Устройство для высокотемпературнойпереработки отходов полимеров

 

()))816766

Оп ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ . К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ г

Союз Советскик

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. саид-ву— (22) Заявлено 15,06.79 (21) 2780797/23-05 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (5l") М, Кл.з

В 29 С 29/00

Гееударставкный кемктвт

СССР ао делам иаабратввий и открытий

Опубликовано 30.03,81. Бюллетень № 12

Дата опубликования описания 10.04.81 (53) УДК 678.057..9 (088.8) И. Л. Серунгкнн, А. С. Штейнберг, E. П. Гончаров, О. А. Кочет в, С.Н.Мокровскнй н Г.Д. Орлов !.:.""! .. ;";,,, .:-,т)т (72) Авторы изобретения

E г.

1 и (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОИ

ПЕРЕРАБОТКИ ОТХОДОВ ПОЛИМЕРОВ

Изобретение относится к устройствам для переработки отходов полимеров, с целью получения ценных продуктов, например мономеров.

Известно устройство для переработки отходов политетрафторэтилена (ПТФЭ) в мономер тетрафторэтилен (ТФЭ) в присутствии перегретого пара, содержащее сосул-реактор, в который периодически загружают отходы ПТФЭ и пропускают перегретый пар, получаемый или за пределами, или внутри реактора. Сосуд может быть изготовлен из сплавов никеля и хрома, никеля и меди или из платинированной нержавеющей стали (I ).

При высоких расходах пара (молекулярное отношение пара к истекающим газообразным продуктам 60:1) выход ТФЭ достигает 98%. Реактор подобного типа позволяет осуществить промышленную переработку отколов ПТФЭ, однако недостатками этого ул ройства являются высокие требования к прочности и коррозионной стойкости матер))ала реактора (перегретый пар, фторг()л(рж)) ))()(((.оелинения), трудности осуш Гвр)р()шя равномерной полачн пара, полI

2 держания требуемой температуры во всем слое отходов и невозможность переработки термопластичных материалов ввиду их скле- ивания.

Ближайшим по технической сущности к изобретению является устройство для высокотемпературной переработки отходов по лимеров, содержащее корпус, нагреватель, выполненный в виде теплопроводного блбка, узел подачи полимера на поверхность нагревателя и штуцеры подвода инертного,гато за и отвода газообразных продуктов разло---жения (2) .

Недостаток известного устройства состоит в том, что оно может быть использовано только в лабораторных условиях, работает периодически из-за периодической загрузки, требует предварительного прессования отходов к компактные блоки, Каждая новая загрузка материала приводит к попаданию воздуха в устройство, а небольшая прочность прессованных отходов ограничивает величину прижимного лавления.

Целью изобретения является обеспече-ние непрерывности технологического процесса, повышение содержания мономера и

3 уменьшение количества вредных примесей в продуктах деструкции, Достигается указанная цель благодаря тому, что в устройстве для высокотемпературной переработки отходов полимеров, содержащем корпус, нагреватель, выполненный в. виде теплопроводного блока, узел подачи полимера на поверхность нагревателя и штуцеры подвода инертного газа и отвода газообразных продуктов разложения, узел подачи выполнен в виде шнекового пресса, головка которого размещена в корпусе устройства, причем корпус и головка шнекового пресса снабжены рубашками водяного охлаждения, а торец головки установлен над поверхностью нагревателя на расчтоянии, отношение которого к диаметру выходного отверстия головки не превышает 0,25.

На фиг. 1 показано устройство, общий внд; на фиг. 2 — корпус с нагревателем и узел подачи.

Устройство содержит узел подачи,полимера, выполненный в виде шнекового пресса со шнеком 1, связанным с электромотором 2 через редуктор 3, позволяющий менять скорость вращения шнека от 0,48 до 480 об/мин; шнек l установлен в цилиндре 4, на конце которого размещена коническая головка 5 с рубашкой, выполненной в виде полости А водяного ее охлаждения. Цилиндр 4 и головка 5 выполнены из стали XI8H9T. На валу шнека 1 установлена предохранительная муфта 6. Цилиндр 4 шнека соединен с загрузочным цилиндром 7, внутри которого размещен шток 8. Нагреватель состоит из массивного теплопроводного медного блока 9, который нагревает электрическую спираль 10, с рабочей поверхностью ll. Узел подачи и нагреватель смонтированы в корпусе 12, имеющем рубашку в виде полости Б водяного охлаждения и штуцеры 13, 14 соответственно для подвода инертного газа и отвода газообразных продуктов разложения, барбатеры с химическими поглотителями 15, 16 и газовый счетчик 17. В цепи электрической спирали установлен автотрансформатор 18. Вблизи рабочей поверхности блока 9 установлена термопара 19, выведенная на автоматический потенциометр 20.

Торец головки 5 расположен над рабочей поверхностью ll блока 9 нагревателя на таком расстоянии, чтобы отношение его к диаметру выходного отверстия головки не превышало 0,25. Этим исключается меха ническое разрушение поступающего из питателя прессованного блока отходов полимеров при любом значении давления прижатия.

Для получений высокого выхода продуктов постоянного состава и снижения содержания вредных примесей нужно обеспечить устойчивую транспортировку, уплотнение и подачу твердого волокнистого, сыпучего или

16766

Для этого при определенной геометрии

10 шнека в условиях трения (температура, чистота поверхности шнека и цилиндра, 20 расход

При увеличении давления на выходе из шнека величина расхода резко падает от величины, близкой к геометрической производительности шнекового пресса, до величины, задаваемой нагревателем. Если выход из головки закрыт, расход падает до нуля. Подбором скорости вращения шнека таким образом, чтобы его геометрическая производительность превышала потребление материала на выходе не менее чем в два раза, обеспечивают постоянное давление уплотнения и подачи материала, при этом отношение длины шнека к его диаметру должно быть в пределах 1,5 — 10.

