CN115609797A - 用于再处理塑料废料特别是pet废料的方法和再处理系统 - Google Patents

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Abstract

在一种用于再处理塑料废料(MW)——尤其是PET废料——的方法中，塑料废料(MW)借助闪蒸干燥器(5)在输送管线(7)中进行干燥，然后被进给到多轴螺杆机(2)中。在多轴螺杆机(2)中，再处理经干燥的塑料废料(MD)。预干燥可实现简单、节能、经济、可靠且有效的再处理。

Description

用于再处理塑料废料特别是PET废料的方法和再处理系统
相关申请的交叉引用
德国专利申请DE 10 2021 207 614.9的内容通过引用并入本文。
技术领域
本发明涉及一种用于再处理塑料废料，特别是PET废料的方法和再处理系统。
背景技术
PET废料(PET：聚对苯二甲酸乙二醇酯)的再处理或回收是众所周知的。为此目的，诸如PET瓶的PET废料被切碎成PET废料，然后进行清洗。由于该清洗处理，PET废料的湿度比例高，这不利于通过多轴螺杆机再处理PET废料。
由WO 2006/079 128 A1(对应于US 2009/0004325 A1)已知一种用于再处理待回收的PET废料的方法。PET废料被进给到其中布置有移动工具的真空容器中。由于工具的移动，容器中的PET废料被加热、干燥并至少部分结晶。在干燥结晶后，PET废料被进给到单螺杆或多螺杆挤出机进行再处理。
发明内容
本发明的目标是提供一种方法，该方法允许对塑料废料，特别是PET废料进行简单、节能、经济、可靠和有效的再处理。
该目标通过一种用于回收塑料废料，特别是PET废料的方法来实现，包括以下步骤：
-提供塑料废料，
-通过闪蒸干燥器(flash dryer)在输送管线中干燥塑料废料，
-将经干燥的塑料废料进给到多轴螺杆机中，以及
-通过多轴螺杆机再处理经干燥的塑料废料。通过闪蒸干燥器，潮湿的塑料废料在输送管线中以简单快速的方式进行干燥。由于塑料废料在输送管线中的停留时间短，干燥对塑料废料来说是既节能又温和的。塑料废料不会因干燥过程而受到应力。闪蒸干燥器设计简单且占用空间小，因此投资和运行成本低。因此，有可能经济地再处理塑料废料。
闪蒸干燥器在输送管线中在输送方向上输送塑料废料。闪蒸干燥器在输送方向上布置在多轴螺杆机的上游，使得塑料废料在再处理之前借助输送气体进行干燥或预干燥。因此，干燥塑料废料的过程是在对经干燥的塑料废料进行再处理或回收之前的预干燥过程。在被进给到多轴螺杆机中之前，经干燥的塑料废料与输送气体分离。
由于塑料废料在干燥状态下被进给到多轴螺杆机，在再处理期间仅需要从多轴螺杆机去除少量的水分。为了去除水分，多轴螺杆机尤其具有至少一个脱气装置。与潮湿的塑料废料的再处理相比，脱气装置的尺寸可以更小。而且，通过根据本发明的方法，多轴螺杆机可以以更高的生产量进行操作，这是因为在再处理期间释放的水分不会使多轴螺杆机中的材料熔体起泡而堵塞至少一个脱气装置。因此，可以可靠、有效并高质量地再处理经干燥的塑料废料。
塑料废料被粉碎，特别是被切碎。特别地，塑料废料形成为薄片、碎片和/或颗粒。塑料废料特别是PET废料(PET：聚对苯二甲酸乙二醇酯)。例如，塑料废料是在大袋子中进行输送的。
多轴螺杆机包括壳体，该壳体中形成有至少两个壳体孔。至少两个处理元件轴布置在至少两个壳体孔中。至少两个处理元件轴可以被驱动围绕相关的旋转轴线旋转。特别地，处理元件轴被设计成在相同方向上，即在相同的旋转方向上，被驱动旋转和/或被设计成紧密地啮合。至少两个处理元件轴的旋转驱动通过驱动马达经由分支齿轮来执行。特别地，多轴螺杆机被设计为共旋转双轴螺杆机。
