CH635250A5

CH635250A5 - Verfahren und vorrichtung zur entfernung von rueckstaenden auf geraeten durch pyrolyse.

Info

Publication number: CH635250A5
Application number: CH989177A
Authority: CH
Inventors: Werner Dipl Ing Weber; Hubert Rustler
Original assignee: Schweizerische Viscose
Priority date: 1977-08-12
Filing date: 1977-08-12
Publication date: 1983-03-31
Also published as: DE2807402A1; DE2807402C2; US4233496A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Entfernung von Rückständen auf Geräten, die bei der Polymerisation und Verarbeitung von Kunststoffen gebraucht werden, speziell von Extruderschnecken, durch Pyrolyse in einem geschlossenen, aber mit Abzugsöffnung für die Schwelgase versehenen Ofen.

Auf Geräten, die bei der Polymerisation und Verarbeitung von Kunststoffen verwendet werden, wie z.B. Extruderschnecken, verbleiben nach kürzerem oder längerem Gebrauch hochschmelzende oder nichtschmelzende Rückstände, welche die weitere Arbeit stören und daher regelmässig entfernt werden müssen. Die Entfernung der Rückstände kann durch mechanisches Abklopfen und Abbürsten, durch Abbrennen unter Zugabe flüssiger Brennstoffe oder durch Behandlung in chemischen Bädern erfolgen.

Alle diese Verfahren haben Nachteile, vor allem gefährden sie durch zu heftige und zu ungleichmässige Einwirkung die Oberfläche, die Form und die Materialstruktur der Extruderschnecken, die oft mehrere Meter lang sind.

Es wurde bereits vorgeschlagen, zur Entfernung von Lackrückständen auf Arbeitsgeräten zur Aufnahme von zu lackierenden Gegenständen das bekannte Verfahren der Pyrolyse anzuwenden, d.h. das Erhitzen der zu reinigenden Geräte unter Luftabschluss. So beschreibt z.B. die DE-PS 1 220 299 ein Verfahren und eine Vorrichtung, wonach die Geräte in einem Ofen unter Luftabschluss so lange erhitzt werden, bis die Lackrückstände restlos verschwelt sind, wobei die Schwelgase durch einen Kamin abziehen können.

Als Schweltemperatur wird 650 °C genannt. Für die Aufnahme und Behandlung von Extruderschnecken ist die beschriebene Vorrichtung nicht geeignet.

Die DE-PS 2 247 861 modifiziert die in der DE-PS

1 220 299 beschriebene Vorrichtung durch eine Einrichtung zur Ausnützung der Schwelgase zum Beheizen des Ofens. Die DE-AS 2 512 603 beschreibt zusätzlich das Einleiten eines Inert-Gases wie Stickstoff oder Kohlendioxyd in den Ofen, um eine Verminderung der Explosionsgefahr und ein gleichmässigeres Abschwelen zu erreichen. Eine andere,

auch für die Reinigung von Extruderschnecken geeignete Vorrichtung beschreibt ein Erhitzen der Geräte im Vakuum und Absaugen der gebildeten Schwelgase.

Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, ein sehr einfaches, wirtschaftliches und zugleich äusserst schonendes und wirkungsvolles Verfahren zur Entfernung von Rückständen auf Extruderschnecken zu schaffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass der Ofen mit dem darin befindlichen Gerät zunächst ohne Luftzufuhr beheizt wird, wobei die abziehenden Schwelgase verbrannt und die abschmelzenden Rückstände aufgefangen werden, worauf Luft in den Ofen geleitet und die Beheizung des Ofens bei erhöhter Temperatur fortgesetzt wird.