Снабжение головки 5 и корпуса .12 рубашками водяного охлаждения позволяет поддерживать температуру устройства ни-. же 100 С (кроме нагревателя) и использовать в качестве конструктивного материала сталь Х18Н9Т, На рабочем поверхности блока 9 нагревателя можно поддерживать температуру от

500 до 1200 С.

Устройство работает следующим образом, Отходы полимеров через загрузочный цилиндр 7 штоком перемещаются в цилиндр

4 шнека 1, уплотняются и прижимаются шнеком 1 к раскаленной поверхности 11 медного блока 9, на которой происходит деструкция полимеров. Шнек 1 приводится в движение электромотором 2 через редуктор 3, и предохранительную муфту 6. Температура рабочей поверхности измеряется термопарой 19, выведенной на автоматический потенциометр 20, и может регулироваться изменением величины электрического тока через спираль 10 с помощью автотрансформатора 18. Рубашки водяного охлаждения, которыми снабжены корпус 12 и головка 5, позволяют поддерживать низкой температуру узла подачи и корпуса. Г)еред

4$

$5 кускового материала с .постоянным давлением порядка 10 кг/см на выходе, неза. висимо от сопротивления и расхода, Обеспечение непрерывной подачи материала связано с необходимостью согласования скорости подачи с небольшой, порядка 10 м/сек, скоростью линейного пиролиза, а также поддержания заданного давления подаваемой массы на рабочую поверхность нагревателя, образивные свойства подаваемого материалф необходимо подобрать отношение длины шнека к его диаметру таким образом, чтобы при достижении определенного давления в головке нарушалось сцепление подаваемого материала со шнеком и начиналось его проскал ьзы ванне, что сопровождается уменьшением расхода. При уменьшении давления появляется осевая составляющая скорости перемещения материала, увеличивается

8!6766 началом, работы корпус продувается инерт- . .ным газом. Продукты пиролиза отводят через барбатеры с химическими поглотителями 15 и 16, а также через газовый счет. чик 17. Непосредственно из корпуса произ. водится . отбор проб для хроматографичес- .э кого анализа. Анализируя содержимое барбатеров,15 и 16, определяют наличие малых количеств вредных примесей.

Пример. Шнек диаметром 40 мм, длиной 120 мм с шагом 16 мм и глубиной нарезки 14:,мм изготовлен из стали 45. Отношение длины шнека к его диаметру L/D = 3, отношение рабочей длины шнека к его диаметру 1.QD = 2. Отношение площади боковой поверхности цилиндра шнека к площади винтовой поверхности всего шнека SJSg= l,9. В головке $ /$ g = 2. Расстояние от торца головки до рабочей поверхности 4 мм.

Отношение этого расстояния к диаметру выходного отверстия головки шнека !/д = 0,2

Результаты опытов показали устойчивую работу устройства по переработке отходов 20 полимеров, высокий выход целевых продук- тов и низкое содержание вредных примесей:

75 — 85 /o тетрафторэтилена, 8 — 10Р/р гексафторпропилена, 5 — 10 /р октафторциклобутана, 0,1 — 0,6Р/р тетрафторметана и не более

0,01 /р перфторизобутилена. При переработке отходов полиметилметакрилата было получено до 99 /р метилметакрилата, При числе оборотов шнека от 1,9 об/мин до 48 об/мин удавалось поддерживать постоянное давление прижатия в пределах 5 — 15 кг/см при переработке отходов фторпласта Ф вЂ” 4.

Данное изобретение благодаря объединению стадий уплотнения и переработки отходов полимерного материала позволяет реализовать непрерывный процесс переработки, регулировать давление прижатия и з производительность устройства, повысить надежность работы устройства и снизить требования к прочности и коррозионной стойкости материалов корпуса устройства.

Взаимное расположение, теплопроводного блока, изолированного от стенок корпуса, и головки шнекового пресса с рубашками водяного охлаждения предотвращает перегрев подаваемой стружки полимера и продуктов его разложения. Быстрый выход газообразных продуктов из контакта с поверхностью нагревателя, закалка за счет быстрого расширения, контакт с холодными стенками корпуса позволяют получить максимальный выход мономера. (избежать диполимеризации) и минимальное количество токсичных примесей (перфторизобутилена).

Формула изобретения

Устройство для высокотемпературной переработки отходов полимеров, содержащее корпус, нагреватель, выполненный в виде теплопроводного блока, узел подачи полимера на поверхность нагревателя и штуцеры подвода инертного газа и отвода газообразных продуктов разложения, отличающееся тем, что, с целью обеспечения непрерывности технологического процесса, повышения содержания мономера и уменьшения количества вредных примесей в продуктах деструкции, узел подачи выполнен;в виде шнекового пресса, головка которого размещена в корпусе устройства, причем корпус и головка шнекового пресса снабжены ру- . башками водяного охлаждения, а торец головки установлен над поверхностью нагревателя на расстоянии, отношение которого . к диаметру выходного отверстия головки ие превышает 0,25.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

l. ПатентСША № 3832411, кл. 260 — 653.3 опублик. 1974.

2. Авторское свидетельство. СССР № 502916, кл. С 08 J 11 00, 1974 (прототвщ), 8I6766

Врда

12

Вада

Редактор Т.Никольская

Заказ l070/18

ППП,Патент Зак. tQ2- О

Составитель Л. Кольцова

Техред A. Бойкас Корректор Ю. Макаренко

Тираж 694 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

i l3035, Москва, Ж--35, Раушская наб.. д. 4/5

Филиал ППП «Патент>, г. Ужгооод. чл. Пюоектная, 4