经干燥的塑料废料和/或新的塑料材料通过多轴螺杆机塑化成材料熔体。随后，通过多轴螺杆机对材料熔体进行处理或再处理。塑化和/或处理或再处理可以特别地包括脱气、混入、熔融和均化步骤中的至少一个。特别地，可以将至少一种添加剂和/或新的塑料材料(纯料)，特别是新的PET材料，供应给多轴螺杆机。处理或再处理产生的原材料可以再用于生产塑料制品或PET制品。例如，原材料被过滤和/或制粒成颗粒和/或直接进一步处理。
一种塑料废料借助输送气体进行输送，并在被向多轴螺杆机输送的同时被干燥的方法确保了简单、节能、经济、可靠和有效的再处理。闪蒸干燥器产生流动的输送气体。流动的输送气体被特别加热以干燥塑料废料。流动的输送气体将塑料废料沿输送方向输送到多轴螺杆机。在被输送的同时，通过加热的输送气体干燥塑料废料。输送气体特别是空气或输送空气。流动的输送气体例如通过压力输送和/或抽吸输送而产生。特别地，塑料废料是气动输送的。塑料废料与输送气体并流输送，即沿输送方向输送。输送气体在输送管线中流动。为了用塑料废料承载输送气体，输送管线尤其具有至少一个供给口。
缓慢地干燥塑料废料。塑料废料通过闪蒸干燥器被加热了温度ΔT。对于温度ΔT，以下内容特别适用：2℃≤ΔT≤80℃，特别是5℃≤ΔT≤70℃，并且特别是10℃≤△T≤60℃。
塑料废料在闪蒸干燥器之后被进给到多轴螺杆机，特别在没有进一步加热和/或进一步干燥的情况下。经干燥的塑料材料被进给到多轴螺杆机，特别是在温度TK下，其中以下内容特别适用：0℃≤TK≤100℃，特别是10℃≤TK≤90℃，特别是20℃≤TK≤80℃，特别是30℃≤TK≤70℃，并且特别是40℃≤TK≤60℃。经干燥的塑料废料特别以非结晶状态进给到多轴螺杆机。
如下一种方法确保了简单、节能、经济、可靠和有效的再处理，在该方法中，输送管线中的输送气体具有温度TG，其中：70℃≤TG≤250℃，在80℃≤TG≤220℃，特别是90℃≤TG≤190℃。特别是当塑料废料进入输送管线时，输送气体具有温度TG。特别地，温度TG低于塑料废料的熔融温度TS。对于PET的熔融温度TS，以下内容特别适用：250℃≤TS≤260℃。温度TG越高，闪蒸干燥器的干燥效果越高。较高的干燥效果可以降低输送气体中的塑料废料的停留时间和/或每千克塑料废料的特定输送气体量。
如下一种方法确保了简单、节能、经济、可靠和有效的再处理，在该方法中，塑料废料具有熔融温度TS并且输送管线中的输送气体具有温度TG，其中：TS-100℃≤TG<TS，特别是TS-80℃≤TG≤TS-10℃，特别是TS-60℃≤TG≤TS-20℃。特别是当塑料废料进入输送管线时，输送气体具有温度TG。温度TG低于塑料废料的熔融温度TS。温度TG越高，闪蒸干燥器的干燥效果越高。由于更高的干燥效果，可以降低输送气体中的塑料废料的停留时间。
如下一种方法确保了简单、节能、经济、可靠和有效的再处理，在该方法中，质量为mG的输送气体承载有质量为mM的塑料废料，其中：0.3≤mM/mG≤4，特别是0.4≤mM/mG≤3，并且特别是0.5≤mM/mG≤2。质量为mM的塑料废料与质量为mG的输送气体之比也称为承载量。例如，如果1kg输送气体承载有1kg的塑料废料，则承载比为：mM/mG＝1。过高的承载比将损害闪蒸干燥器的干燥效果。承载量的指定范围尤其当塑料废料进入输送气体时适用。
如下一种方法确保了简单、节能、经济、可靠和有效的再处理，在该方法中，输送管线中的输送气体具有输送速度vG，其中：5m/s≤vG≤50m/s。高的输送速度vG增强了闪蒸干燥器的干燥效果，并使得废塑料材料在输送气体中的停留时间TG较短。因此，干燥特别节能和经济。
