1.4. Оборудование для гранулирования

При проведении процессов подготовительного производства – окраски, введения наполнителей, стабилизаторов, совмещения полимеров друг с другом, удаления летучих из полимеров и других — на экструзионных агрегатах получают гранулы. Экструзионные агрегаты для гранулирования состоят из экструдера и собственно гранулирующего устройства, которое включает формующий инструмент, гранулятор, устройство для охлаждения гранул.

В промышленности пластмасс используют различные способы гранулирования. Резка расплава непосредственно на фильере осуществляется с помощью вращающихся ножей, установленных соосно с головкой или эксцентрично к ней. При соосном расположении режущих ножей отверстия на решетке расположены по концентрическим окружностям (рис. 26, а), а при эксцентрическом расположении отверстия распределены равномерно по всей плоскости решетки (рис. 26, б). В решетку 1 с отверстиями 2 из экструдера 6 поступает расплав полимера. Ножи 3 получают вращение от вала 4 и срезают выдавленные порции полимера, который сдувается в бункер 5.

Рис. 26

При гранулировании используется воздушное охлаждение. Этот способ гранулирования применяется при переработке материалов с относительно низкой энтальпией при соответствующей температуре экструзии при повышенной прочности расплава и незначительной прилипаемости его к металлам (непластифицированный и пластифицированный ПВХ, высоконаполненные полиолефины).

Для полимеров склонных прилипать к металлической поверхности и высокой энтальпией, но не высокой прочностью расплава требуется упрочнение расплава путем интенсивного предварительного охлаждения водяной пылью (полиолефины, полистирольные пластики и др.)

На заводах по переработке пластмасс чаще применяют грануляторы для резки предварительно охлажденных прутков термопластов. На таких машинах (рис. 27) материал 1 в виде прутков выдавливается из экструдера проходит через охлаждающую ванну 2, где переводится в твердое агрегатное состояние и тянущими валками 3 подается на ножевую головку 4. Скорость подачи стренг валками согласована со скоростью вращения ножей головки и позволяет получить гранулы длиной от 2 до 7 мм. Диаметр пластмассовых стренг находится в пределах от 2 до 8 мм.

Рис. 27

В зависимости от типа экструдера и способа гранулирования производительность агрегатов для гранулирования составляет от 100 до 4000 кг/час.

1.5. Оборудование для сушки материалов

Для проведения процессов сушки применяют разнообразное оборудование. Контактную сушку выполняют по периодическому методу в камерных сушилках (рис. 28). В этих сушилках процесс сушки осуществляется газовыми теплоносителями, обычно воздухом.

Рис. 28

Основными элементами таких сушилок являются камера 1 с наружной изоляцией, снабженная набором перфорированных полок 2 или других устройств для размещения высушиваемого материала, теплообменник 4, вентилятор 3 или другое устройство для подачи воздуха. Циркулирующий в камере воздух после нагрева в теплообменнике 4 вентилятором 3 нагнетается в распределительный канал а и подается к высушиваемому материалу. Поток нагретого воздуха можно проводить над поверхностью высушиваемого материала или непосредственно через слой материала.

Разновидностью камерных сушилок являются полочные, в камере которых расположены 8–12 полок для размещения высушиваемого материала. Для сушки полимеров высота слоя не должна превышать 50–70 мм.

Воздух обычно нагревают с помощью газа или электронагревательными элементами, что наиболее распространено.

Камерные сушилки достаточно широко распространены благодаря простоте устройства и низкой стоимости. В то же время они имеют ряд недостатков, связанных с необходимостью применения ручного труда, малой степенью механизации загрузочно-разгрузочных работ, возможностью загрязнения материала.

Продолжительность сушки в таких сушилках составляет от 6 до 24 часов. Кроме того, после сушки материал хранится в обычных условиях и снова набирает влажность.

Указанных недостатков лишены сушилки, разработанные ЗАО «Атлант» г. Минск. Сушка осуществляется нагретым воздухом по замкнутому циклу (рис. 29).

Гранулированный материал из напольной емкости гибким транспортером подается в осушительный бункер 6, где материал сушится горячим воздухом. Осушка влажного воздуха происходит в осушителе 7. После сушки материал из нижней части бункера подается в накопительную емкость.

Воздух вентилятором 1 через распределитель 3 нагнетается в осушитель 7. Сухой воздух, поступающий от осушителя, направляется распределителем 4 на нагревательный узел 5. Затем сухой нагретый воздух поступает в воздушный диффузор бункера 6, и, проходя через слой материала в бункере, сушит его. Выйдя из бункера, воздух фильтруется в фильтре 9, затем снова направляется в систему циркуляции вентилятором 1.