Das erfindungsgemässe Verfahren kombiniert somit eine teilweise Verschwelung durch Pyrolyse mit einem gleichzeitig erfolgenden Abschmelzen und Auffangen der noch schmelzbaren Rückstände und einer milden Oxydation durch das Einleiten von Luft im letzten Stadium der Behandlung, nachdem die Hauptmengen der Rückstände bereits entfernt sind und keine Explosionsgefahr mehr besteht. Infolge dieses kombinierten Verfahrens kann die Heiztemperatur relativ niedrig gehalten werden, so dass z.B. auch keine Gefahr der Enthärtung oder Beschädigung der Hartstahl-Legierungen besteht, aus denen die Extruderschnecken hergestellt sind.

, Zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens dient eine Vorrichtung, die sich kennzeichnet durch einen gegen die Horizontale schwach geneigten Rohrofen, der an beiden Enden mit gasdicht verschliessbaren Flanschen versehen ist, an seinem tieferliegenden Ende ein nach unten führendes Abflussrohr für abfliessende Rückstände mit angeschlossenem Querrohr und Auffangbehälter und ein nach oben führendes Abzugsrohr für den Abzug der Schwelgase mit angeschlossenem Mischrohr und Brenner und an seinem höherliegenden Ende eine Zuleitung mit Ventil für die Zuleitung von Luft besitzt, wobei der Rohrofen von einem Mantel umgeben ist, der die Heizelemente enthält.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer einzigen Zeichnungsfigur beispielshalber erläutert, die eine schematische Längsschnittansicht eines geneigten Rohrofens zeigt.

Der gegen die Horizontale schwach geneigte Rohrofen 1 ist an beiden Enden mit gasdicht verschliessbaren Flanschen

2 versehen und besitzt an seinem tieferliegenden Ende ein nach unten führendes Abflussrohr 4 für abfliessende Rückstände mit angeschlossenem Querrohr 5 und Auffangbehäl-

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ter 6 sowie ein nach oben führendes Abzugsrohr 7 für den Abzug der Schwelgase mit angeschlossenem Mischrohr 8 und Brenner 9, und an seinem höherliegenden Ende eine Zuleitung 11 mit Ventil 12 für die Zuleitung von Luft. Der Rohrofen 1 ist von einem Mantel 3 umgeben, der die Heizelemente 10 enthält.

Zweckmässigerweise umgibt man den Mantel 3 mit einer in Fig. 1 nicht gezeigten Wärmeisolation, und es empfiehlt sich, die ganze Vorrichtung auf ein fahrbares Traggestell zu montieren. Es ist auch von Vorteil, wenn das Traggestell erlaubt, den Rohrofen in eine horizontale Lage zu bringen,

weil dies das Einführen und Herausnehmen der langen Extruderschnecken erleichtert. Ferner ist empfehlenswert, wie in Fig. 1 angedeutet, die Extruderschnecken mit Stützen zu versehen, damit sie zentral im Ofen liegen und die flüssigen Rückstände leicht abfliessen können.

Die Beheizung des Ofens 1 erfolgt vorzugsweise durch elektrische Heizelemente, die z.B. in Form mehrerer Heizbänder auf dem Mantel 3 angebracht werden. Die Beheizung des Ofens soll sehr gleichmässig sein, damit keine Spannungen und kein Verzug der Extruderschnecken auftreten können und damit auch die Entfernung der Rückstände überall gleich schnell erfolgt. Eine besonders gleichmässige und dazu sehr wirtschaftliche Beheizung ist möglich unter Verwendung von Wärmerohren, das sind evakuierte und vakuumdicht verschlossene und mit einer Flüssigkeit gefüllte Hohlkörper mit Kapillarstrukturen, die vorzugsweise elektrisch beheizt werden. Durch einen kontinuierlichen Kreislauf von Wärmeaufnahme und Wärmeabgabe infolge Verdampfung und Kondensation der eingeschlossenen Flüssigkeit wird eine maximale und völlig gleichmässige Beheizung über die ganze Länge der Wärmerohre erzielt.

