CN102794830A - 一种尼龙聚合物喷雾冷却造粒方法及其设备 - Google Patents

Abstract

本发明的一种尼龙聚合物喷雾冷却造粒方法，包括以下步骤：反应釜中的尼龙聚合物熔体在压力作用下通过保温管道输送至喷雾塔顶部的压力喷头，从压力喷头中喷出并分散为细小的雾滴，雾滴中的水分在高温下闪蒸，迅速实现干燥；冷却气体进入将高温雾滴冷却成型，成为均匀的尼龙固体颗粒并在塔内向下沉降；打开喷雾塔的出气口，开启引风机，将喷雾塔中的混合气体从出气口引出，维持喷雾塔内压力为-100~20Pa；收集落到喷雾塔底部的尼龙固体颗粒，分级后包装成成品。本发明还提供了实现该方法的一种尼龙聚合物喷雾冷却造粒设备。本发明提高了产品的出料速度，增加了产品粒度，且可对出料进行氮气保护防止物料氧化，装置的可控性、调节性强。

Description

一种尼龙聚合物喷雾冷却造粒方法及其设备

技术领域

本发明涉及聚合物造粒技术领域，尤其涉及一种尼龙聚合物喷雾冷却造粒方法，及实现该方法的设备。

背景技术

目前在工业生产上，尼龙聚合物的造粒方法为水冷切粒，即反应釜内的反应完成后，将蒸汽压力泄至0.1~0.2MPa，释放出反应釜中的水分，然后打开出料阀，出料阀连接挤出机，物料在压力作用下进入挤出机并通过挤出机挤为线状落入水槽中冷却凝固，最后通过切粒机牵引凝固的线状尼龙进行连续切粒。

这种方法的缺点在于，由于尼龙聚合物温度较高，传统应用的水冷切粒方式对物料的出料粘度要求要高，若物料粘度过低则无法连续凝固成丝，导致连续切粒中断，切粒无法进行，并且物料中水分没有充分释放出会使丝中含气泡严重，造成物料浪费；如果泄压时间过长，物料粘度过大，当反应釜内的压力不足以将物料压出时，会使物料凝固于釜内导致物料报废，生产停滞，而且清理麻烦，工作量大，造成物料、人工浪费。

而目前在工业生产上尚未开发出新的出料造粒工艺，这也是领域内迫切需要解决的难题。

发明内容

本发明的目的就是提供一种尼龙聚合物喷雾冷却造粒方法，以解决上述现有技术存在的问题。

本发明的另一目的是提供一种实现该方法的尼龙聚合物喷雾冷却造粒设备。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

一种尼龙聚合物喷雾冷却造粒方法，包括以下步骤：

（1）在反应釜内蒸汽压力作用下，反应釜中的尼龙聚合物熔体通过保温管道输送至喷雾塔顶部的压力喷头，从压力喷头中喷出并分散为细小的雾滴，雾滴中的水分在高温下闪蒸，迅速实现干燥；

（2）打开喷雾塔的气体阀门，冷却气体进入将高温雾滴冷却成型，成为均匀的尼龙固体颗粒并在塔内向下沉降；

（3）打开喷雾塔的出气口，开启引风机，将喷雾塔中的混合气体从出气口引出，维持喷雾塔内压力为-100~20Pa；

（4）收集落到喷雾塔底部的尼龙固体颗粒，分级后包装成成品。

优选的，所述反应釜中蒸汽压力为2.5~3.5MPa，尼龙聚合物熔体的温度为310~315℃，尼龙聚合物熔体的粘度为5~100cp。

优选的，所述步骤（1）中的保温管道为导热油夹套保温管，通过导热油加热保温，所述压力喷头为保温的压力雾化器，通过缠绕电阻丝加热保温，防止尼龙聚合物熔体在管道、压力喷头内凝固；所述压力喷头的喷口直径为0.5~1.5mm。

优选的，所述步骤（2）具体包括：打开喷雾塔顶部的第一气体阀门，冷却气体进入使高温雾滴冷却，并在塔内向下沉降；打开喷雾塔底部的第二气体阀门，冷却气体逆流向上吹扫雾滴，增加雾滴的冷却时间，使雾滴最终冷却成型，成为均匀的尼龙固体颗粒，并落到喷雾塔底部。