如下一种方法确保了简单、节能、经济、可靠和有效的再处理，在该方法中，塑料废料在输送气体中具有停留时间tG，其中：2s≤tG≤10s。由于停留时间TG短，借助闪蒸干燥器干燥塑料废料是特别节能和经济的。特别地，停留时间TG被定义为从塑料废料进入输送气体直到经干燥的塑料废料与输送气体分离之间的时间段。
如下一种方法确保了简单、节能、经济、可靠和有效的再处理，在该方法中，塑料废料在被输送的同时被偏转、旋转、分散、减速、加速中的至少一种。当在输送管线中被输送时，至少一个力被施加在塑料废料上，使得塑料废料在被输送时被偏转和/或旋转和/或分散和/或减速和/或加速。特别地，至少一个干燥元件用于施加力。相应的干燥元件增强了塑料废料在被输送时干燥塑料材料的过程。相应的干燥元件特别是输送管线的部分和/或集成到输送管线中。特别地，至少一个干燥元件形成为偏转管线部、竖直管线部、截面变化管线部和/或方向改变部件。方向改变部件例如是分散部件和/或涡旋部件。由于塑料废料的变化运动，特别是改变速度和/或方向，闪蒸干燥器的干燥效果得到改善并且干燥过程得到加速。
如下一种方法确保了简单、节能、经济、可靠和有效的再处理，在该方法中，塑料废料在被进给到输送气体中时具有进给湿度比例ψ1，其中：4000ppm≤ψ1≤50000ppm，特别是5000ppm≤ψ1≤35000ppm，并且特别是6000ppm≤ψ1≤200000ppm，和/或其中，经干燥的塑料废料在被从输送气体排放时具有排放湿度比例ψ2，其中：3000ppm≤ψ2≤6000ppm，特别是3500ppm≤ψ2≤5500ppm，并且特别是4000ppm≤ψ2≤5000ppm。当进给到输送气体或输送管线中时，塑料废料是潮湿的。塑料废料具有进给湿度比例ψ1。进给湿度比例ψ1定义如下：
Figure BDA0003748590020000051
其中：
mW1表示进料时水分或水的质量，
mM表示进料时潮湿塑料废料MW的质量，
mMt表示干燥的或无水塑料废料的质量。
因此，经干燥的塑料废料在从输送气体排出时具有排放湿度比例ψ2。排放湿气比例ψ2如下地限定：
Figure BDA0003748590020000052
其中：
mW2表示排放时水分或水的质量，
mMD表示排放时干燥的塑料废料MD的质量。
单位ppm是“百万分率”的缩写，并且描述了与质量mM或MMD(单位为kg)相关的质量mW1或mW2(单位为mg)。湿度比例ψ1或ψ2通过水选择性测量方法，例如通过卡尔·费歇尔滴定法测定。
水分或湿气由结合在塑料废料中的内部湿气和表面湿气组成。因此，进给湿度比例ψ1由内部湿气ψi和表面湿气ψo1组成。以下内容适用：
ψ1＝ψI+ψO1。
内部湿度比例ψi被限制在塑料废料中，并且通过闪蒸干燥器干燥塑料废料的过程保持基本恒定。相反，表面湿度比例ψO1位于塑料废料的表面上，并且通过干燥过程借助于闪蒸干燥器除至重量上的至少70％，特别是至重量上的至少80％，特别是至重量上的至少90％。因此，以下内容适用于排放湿度比例ψ2：
ψ2＝ψI+ψO2，
其中ψO2表示排放经干燥的塑料废料时的表面湿度比例。以下内容特别适用：
0ppm≤ψO2≤3000ppm，特别是100ppm≤ψO2≤2500ppm，特别是300ppm≤ψO2≤2000ppm。