Eine besondere Ausbildung der Heizung unter Verwendung des Prinzips der Wärmerohre ist möglich, wenn der Mantel 3 als Hohlmantel konstruiert ist, in dessen Innenraum sich die Kapillarstrukturen mit der erforderlichen Flüssigkeit befinden gemäss den in der DE-PS 2 110 865 beschriebenen Ausführungen eines mittels Wärmerohren geheizten Rohrofens.

Die erwähnte Neigung des Rohrofens gegen die Horizontale beträgt etwa 5-15°. Die für die Durchführung des Verfahrens erforderlichen Temperaturen sind abhängig vom Schmelzpunkt des Kunststoffes, dessen Rückstände entfernt werden sollen.

Im allgemeinen liegen die Temperaturen während der ersten Phase des Verfahrens, d.h. während der Pyrolyse ohne Luftzufuhr, etwa 150 °C über dem Schmelzpunkt des Kunststoffes. Während der zweiten Phase, d.h. beim Erhitzen mit Luftzufuhr, werden die Temperaturen dann um etwa 80 °C gesteigert. Die Dauer der ersten Heizphase beträgt durchschnittlich 1 Vi Stunden und die Dauer der anschliessenden zweiten Heizphase etwa 1 Stunde. Bei Verwendung von Propangas für den Brenner 9 kann man das Ende der Behandlung daran erkennen, dass die Farbe der Flamme von Rotgelb auf Blau umschlägt. Die Menge der während der Behandlung in den Behälter 6 abfliessenden Rückstände beträgt etwa 80% der Gesamtmenge der entfernten Rückstände.

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Die erfindungsgemässe Vorrichtung ist besonders geeignet zum Entfernen der Rückstände auf Extruderschnecken, die in der Chemiefaser- und Kunststoffindustrie zum Extrudieren thermoplastischer Kunststoffe, wie Polyamid, Polyester, Polyacrylnitril, Polyäthylen, Polypropylen, Polystyrol und Polycarbonat benutzt werden. Ebenso können auch Rückstände halogenhaltiger Polymere, wie Polyvinylchlorid, entfernt werden, doch müssen dann die Abgase durch eine Waschanlage zur Entfernung der Halogenwasserstoffe geleitet werden.

Die nach dem erfindungsgemässen Verfahren gereinigten Extruderschnecken sind völlig frei von Polymerrückständen. Falls die gebrauchten Polymere Zusätze anorganischer Pigmente, wie z.B. Titandioxyd, enthalten würden, sind die Extruderschnecken nach der Reinigung mit einer sehr dünnen Schicht eines feinen bräunlichen Pulvers bedeckt, das sich durch Abbürsten leicht entfernen lässt.

Um die Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens und den Gebrauch der erfindungsgemässen Vorrichtung zu verdeutlichen, sei im folgenden die Reinigung einer zum Extrudieren von Polyhexymethylenadipamid benutzten Extruderschnecke von 2,40 m Länge und 10 cm Durchmesser beschrieben, die mit starken Rückständen behaftet war:

