,05 кВт·ч/кг необходимо получать иным путем, например посредством очень дешевого пара (технологическое тепло).

Таким образом, для установки для гранулирования производительностью всего 6 т/ч потенциал экономии составляет около 200 тыс. ДМ. в год. Снижение расхода энергии на 20% означает, кроме того, меньшую нагрузку на машину и, тем самым, более длительный срок службы в сочетании с меньшими затратами на ремонт.

Если, с другой стороны, максимально возможная производительность экструдера ограничена установленной мощностью привода, в этом случае можно в качестве альтернативы за счет подогрева полимерного порошка повысить и производительность машины.

1. Способ гранулирования термопластичных полиолефинов, при котором полученный в полимеризационном реакторе полимерный порошок расплавляют и гомогенизируют в экструдере, затем продавливают через экструзионное сопло и гранулируют, причем перед загрузкой в экструдер полимерный порошок подвергают термообработке, а загрузку полимерного порошка в экструдер осуществляют при температуре порошка в диапазоне на 5-30 К ниже температуры плавления полимера, при этом необходимую для термообработки полимерного порошка тепловую энергию получают за счет отходящего тепла экзотермической реакции полимеризации.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что термообработку осуществляют таким образом, что температура полимерного порошка возрастает до значения в диапазоне на 10-20 К ниже температуры плавления полимера.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что перед загрузкой в экструдер полимерный порошок нагревают водяным паром, а затем сушат горячим воздухом или горячим азотом.

4. Способ по одному из п.1 или 2, отличающийся тем, что перед загрузкой в экструдер полимерный порошок пропускают через нагретую снаружи трубу.

5. Способ по одному из п.1 или 2, отличающийся тем, что перед загрузкой в экструдер полимерный порошок нагревают в теплообменнике для сыпучих материалов, причем массовый поток регулируют посредством вибротранспортера, и полимерный порошок проходит через нагретые металлические плиты.

6. Способ по одному из пп.1-5, отличающийся тем, что его применяют для гранулирования полиэтилена или полипропилена.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к приготовлению сельскохозяйственных химикатов, минеральных и других веществ, а именно к способам приготовления диспергируемых в воде гранул, включающих такие вещества.
Изобретение относится к способу получения полимерных гранулятов, не содержащих вакуолей. .

Изобретение относится к экструзионному устройству, которое содержит матричный диск, с помощью которого принимается и формируется экструдат, при этом экструдат разрезается на отдельные части при выходе из матричного диска режущим узлом, имеющим нож, который вращается на пути движения экструдата.

Изобретение относится к различным отраслям промышленности: химической, промышленности строительных материалов, сельскохозяйственному производству и может быть использовано для гранулирования различных порошкообразных материалов, в частности комбикормов.

Изобретение относится к способам гранулирования пастообразных материалов путем экструзии, а именно к гранулированию ускорителей вулканизации резиновых смесей, в частности альтакса (ди-(2-бензтиазолил)-дисульфид), каптакса (2-меркаптобензтиазол), дифенилгуанидина, сульфенамидов(марки"Ц" - N-циклогексил-2-бензтиазолилсульфенамид, марки "М"-2 - бензтиазолил-N-морфолилсульфид) и может быть использовано в химической, нефтехимической и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к устройствам для гранулирования материалов методом экструзии и может быть использовано в химической промышленности для гранулирования пастообразных материалов.

Изобретение относится к области переработки высококонцентрированных полидисперсных материалов с повышенной вязкостью методом проходного прессования и может быть использовано в различных отраслях промышленности, например химической, пищевой и других.

Изобретение относится к экструзионной машине и может быть использовано для экструзии химических гранулятов, в частности, моющих средств. .

Изобретение относится к области полимерного машиностроения, а именно к переработке полимерных отходов, в первую очередь имеющих малую насыпную плотность, например пленочных, волокнистых и тому подобных, для получения расплавов на предприятиях по производству синтетических волокон, пластических масс в химической промышленности.

Изобретение относится к области полимерного машиностроения, а именно к переработке полимерных отходов, в первую очередь имеющих малую насыпную плотность, например, пленочных, волокнистых и т.п.

Изобретение относится к технологическому оборудованию по изготовлению гранулированного пенополистирола для теплоизоляции в строительстве и в производстве упаковок.

Изобретение относится к области получения изделий из полимерных материалов и их физической модификации в процессе формования, например технологии изготовления труб, профилей, защитных покрытий.

Изобретение относится к устройствам и способам использования микроволн для плавления органических продуктов. .

Изобретение относится к оборудованию для производства углеродных волокнистых материалов, в частности к печам карбонизации жгутов из полиакрилонитрильных волокон в непрерывном процессе при перемещении их в горизонтальном направлении.

Изобретение относится к оборудованию для производства химических волокон, в частности к аппарату для непрерывной низкотемпературной обработки ПАН-волокна. .

Изобретение относится к производству изделий из полукристаллических полимеров
Наверх