如下一种方法确保了简单、节能、经济、可靠和有效的再处理，在该方法中，借助多轴螺杆机以生产量D处理经干燥的塑料废料，其中：500kg/h≤D≤25000kg/h，特别是1000kg/h≤D≤20000kg/h，并且特别是1500kg/h≤D≤15000kg/h。由于塑料废料在被供应到多轴螺杆机之前被干燥的事实，经干燥的塑料废料在多轴螺杆机中再处理期间需要较少的除湿和脱气。特别地，经干燥的塑料废料在多轴螺杆机中不会引起材料熔体起泡。因此，可以显著增加多轴螺杆机的生产量D，这使得再处理更经济。
如下一种方法确保了简单、节能、经济、可靠和有效的再处理，在该方法中，经干燥的塑料废料在多轴螺杆机中被熔化和脱气，其中脱气在压力pabs下进行，其中：3mbar≤pabs≤50mbar，特别是5mbar≤pabs≤30mbar，特别是0mbar≤pabs≤25mbar，并且特别是15mbar≤pabs≤20mbar。由于经干燥的塑料废料的熔化，尤其释放了所限制的内部湿度比例。所释放的内部湿度比例和少量剩余的表面湿度比例(如适用)通过至少一个脱气装置进行脱气，并从多轴螺杆机中排放出。由于湿度比例相对较低的事实，只有小的湿度比例必须从多轴螺杆机中排放出或脱气。因此，在脱气过程中，至少一个脱气装置可以在更高的压力pabs下进行操作。由于更高的压力pabs，至少一个脱气装置的尺寸可以更小且更经济。这使得再处理更加经济。
本发明的另一个目的是提供一种再处理系统，其实现了塑料废料，特别是PET废料，的简单、节能、经济、可靠和有效的再处理。
该目标通过用于再处理塑料废料，特别是PET废料，的再处理系统的实现，其具有：
-多轴螺杆机，其用于塑化和再处理塑料废料，以及
-进给器具，其用于将塑料废料进给到多轴螺杆机中，
其中，进给器具包括用于干燥输送管线中的塑料废料的闪蒸干燥器。根据本发明的再处理系统的优点对应于已经描述的根据本发明的用于再处理塑料废料的方法的优点。根据本发明的再处理系统可以进一步实施为具有结合根据本发明的方法描述的至少一个特征。因此，根据本发明的方法可以通过结合根据本发明的再处理系统描述的至少一个特征来进一步实施。
多轴螺杆机特别地包括壳体，该壳体具有形成在其中的至少两个壳体孔。至少两个处理元件轴布置在至少两个壳体孔中。至少两个处理元件轴可以被驱动围绕相关的旋转轴线旋转。特别地，处理元件轴被设计成在相同方向上，即在相同的旋转方向上，被驱动旋转，和/或被设计成紧密地啮合。至少两个处理元件轴的旋转驱动通过驱动马达经由分支齿轮来执行。多轴螺杆机被特别地设计为共转双轴螺杆机。
闪蒸干燥器用于在潮湿的塑料废料被向多轴螺杆机输送的同时干燥输送管线中的潮湿的塑料废料。闪蒸干燥器在输送管线中沿输送方向传送塑料废料。闪蒸干燥器在输送方向上布置在多轴螺杆机的上游。特别地，在闪蒸干燥器和多轴螺杆机之间不进行塑料废料的进一步加热和/或干燥。
一种再处理系统确保了简单、节能、经济、可靠和有效的再处理，在该再处理系统中，闪蒸干燥器包括输送管线、用于生成流动的输送气体的气流发生器(flow generator)以及用于加热输送气体的加热装置。通过气流发生器，在输送管线中产生流动的输送气体。输送气体通过加热装置进行加热，以便干燥塑料废料。优选地，加热装置加热流动的输送气体。输送管线包括用于进给输送气体和/或塑料废料的至少一个供给口。优选地，输送管线包括用于进给输送气体的至少一个供给口和用于进给塑料废料的至少一个供给口。输送管线优选地包括用于排放经干燥的塑料材料的至少一个排放开口。在用于进给塑料废料的至少一个供给口和用于排放塑料废料的至少一个排放开口之间，输送管线具有长度LF，其中特别是：5m≤LF≤100m，特别是10m≤LF≤70m，并且特别是20m≤LF<50m。输送管线至少部分地、优选地在长度LF的至少90％上被隔热层包围。
