способ обезвоживания полимерных материалов

Формула изобретения

Способ обезвоживания полимерного материала в шнековой машине путем удаления влаги сушильным агентом с температурой 100-135°С при дросселировании нагретого до 150-220°С полимерного материала в форкамеру с последующим охлаждением и упаковкой, отличающийся тем, что в качестве сушильного агента используют обескислороженные дымовые выбросы, полученные в среде воздуха без избытка кислорода, в количестве 10-500 кг на 1 т полимера, которые вначале направляют в форкамеру, после чего их подают в количестве 10-20 кг на 1 т полимера в зону введения полимерного материала шнековой машины.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к процессам обезвоживания каучуков, наполненных полимеров и полимерных композиций. Оно может быть использовано при получении и переработке полимерных материалов и смесей на их основе.

Ближайшим аналогом является способ сушки эмульсионных каучуков (А.с. №1407930 опубл.07.07.88, Бюл.№25) в шнековых машинах путем удаления влаги при дросселировании нагретого до 150-220°С каучука в зону с атмосферным давлением с последующим охлаждением и упаковкой. Согласно этому способу повышение однородности каучука, предотвращение образования структурированного полимера при сохранении пластоэластических свойств, достигается подачей в зону введения каучука шнековой машины инертного газа в количестве 2-20 кг/т каучука, дросселирование каучука осуществляется в форкамере, в которую подают нагретый до 100-135°С инертный газ в количестве 10-200 кг/т каучука.

Основными недостатками данного способа являются использование в качестве инертного сушильного агента дорогостоящих газов (азота, аргона, диоксида углерода) и высокие энергетические затраты.

Технической задачей является замена дорогостоящего инертного газа на более доступный, исключение стадии его нагрева, удешевление стадии обезвоживания при получении и переработке полимерных материалов и их смесей, а также устранение структурных превращений в полимере.

Поставленная задача достигается тем, что в способе обезвоживания полимерных материалов в шнековых машинах путем удаления влаги инертным сушильным агентом с температурой 100-135°С при дросселировании нагретого до 150-220°С полимерного материала в форкамеру с последующим охлаждением и упаковкой новым является то, что в качестве инертного сушильного агента используют обескислороженные дымовые выбросы, полученные в среде воздуха без избытка кислорода, в количестве 10-500 кг на 1 тонну полимера, которые вначале направляют в форкамеру, после чего их подают в количестве 10-20 кг на 1 тонну полимера в зону введения полимерного материала шнековой машины.

Техническим результатом является удешевление стадии обезвоживания полимерных материалов в шнековой машине за счет использования в качестве инертного сушильного агента обескислороженных дымовых выбросов с температурой 100-135°С, исключение стадии теплообмена и снижение энергетических затрат.

Способ осуществляется следующим образом

Полимерный материал, подвергнутый предварительному механическому обезвоживанию в экспеллере до содержания влаги 8-10 мас.д.,%, подают на механо-термическое обезвоживание в экспандер, где проводят дальнейшее удаление влаги при температуре фильерной головки 150-220°С. На фильерную головку экспандера устанавливают форкамеру, куда подают инертный сушильный агент - обескислороженные дымовые выбросы.

Дымовые газы, полученные при сжигании топлива без избытка кислорода воздуха, сначала направляют на технологические цели, затем на нагрев воздуха, который подается на сжигание природного газа, и только после достижения температуры 100-135°С направляют в форкамеру, где происходит дросселирование полимерного материала. При дросселировании полимерного материала, нагретого до температуры 150-220°С, образуются пары воды, которые удаляют из форкамеры с помощью обескислороженных дымовых выбросов. Часть отработанных дымовых выбросов из форкамеры поступает в зону введения полимерного материала шнековой машины, а затем вместе с другой частью отработанного выброса направляют в атмосферный воздух.

Способ поясняется примерами

Пример 1.

Бутадиен-стирольный маслонаполненный каучук СКС-30АРКМ-15, подвергнутый предварительному механическому обезвоживанию в экспеллере до содержания влаги 8 мас.д,% подают на механо-термическое обезвоживание в экспандер. Обезвоживание проводят при температуре фильерной головки экспандера 160°С с подачей инертного сушильного агента - азота в зону введения каучука шнековой машины в количестве 2 кг/т каучука и в форкамеру в количестве 10 кг/т каучука. Температура инертного газа - азота составляет 135°С. Каучук после экспандера подают на досушку на вибротранспортер, а затем на упаковку.

Пример 2.

Далее эксперименты выполняют по примеру 1 за исключением того, что обезвоживание каучука СКС-30АРК-15 проводят с подачей инертного сушильного агента - обескислороженных дымовых выбросов вначале в форкамеру в количестве 10 кг/т каучука, а затем в количестве 2 кг/т каучука обескислороженные дымовые газы из форкамеры направляют в зону введения каучука шнековой машины.

Обескислороженные дымовые выбросы получают в газовой дутьевой горелке полного смешения с многоструйной подачей природного газа в среде воздуха без избытка кислорода. Температура обескислороженных дымовых выбросов, направляемых на обезвоживание в шнековую машину, составляет 135°С. Состав обескислороженных дымовых выбросов представлен в табл.1.