优选的，所述步骤（3）具体包括：通过闸片切换喷雾塔中部的上出气口和下出气口，开启引风机，维持喷雾塔内压力为-100~20Pa，将喷雾塔中的混合气体从出气口引入旋风分离器去除细小颗粒和水分，然后进入引风机和冷却气体单元循环利用。

优选的，所述冷却气体为氮气，温度为10~40℃；所述喷雾塔的出料温度为100~150℃。

优选的，所述反应釜连接高压蒸汽罐，高压蒸汽罐向反应釜内释放蒸汽维持或增加反应釜内的压力，以维持喷雾连续平稳产生。

一种尼龙聚合物喷雾冷却造粒设备，包括：

反应生成尼龙聚合物熔体的反应釜；

连接反应釜出料阀的保温管道；以及

喷雾塔和位于喷雾塔顶部的压力喷头，所述保温管道连接压力喷头并将尼龙聚合物熔体输送至压力喷头；所述喷雾塔设置有气体阀门和出气口，所述气体阀门外接冷却气体单元，所述出气口外接引风机。

优选的，所述保温管道为导热油夹套保温管，通过导热油加热保温，所述压力喷头为保温的压力雾化器，通过缠绕电阻丝加热保温，防止尼龙聚合物熔体在管道、压力喷头内凝固；所述压力喷头的喷口直径为0.5~1.5mm；所述喷雾塔顶部设有第一气体阀门，冷却气体入口为螺旋结构，所述喷雾塔底部设有第二气体阀门，冷却气体入口为竖直向上结构，第一气体阀门和第二气体阀门均连接到冷却气体单元；所述喷雾塔中部设置上出气口和下出气口，上出气口和下出气口均连接到引风机，并通过闸片切换出气口。

优选的，所述喷雾冷却造粒设备还包括旋风分离器，出气口连接到旋风分离器上，旋风分离器的出口连接引风机，引风机接入冷却气体单元；所述喷雾冷却造粒设备还包括与反应釜连接、向反应釜内释放蒸汽维持或增加反应釜内压力的高压蒸汽罐。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

（1）针对尼龙聚合物提出喷雾造粒方法，与目前常用的水冷切粒差别很大，由于改变了出料时的工艺条件，所得尼龙颗粒物性、外观粒度均发生改变，提高了产品的出料速度，增加了产品粒度，且可对出料进行氮气保护防止物料氧化。

（2）采用高压蒸汽罐向反应釜内输送蒸汽维持喷雾压力，既可以防止物料不断放出后反应釜内压力下降，也可以防止物料粘度过高。

（3）采用顶部、底部进气和中部出气的结构，增加了物料的冷却时间，并且通过切换喷雾塔的进气、出气方式，可实现并流、逆流、混合流三种冷却方式，装置的可控性、调节性增强。气流在喷雾塔内回旋，从而能够成型规定粒径的均匀规整的尼龙固体颗粒。

附图说明

图1为本发明一实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图详细描述本发明。

如图1所示，本发明的一种尼龙聚合物喷雾冷却造粒设备， 至少包括：高压反应釜2，其内反应生成尼龙聚合物熔体；连接反应釜2出料阀的保温管道3；以及喷雾塔12和位于喷雾塔12顶部的压力喷头4，保温管道3连接压力喷头4并将反应釜2内生成的尼龙聚合物熔体输送至压力喷头4。

本实施例中，使用导热油作为高压反应釜2的加工热源，因此优选的，保温管道3采用导热油夹套保温管，通过导热油加热保温，压力喷头4为保温的压力雾化器，通过缠绕电阻丝加热保温至310℃左右，防止尼龙聚合物熔体在管道、压力喷头内凝固；压力喷头4的喷口直径为0.5~1.5mm，将尼龙聚合物熔体喷散成细小雾滴。

喷雾塔12设置有气体阀门和出气口，气体阀门外接冷却气体单元9，出气口外接引风机8。

本实施例中，优选的，在喷雾塔12的顶部设有第一气体阀门10，且冷却气体入口为螺旋结构，在喷雾塔12的底部设有第二气体阀门11，且冷却气体入口为竖直向上结构，第一气体阀门10和第二气体阀门11都连接到冷却气体单元9。喷雾塔12中部设置上出气口5和下出气口6，优选的，本发明的喷雾冷却造粒设备还包括旋风分离器7，上出气口5和下出气口6均连接到旋风分离器7上，并通过闸片切换出气口，旋风分离器7的出口连接引风机8，引风机8接入冷却气体单元9。旋风分离器设备的主要功能是尽可能除去输送介质气体中携带的固体颗粒杂质和液滴，达到气固液分离，以保证管道及设备的正常运行。本发明中，将喷雾塔12中的混合气体从出气口引入旋风分离器7除去细小颗粒，并将混合气体进行冷凝洗涤除去水分并降温以循环利用。