气流发生器可以被设计成压力或吸力发生器。气流发生器可以布置在输送管线中。气流发生器尤其布置在至少一个过滤器和/或尘埃分离器的下游。气流发生器包括例如输送风扇。
加热装置可以用电进行操作和/或用加热的加热流体进行操作，例如用水、蒸汽、热油和/或热气体进行操作。加热装置特别地包括用于加热加热流体的加热设备和/或用于将热能从加热流体传递到输送气体的热交换器。
一种再处理系统确保了简单、节能、经济、可靠和有效的再处理，在该再处理系统中，闪蒸干燥器包括用于将经干燥的塑料废料与输送气体分离的分离装置。分离装置特别地布置在输送管线和多轴螺杆机之间。优选地，输送管线的排放开口开设到分离装置内。例如，分离装置被设计为旋风分离器。分离装置用于将经干燥的塑料废料与潮湿的输送气体分离。优选地，混合器布置在分离装置和多轴螺杆机之间，用于标准化特别是不同批次的塑料废料。混合器包括例如容器和布置在其中的、用于混合位于容器中的经干燥的塑料废料的至少一个混合元件。特别地，不通过混合器进行塑料废料的进一步干燥。混合器中可能的温度升高特别是小于10℃，特别是小于5℃，特别是小于1℃。分离装置特别地连接到用于从潮湿的输送气体中分离细粒的分离器。
一种再处理系统确保了简单、节能、经济、可靠和有效的再处理，在该再处理系统中，闪蒸干燥器包括用于改善干燥塑料废料的过程的至少一个干燥元件。至少一个干燥元件用于改善或加速潮湿塑料废料的干燥。至少一个干燥元件特别地用以在塑料废料上施加力，使得塑料废料在被输送时被偏转和/或旋转和/或分散和/或减速和/或加速。至少一个干燥元件特别地形成为偏转管线部、竖直管线部、截面改变管线部和/或方向改变部件，例如分散部件和/或涡旋部件。优选地，闪蒸干燥器具有数量为N的干燥元件，其中：1≤N≤20，特别是2≤N≤16，并且特别是4≤N≤12。优选地，输送管线具有数量为U的偏转管线部，其中：1≤U≤10，特别是2≤U≤8，并且特别是3≤U≤6。偏转管线部用于使输送气体或输送的塑料废料减速和加速，从而改善干燥过程。偏转管线部可以设计为弯管、焊接在一起的斜切管部分、T形件、偏转罐和/或γ形管部。各偏转管线部限定了偏转角α，其中特别是：10°≤α≤150°，特别是15°≤α≤135°，并且特别是20°≤α<120°。优选地，闪蒸干燥器包括与竖直管线部结合的至少一个偏转管线部。通常，至少一个干燥元件的干燥效果越大，则待施加的输送能量越高。
一种再处理系统确保了简单、节能、经济、可靠和有效的再处理，在该再处理系统中，进给器具包括用于将塑料废料载入闪蒸干燥器中的计量装置，和/或其中，进给器具包括用于将经干燥的塑料废料进给到多轴螺杆机中的计量装置。第一计量装置用于将潮湿的塑料废料载入闪蒸干燥器中。第一计量装置允许将塑料废料精确地载入输送气体。第一计量装置尤其包括重量计量单元和/或体积计量单元和/或进料螺杆机。计量装置开设到输送管线内。特别地，第一计量装置与输送管线的至少一个供给口连接。第一计量装置布置在用于加热输送气体的加热装置，特别是在输送方向上，的下游。结果，加热的输送气体被塑料废料加载。
第二计量装置用于将经干燥的塑料废料进给到多轴螺杆机中。特别地，计量装置包括重量计量单元和/或体积计量单元和/或进料螺杆机。优选地，第二计量装置包括布置在计量单元的上游的混合器。混合器用于使经干燥的塑料废料标准化，特别是不同批次的塑料废料。混合器优选包括容器和布置在容器中的、用于混合位于容器中的塑料废料的至少一个混合元件。特别地，混合器不用于塑料废料的进一步干燥。容器中的塑料废料的可能的温度升高特别是小于10℃，特别是小于5℃，并且特别是小于1℃。第二计量装置，特别是计量单元，优选地开设到多轴螺杆机的供给口内。