Примеры 3-5.

Далее эксперименты выполняют по примеру 1, за исключением того, что обезвоживание каучука СКС-30АРК-15 осуществляют при температуре фильерной головки экспандера 160, 180 и 200°С. Расход обескислороженных дымовых выбросов, получаемых по примеру 2, составляет 10 кг/т каучука в форкамере, а в зоне введения каучука шнековой машины используют обескислороженные дымовые выбросы, ранее применяемые в форкамере.

Примеры 6-8.

Далее эксперименты выполняют по примеру 1, за исключением того, что обезвоживание каучука СКС-30АРК-15 осуществляют при температуре фильерной головки экспандера 160, 180 и 200°С. Расход обескислороженных дымовых выбросов, получаемых по примеру 2, составляет 500 кг/т каучука в форкамере, а в зоне введения каучука шнековой машины используют в количестве 10 кг/т каучука обескислороженные дымовые выбросы, ранее применяемые в форкамере.

Примеры 9-11.

Далее эксперименты выполняют по примеру 1, за исключением того, что обезвоживание каучука СКС-30АРК-15 осуществляют при температуре фильерной головки экспандера 160, 180 и 220°С. Расход обескислороженных дымовых газов, получаемых по примеру 2, составляет 550 кг/т каучука в форкамере, а в зоне введения каучука шнековой машины используют в количестве 10 кг/т каучука обескислороженные дымовые выбросы, ранее применяемые в форкамере.

Примеры 12-14.

Далее эксперименты выполняют по примерам 9-11, за исключением того, что в зоне введения каучука шнековой машины используют в количестве 20 кг/т каучука обескислороженные дымовые выбросы, ранее применяемые в форкамере.

Структурные показатели и параметры процесса обезвоживания каучука СКС-30АРКМ-15 приведены в табл.2.

Как видно из табл.2, каучук СКС-30АРКМ, высушенный при температуре 160°С имеет более низкий показатель содержания геля в обезвоженном каучуке.

Увеличение расхода обескислороженных дымовых выбросов способствует снижению влагосодержанию в процессе обезвоживания каучука СКС-30АРКМ-15, однако увеличивается расхода свыше 500 кг/т каучука способствует уносу мелкой крошки каучука из форкамеры.

Пример 15-17.

Далее эксперименты выполняются по примеру 1, за исключением того, что обезвоживание каучука СКД осуществляют при температуре фильерной головки экспандера 150, 180 и 220°С с подачей инертного сушильного агента - азота в зону введения каучука шнековой машины в количестве 2, 10 и 20 кг/т каучука и в форкамеру в количестве 200 кг/т каучука.

Пример 18-20.

Далее эксперименты выполняются по примеру 1, за исключением того, что обезвоживание каучука СКД осуществляют при температуре фильерной головки экспандера 150, 180 и 220°С с подачей инертного сушильного агента - обескислороженных дымовых выбросов. Расход обескислороженных дымовых выбросов, получаемых по примеру 2, составляет 500 кг/т каучука в форкамере, а в зоне введения каучука шнековой машины используют в количестве 10 кг/т каучука обескислороженные дымовые выбросы, ранее применяемые в форкамере.

Структурные показатели и параметры процесса обезвоживания синтетического каучука СКД приведены в табл. 3.

Из табл.3 видно, что влагосодержание каучука СКД более низкое при температуре 180°С (см. пример 19) по предлагаемому способу из-за использования большего количества дымовых выбросов, подаваемых в форкамеру. Содержание геля в синтетическом каучуке практически отмечается на одном уровне с известным способом, кроме опыта 20 с температурой головки экспандера 220°С.

Таким образом, достигается следующее:

а) использование в качестве инертного сушильного агента обескислороженных дымовых выбросов, представляющие собой газообразные отходы, позволяет исключить дорогостоящие инертные газы и найти дополнительные энергетические ресурсы;

б) обескислороженные дымовые выбросы, имеющие низкую остаточную температуру, не могут быть использованы в качестве энергетического источника, поэтому целесообразно их использование в качестве сушильного агента, что исключает дополнительный расход тепла на его нагрев сушильного агента;

в) повышение расхода обескислороженных дымовых выбросов в процессе обезвоживания полимерных материалов в шнековых машинах способствует уменьшению затрат при снижении влагосодержания, т.к. снижение его за счет повышения температуры головки экспандера требует дополнительных энергозатрат;

г) повышение расхода обескислороженных дымовых выбросов для снижения влагосодержание предпочтительнее, чем повышение температуры головки экспандера из-за более низкого показателя содержания геля в обезвоженном каучуке.

Сравнительная характеристика прототипа и предлагаемого способа обезвоживания синтетического каучука в шнековой машине представлена в табл.4.

Таблица 1. Состав обескислороженных дымовых выбросов, об.д.,%
Название компонента	содержание
Кислород	0,10
Диоксид углерода	9,80
Оксид углерода	0,05
Азот	70,65
Водяной пар	19,40
ИТОГО:	100,00