优选的，本发明的喷雾冷却造粒设备还包括与反应釜2连接、向反应釜2内释放蒸汽维持或增加反应釜2内压力的高压蒸汽罐1，该高压蒸汽罐1也使用导热油作为加工热源。

使用本实施例的喷雾冷却造粒设备的一种尼龙聚合物喷雾冷却造粒方法，具体包括以下步骤：

（1）尼龙聚合物在反应釜2内反应完成后，最终出料压力维持在2.5~3.5MPa，打开出料阀，在反应釜2内蒸汽压力的作用下，反应釜2中的尼龙聚合物熔体通过保温管道3输送至喷雾塔12顶部的压力喷头4，在喷雾塔12中从压力喷头4中喷出并分散为细小的雾滴，由于雾滴温度超过300℃，雾滴中的水分在高温下闪蒸，迅速实现干燥；

（2）打开喷雾塔12顶部的第一气体阀门10，冷却气体旋转进入吹扫雾滴，使高温雾滴冷却，并在塔内旋转向下沉降；冷却时间过短会导致雾滴在没有凝固前就落到喷雾塔底部，凝结在塔底上形成尼龙硬块，浪费物料并难以清理，因此可以打开与调节喷雾塔12底部的第二气体阀门11，冷却气体进入逆流向上吹扫雾滴，增加雾滴的冷却时间，使雾滴最终冷却成型，成为均匀规整的尼龙固体颗粒，并落到喷雾塔12底部。

（3）通过闸片切换喷雾塔12中部的上出气口5和下出气口6，开启引风机8，维持喷雾塔内压力为-100~20Pa，将喷雾塔12中的混合气体从出气口引入旋风分离器7除去细小颗粒和水分，然后进入引风机8，并最终进入冷却气体单元9循环利用。

（4）收集落到喷雾塔12底部的尼龙固体颗粒，送至震动筛分级后包装成成品。

优选的，所述冷却气体为氮气，防止高温物料氧化，温度为10~40℃；喷雾塔的出料温度为100~150℃。

反应釜2连接高压蒸汽罐1，高压蒸汽罐1向反应釜2内释放蒸汽维持或增加反应釜内的压力，使反应釜中的蒸汽压力维持在2.5~3.5MPa，以保证喷雾连续平稳产生。反应釜中反应生成的尼龙聚合物熔体的温度为310~315℃，粘度为5~100cp。粘度根据反应要求确定，物料粘度与物料温度、含水率成正比，保压时间短物料含水率大则粘度低，若保压时间长由于释放的水蒸气过多，物料粘度较高，喷雾效果与物料的粘度密切相关，粘度越低成雾的效果越好，可根据需要增加反应釜内的压力来维持喷雾的连续产生。

本发明涉及一种将高温融熔的尼龙聚合物利用压力喷头在喷雾塔中雾化、干燥、冷却、造粒的新型方法及其设备，与硬脂酸或石蜡油的喷雾冷却造粒工艺相比，本发明的工艺要求较高，尼龙聚合物熔体的温度在310℃左右，融熔状态下为非牛顿流体，粘度在5~100cp，而硬脂酸或石蜡油的熔点在50℃左右，融熔后为牛顿流体，粘度也很小。因此本发明的工艺装置保温要求严格，保温管道可以采用导热油夹套保温管，而压力喷头可采用缠绕电阻丝进行加热保温，防止尼龙聚合物熔体在管道、压力喷头内凝固造成堵塞，使后续步骤无法顺利进行。本工艺也适应类似物料喷雾冷却造粒或者喷雾干燥。

以上公开的仅为本申请的几个具体实施例，但本申请并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化，都应落在本申请的保护范围内。 

Claims (10)