一种再处理系统确保了简单、节能、经济、可靠和有效的再处理，在该再处理系统中，多轴螺杆机包括用于对经干燥的塑料废料脱气的至少一个脱气装置。借助至少一个脱气装置，从多轴螺杆机中去除在熔化过程中释放的内部水分或内部湿气以及可能仍然存在的塑料外壳的表面水分或表面湿气。由于已经借助闪蒸干燥器干燥了塑料废料，特别是已经去除了表面水分，至少一个脱气装置的尺寸可以更小。这提高了再处理的经济效率。至少一个脱气装置的体积输出取决于经干燥的塑料废料的湿度比例、多轴螺杆机的生产量和脱气所需的压力pabs。优选地，多轴螺杆机包括在输送方向上相继布置的至少一个脱气开口，特别是至少脱气开口。在与至少一个脱气装置相关联的脱气区中，材料熔体特别地具有温度TM，其中：265℃≤TM≤300℃，尤其是270℃≤TM≤285℃。
材料熔体在脱气区中的停留时间vs特别是10s≤vs≤45s，特别是15s≤vs≤30s。优选地，至少一个脱气装置具有在输送方向上相继布置的至少两个脱气开口。特别地，脱气区位于多轴螺杆机的两个脱气开口之间。至少一个脱气装置特别地包括真空泵。至少一个脱气装置，特别是真空泵，优选以材料熔体的每千克的体积流速进行操作，该每千克的体积流速在0.3m3/kg和2.5m3/kg之间，特别是在0.5m3/kg和1.5m3/kg之间，并且特别是在0.6m3/Kg和1.2m3/Kg之间。
一种再处理系统确保了简单、节能、经济、可靠和有效的再处理，在该再处理系统中，该再处理系统包括用于控制进给器具和/或多轴螺杆机的控制装置。具体地，控制装置配置成使得再处理系统可根据结合权利要求1至17描述的至少一个特征来进行操作。
通过以下对一个实施例的描述，本发明的其它特征、优势和细节将变得显而易见。
附图说明
图1示出了用于再处理塑料废料，特别是PET废料的再处理系统的示意图，该系统具有进给装置和多轴螺杆机，
图2示出了图1中的进给装置的闪蒸干燥器的放大剖视图，
图3示出了图1中的多轴螺杆机的局部剖切侧视图，以及
图4示出了图3中的多轴螺杆机的局部剖面俯视图。
具体实施方式
图1中示出的再处理系统1用于潮湿的塑料废料MW的再处理。塑料废料MW形成为PET废料(PET：聚对苯二甲酸乙二醇酯)。再处理系统1包括用于将塑料废料塑化和再处理的多轴螺杆机2，以及用于将塑料废料进给到多轴螺杆机2中的进给器具3。
进给器具3包括第一计量装置4、闪蒸干燥器5和第二计量装置6。第一计量装置4用于将潮湿的塑料废料MW加载到闪蒸干燥器5中。第一计量装置4具有例如进给螺杆机和/或重量计量单元和/或体积计量单元。
闪蒸干燥器5用于对潮湿的塑料废料MW进行干燥。闪蒸干燥器5包括输送管线7、用于产生在输送方向9上流动的输送气体F的气流发生器8、用于加热输送气体F的加热装置10，以及用于将通过闪蒸干燥器5干燥的废塑料MD与由于干燥处理而潮湿的输送气体F分离的分离装置11。
气流发生器8具有输送风扇12，其经由吸入管线13和布置在其中的过滤器14吸入输送气体F。输送气体F特别是空气。
加热装置10经由连接管线17连接到气流发生器8，并且在输送方向9中布置在气流发生器8的下游。加热装置10包括用于将加热流体加热的加热设备15，以及连接到加热设备15并用于将热能从加热流体传递到流动的输送气体F的热交换器16。加热流体例如是水、蒸汽、热油或气体。热交换器16布置在连接管线17内。可替代地，加热装置10可以被设计用于对输送气体F进行直接电加热。