Die Extruderschnecke wird, wie oben erwähnt, mit zwei Stützen versehen und mit Hilfe einer Hebeeinrichtung vorsichtig in einen Rohrofen gemäss Fig. 1 eingeführt, der zu diesem Zwecke horizontal liegt. Der Ofen hat eine Länge von 3 m und einen lichten Durchmesser von 20 cm; um seinen Mantel 10 sind acht elektrische Heizbänder angebracht. Die Flanschen 2 werden luftdicht verschlossen, der Ofen wird, wie in Fig. 1 dargestellt, geneigt, die Heizung wird eingeschaltet und die Propangasflamme des Brenners 9 gezündet. Die Heizung wird durch Thermostaten überwacht und so reguliert, dass nach etwa einer Stunde eine Temperatur von 400 °C erreicht ist, die dann noch eine weitere halbe Stunde aufrechterhalten wird. Während dieser 1 Vi Stunden erfolgt die Pyrolyse der Rückstände ohne Gegenwart von Luft. Dann wird das Ventil 12 geöffnet, und durch das Zulei-tungsrohr 11 werden aus einem Druckzylinder 6 Liter Luft per Minute in den Ofen geleitet, während gleichzeitig die Heiztemperatur allmählich auf 480 °C gesteigert wird. In diesem Stadium werden die restlichen Rückstände oxydiert. Eine Stunde nach Beginn des Einleitens von Luft werden Heizung und Luftzufuhr abgestellt, und die Gasflamme wird gelöscht. Die ganze Behandlung dauert demnach 2 Vi Stunden, und der Gesamtstromverbrauch beträgt 15 kW/h. Nach Abkühlung wird der Ofen wieder in horizontale Lage gebracht, die Flanschen 2 werden geöffnet und die Extruderschnecke herausgenommen. Ihre Oberfläche ist völlig frei von Polymerrückständen. Nach Entfernung des Auffangbehälters 6 mit den abgeflossenen Polymerrückständen und Einsetzen eines neuen Behälters ist der Ofen für die nächste Reinigungsoperation bereit.

Bei Gebrauch eines Ofens, der, wie oben beschrieben, unter Verwendung von Wärmerohren mit Kapillarstruktur beheizt wurde, beträgt der Stromverbrauch unter sonst gleichen Umständen nur 10 kW/h.

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1 Blatt Zeichnungen

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1. Verfahren zur Entfernung von Rückständen auf Geräten, die bei der Polymerisation und Verarbeitung von Kunststoffen gebraucht werden, speziell von Extruderschnecken, durch Pyrolyse in einem geschlossenen aber mit Abzugsöffnung für die Schwelgase versehenen Ofen, dadurch gekennzeichnet, dass der Ofen mit dem darin befindlichen Gerät zunächst ohne Luftzufuhr beheizt wird, wobei die abziehenden Schwelgase verbrannt und die abschmelzenden Rückstände aufgefangen werden, worauf Luft in den Ofen geleitet und die Beheizung des Ofens bei erhöhter Temperatur fortgesetzt wird.

2. Verfahren gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Beheizung ohne Luftzufuhr bei einer Temperatur erfolgt, die etwa 150 °C über dem Schmelzpunkt des Kunststoffes liegt, dessen Rückstände entfernt werden sollen, und dass die anschliessende Beheizung mit Luftzufuhr bei einer um etwa 80 °C höheren Temperatur erfolgt.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Verfahren gemäss Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dauer der Beheizung ohne Luftzufuhr etwa 1 Vi Stunden und die Dauer der anschliessenden Beheizung mit Luftzufuhr etwa eine Stunde beträgt.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäss Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen gegen die Horizontale schwach geneigtliegenden Rohrofen (1), der an beiden Enden mit gasdicht verschliessbaren Flanschen (2) versehen ist, an seinem tieferliegenden Ende ein nach unten führendes Abflussrohr (4) für abfliessende Rückstände mit angeschlossenem Querrohr (5) und Auffangbehälter (6) und ein nach oben führendes Abzugsrohr (7) für den Abzug der Schwelgase mit angeschlossenem Mischrohr (8) und Brenner (9), und an seinem höher liegenden Ende eine Zuleitung (11) mit Ventil (12) für die Zuleitung von Luft besitzt, wobei der Rohrofen (1) von einem Mantel (3) umgeben ist, der die Heizelemente (10) enthält.

5. Vorrichtung gemäss Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizelemente in Form von elektrischen Heizbändern auf den Mantel (3) angeordnet sind.

6. Vorrichtung gemäss Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizelemente aus evakuierten, mit einer Flüssigkeit gefüllten Wärmerohren mit Kapillarstruktur bestehen, die vorzugsweise elektrisch beheizt werden.

7. Vorrichtung gemäss Ansprüchen 4 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Mantel (3) als Hohlmantel konstruiert ist, in dessen Innenraum sich die Wärmerohre mit Kapillarstrukturen befinden.