Рис. 29

В то время как один осушитель 7, содержащий молекулярные сита находится в фазе работы другой осушитель 8 находится в стадии регенерации, т.к. вентилятор 2 нагнетает воздух через распределитель 4 на осушитель 8, в котором он нагревается до 200–250 °С для создания условий регенерации для молекулярных сит. Затем распределитель 4 выбросит влажный воздух. Сушилка работает в автоматическом режиме. Цикл длится около 4 часов – 3 часа на нагрев и 1 часа на охлаждение молекулярных сит. По окончании цикла работы распределители 3 и 4 поворачивают поток воздуха в обратном направлении.

Ориентировочные значения температуры и времени сушки для различных материалов приведены в таблице 1.

Таблица 1

Материал	Насыпной вес, кг/дм3	Температура сушки, 0С	Время сушки, час
ПП	0,6	90	1–2
ПЭ	0,5	90	1–2
ПС	0,5	80	2
AБC	0,6	80	2–3
САН	0,5	80	2–3
ПА-6	0,65	75	4–5
ПВХ	0,5	70	1
ПЭТФ	0,7	160	4
ПБТФ	0,7	120	3
ПММА	0,5	80	2–3

Технические характеристики сушилки следующие:

Параметры	Единицы измерения	БЗС0118
Температура сушки гранул	град.	80–90
Температура цикла регенерации	град.	200–250
Время сушки гранул (АБС)	час	3–4
Производительность установки	кг/час	130
Объем бункера	м3	1
Мощность нагревателей	кВт	12
Установленная мощность электродвигателей	кВт	8,2
Суммарная мощность	кВт	38,2
Количество электродвигателей	шт.	5
Питающая сеть	380 В, 50 Гц
Габаритные размеры: длина ширина высота	мм мм мм	5580 3650 4080
Масса	кг	1790

На ЗАО «Атлант» г. Минск разработана и выпускается бункер-сушилка для подогрева и сушки материала непосредственно на термопластавтомате или червячном прессе (рис. 30).

Рис. 30

Вентилятором 1 воздух продувается через электрический калорифер 2, оттуда поступает через диффузер 3 в бункер 4, где находится подсушиваемый материал. Отработанный воздух через фильтр, установленный на фланце 5 выходит наружу.

Технические характеристики бункера сушилки следующие:

Параметры	Единицы измерения	БЗУ0010
Температура сушки гранул	град.	80–90
Время сушки гранул (АБС)	час	2–3
Производительность установки	кг/час	65
Объем бункера	м3	0,04
Мощность нагревателей	кВт	4,5
Установленная мощность электродвигателей	кВт	0,25
Суммарная мощность	кВт	4,75
Количество электродвигателей	шт.	1
Питающая сеть	380 В, 50 Гц
Габаритные размеры: длина ширина высота	мм мм мм	600 800 1190
Масса	кг	90

Бункер-сушилка обеспечивает подогрев и сушку материала непосредственно на оборудовании, постоянный контроль температуры, магнитный сепаратор под бункером обеспечивает улавливание металлических частиц, возможно задание температуры сушки с пульта управления.

Энергообеспечение при сушке полимерного гранулята зависит от величины точки росы – чем ниже точка росы, т.е. чем меньше содержание влаги в воздухе, тем менее продолжительным будет процесс сушки. Критическое значение точки росы, при котором качество воздуха уже не может обеспечить безупречную сушку материала от –15 до –18 ⁰С. Имея низкую точку росы, можно высушить гигроскопической гранулят до остаточной влажности 0,01 %, при этом процесс сушки протекает быстрее, снижаются энергозатраты.

Фирмой «KOCH» разработана энергосберегающая схема, позволяющая снизить расход электроэнергии на 40 % (рис. 31).

Рис. 31

Принцип работы следующий: когда сухой воздух, пройдя сквозь материал, достигает верхнего края сушильной к емкости, специально установленный датчик измеряет температуру воздуха. Если температура воздуха превышает допустимое значение, вход сухого воздуха в сушильную емкость блокируется специальным клапаном. Температура воздуха, при которой срабатывает клапан, задается на панели управления. За счет запирания сушильной емкости, в которой материал уже высушен, появляется «дополнительный объем» воздуха. Он направляется в другие емкости сушилки или вновь поступает через калорифер на сушку. Благодаря этой системе генерируемый установкой сухой воздух используется с максимальной эффективностью. Если температура в емкости меняется, например, с помощью пневмозагрузчика подается в бункер, сушилка автоматически включается, и начинается новый этап сушки.