连接管线17经由输送气体供给口18连接到输送管线7。输送管线7起始于用于供给塑料废料MW的供给口19处。输送管线7通往分离装置11并向分离装置11开口。为此，输送管线7具有排放开口20。输送管线7终止于排放开口20。输送管线7具有从供给口19至排放开口20的长度LF，其中特别是：5m≤LF≤100m，特别是10m≤LF≤70m，特别是20m≤LF≤50m。输送管线7可以涂覆有隔热层32以减少能量损失。隔热层32仅在图1中示出。
在输送方向9上，输送管线7依次具有第一水平管线部21、第一偏转管线部22、第一竖直管线部23、第二偏转管线部24、第二水平管线部25、第三偏转管线部26、第二竖直管线部27、第四偏转管线部28和截面变化管线部29。在第一水平管线部21中，布置有被设计为分散部件的第一方向改变部件30。在第二水平管线部25中，布置有被设计为涡旋部件的第二方向改变部件31。偏转管线部22、24、26、28、竖直管线部23、27、截面变化管线部29以及集成在水平管线部21、25中的方向改变部件30、31各自形成干燥元件，用以改善对塑料废料MW的干燥。通过各干燥元件来加速干燥。干燥元件是闪蒸干燥器5的一部分。
优选地，闪蒸干燥器5具有N个干燥元件，其中1≤N≤20，特别是2≤N≤16，特别是4≤N≤12。优选地，输送管线7具有U个偏转管线部，其中1≤U≤10，特别是2≤U≤8，特别是3≤U≤6。
偏转管线部22、24、26、28各自围成偏转角α，其中特别是10°≤α≤150°，特别是15°≤α≤135°，并且特别是20°≤α<120°。
分离装置11用于从由于干燥处理而潮湿的输送气体F中分离干燥的塑料废料MD。分离装置11连接到用于进给干燥的塑料废料MD的第二计量装置6。分离装置11还连接到分离器33。分离器33用以分离包含在输送气体F中的细粉A或灰尘。分离器33是闪蒸干燥器5的一部分。
第二计量装置6用以将干燥的塑料废料MD进给到多轴螺杆机2中。第二计量装置6包括例如进给螺杆机和/或重量计量单元和/或体积计量单元。为了进给新的塑料材料MN，进给器具3具有第三计量装置34。该第三计量装置34包括例如进给螺杆机和/或重量计量单元和/或体积计量单元。
多轴螺杆机2用以将干燥的塑料废料MD和/或新的塑料材料MN塑化成材料熔体MS，并将材料熔体MS处理或再处理成原料MR。多轴螺杆机2被配置为同向旋转双轴螺杆机。多轴螺杆机2包括由多个相继布置的壳体部36至43组成的壳体35。壳体部36至43接合在一起以形成壳体35。在壳体35中形成彼此平行并相互贯通的两个壳体孔44、44’，它们的横截面呈水平“8”字形。两个处理元件轴45、45’同中心地布置在壳体孔44、44’中，并且可以由驱动马达46驱动而围绕相关的旋转轴线47、47’旋转。在处理元件轴45、45’和驱动电机46之间布置有分支齿轮48和联接器49。处理元件轴45、45’借助驱动电机46而以相同的方向，即，以围绕旋转轴线47、47’的相同旋转方向被驱动。
多轴螺杆机2在输送方向9’上依次具有进料区50、塑化和均化区51、脱气区52和排放区53。
在进料区50中，壳体部36具有进给开口54。入口漏斗55向进给开口54中开口。在进料区50中，处理元件轴45、45’包括螺旋元件56、56’，其以旋转固定的方式布置在相关的轴57、57’上并用于输送。
在塑化和均化区51中，干燥的塑料废料MD和/或新的塑料材料MN被塑化或熔化，并且材料熔体MS被均化。为了塑化和均化，揉捏元件58、58’以旋转固定的方式布置在塑化和均化区51中的轴57、57’上。优选地，揉捏块布置在塑化和均化区51中的轴57、57’上，该揉捏块包括多个彼此一体形成的揉捏盘。