1.一种尼龙聚合物喷雾冷却造粒方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）在反应釜内蒸汽压力作用下，反应釜中的尼龙聚合物熔体通过保温管道输送至喷雾塔顶部的压力喷头，从压力喷头中喷出并分散为细小的雾滴，雾滴中的水分在高温下闪蒸，迅速实现干燥；

（2）打开喷雾塔的气体阀门，冷却气体进入将高温雾滴冷却成型，成为均匀的尼龙固体颗粒并在塔内向下沉降；

（3）打开喷雾塔的出气口，开启引风机，将喷雾塔中的混合气体从出气口引出，维持喷雾塔内压力为-100~20Pa；

（4）收集落到喷雾塔底部的尼龙固体颗粒，分级后包装成成品。

2.如权利要求1所述的尼龙聚合物喷雾冷却造粒方法，其特征在于，所述反应釜中蒸汽压力为2.5~3.5MPa，尼龙聚合物熔体的温度为310~315℃，尼龙聚合物熔体的粘度为5~100cp。

3.如权利要求1所述的尼龙聚合物喷雾冷却造粒方法，其特征在于，所述步骤（1）中的保温管道为导热油夹套保温管，通过导热油加热保温，所述压力喷头为保温的压力雾化器，通过缠绕电阻丝加热保温，防止尼龙聚合物熔体在管道、压力喷头内凝固；所述压力喷头的喷口直径为0.5~1.5mm。

4.如权利要求1所述的尼龙聚合物喷雾冷却造粒方法，其特征在于，所述步骤（2）具体包括：打开喷雾塔顶部的第一气体阀门，冷却气体进入使高温雾滴冷却，并在塔内向下沉降；打开喷雾塔底部的第二气体阀门，冷却气体逆流向上吹扫雾滴，增加雾滴的冷却时间，使雾滴最终冷却成型，成为均匀的尼龙固体颗粒，并落到喷雾塔底部。

5.如权利要求1所述的尼龙聚合物喷雾冷却造粒方法，其特征在于， 所述步骤（3）具体包括：通过闸片切换喷雾塔中部的上出气口和下出气口，开启引风机，维持喷雾塔内压力为-100~20Pa，将喷雾塔中的混合气体从出气口引入旋风分离器去除细小颗粒和水分，然后进入引风机和冷却气体单元循环利用。

6.如权利要求1或4所述的尼龙聚合物喷雾冷却造粒方法，其特征在于，所述冷却气体为氮气，温度为10~40℃；所述喷雾塔的出料温度为100~150℃。

7.如权利要求1所述的尼龙聚合物喷雾冷却造粒方法，其特征在于，所述反应釜连接高压蒸汽罐，高压蒸汽罐向反应釜内释放蒸汽维持或增加反应釜内的压力，以维持喷雾连续平稳产生。

8.一种尼龙聚合物喷雾冷却造粒设备，其特征在于，包括：

反应生成尼龙聚合物熔体的反应釜；连接反应釜出料阀的保温管道；以及喷雾塔和位于喷雾塔顶部的压力喷头，所述保温管道连接压力喷头并将尼龙聚合物熔体输送至压力喷头；所述喷雾塔设置有气体阀门和出气口，所述气体阀门外接冷却气体单元，所述出气口外接引风机。

9.如权利要求8所述的尼龙聚合物喷雾冷却造粒设备，其特征在于，所述保温管道为导热油夹套保温管，通过导热油加热保温，所述压力喷头为保温的压力雾化器，通过缠绕电阻丝加热保温，防止尼龙聚合物熔体在管道、压力喷头内凝固；所述压力喷头的喷口直径为0.5~1.5mm；所述喷雾塔顶部设有第一气体阀门，冷却气体入口为螺旋结构，所述喷雾塔底部设有第二气体阀门，冷却气体入口为竖直向上结构，第一气体阀门和第二气体阀门均连接到冷却气体单元；所述喷雾塔中部设置上出气口和下出气口，上出气口和下出气口均连接到引风机，并通过闸片切换出气口。

10.如权利要求8或9所述的尼龙聚合物喷雾冷却造粒设备，其特征在于，所述喷雾冷却造粒设备还包括旋风分离器，出气口连接到旋风分离器上，旋风分离器的出口连接引风机，引风机接入冷却气体单元；所述喷雾冷却造粒设备还包括与反应釜连接、向反应釜内释放蒸汽维持或增加反应釜内压力的高压蒸汽罐。

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