脱气区52用于对材料熔体MS进行脱气。脱气开口59、60形成在用于脱气的壳体部39、42中。多轴螺杆机2包括与脱气开口59、60连接的脱气装置61。脱气装置61包括真空泵62，其经由脱气管线63与脱气开口59、60连接。在脱气区52中，螺杆元件64、64’和揉捏元件65、65’以旋转固定的方式布置在轴57、57’上。优选地，揉捏块布置在脱气区52中，并且由多个彼此连接成一体的揉捏盘形成。
在排放区53中，螺杆元件66、66’以旋转固定的方式布置在轴57、57’上，以便排出原材料MR。封闭壳体35的喷嘴板67布置在最后的壳体部43上并形成排放开口68。
再处理系统1包括用于控制进给器具3和/或多轴螺杆机2的控制装置69。控制装置69与进给器具3和多轴螺杆机2进行信号通信。
下面描述用于再处理塑料废料MW的再处理系统1和方法的功能原理：
第一计量装置4被供以潮湿的塑料废料MW。对潮湿的塑料废料MW进行粉碎并洗涤。潮湿的塑料废料MW例如在大袋中进行运输。塑料废料MW具有熔化温度TS，其中特别是：250℃≤TS≤260℃。
输送气体F通过气流发生器8在输送方向9上以输送速度vG移动。以下尤其适用于输送管线中的输送速度vG：5m/s≤vG≤50m/s，尤其是10m/s≤vG≤45m/s，并且尤其是15m/s≤vG≤40m/s。
通过加热装置10，输送气体F被加热并且在输送管线7中具有温度TG。以下特别适用于温度TG：70℃≤TG≤250℃，特别是80℃≤TG≤220℃，特别是90℃≤TG≤190℃。
对于温度TG，根据熔化温度TS，以下特别适用：TS-100℃≤TG<TS，特别是TS-80℃≤TG≤TS-10℃，特别是TS-60℃≤TG≤TS-20℃。
控制装置69控制第一计量装置4和气流发生器8，使得质量为mG的输送气体F承载质量为mM的塑料废料MW。比率mM/mG也被称为承载量。对于承载量，以下特别适用：0.3≤mM/mG≤4，特别是0.4≤mM/mG≤3，并且特别是0.5≤mM/mG≤2。
塑料废料MW在被供给到输送气体F中时具有进给湿度比例ψ1，其中：4000ppm≤ψ1≤50000ppm，特别是5000ppm≤ψ1≤35000ppm，特别是6000ppm≤Ф1≤20000ppm。塑料废料MW在输送管线7中通过闪蒸干燥器5进行干燥，使得干燥的塑料废料MD在从输送气体F排出时具有排放湿度比例ψ2，其中：3000ppm≤ψ2≤6000ppm，特别是3500ppm≤ψ2≤5500ppm，并且特别是4000ppm≤Ф2≤5000ppm。
进给湿度比例ψ1如下地限定：
Figure BDA0003748590020000141
其中：
mW1表示进料时水分或水的质量，
mM表示进料时潮湿塑料废料MW的质量，
mMt表示干燥的或无水塑料废料的质量。
排放湿度比例ψ2如下地限定：
Figure BDA0003748590020000142
其中：
mW2表示排放时水分或水的质量，
mMD表示排放时干燥的塑料废料MD的质量。
单位ppm是“百万分率”的缩写，并且描述了与质量mM或MMD(单位为kg)相关的质量mW1或mW2(单位为mg)。
水分或湿气由结合在塑料废料MW或MD中的内部湿气和表面湿气组成。因此，进给湿度比例ψ1由内部湿气ψi和表面湿气ψo1组成。以下内容适用：
ψ1＝ψI+ψO1。
内部湿度比例ψi被限制在塑料废料MW或MD中，并且尽管有通过闪蒸干燥器5干燥塑料废料MW的过程，内部湿度比例ψi保持基本恒定。相反，表面湿度比例ψO1位于塑料废料MW的表面上，并且通过干燥过程借助于闪蒸干燥器5除至重量上的至少70％，特别是至重量上的至少80％，特别是至重量上的至少90％。因此，以下内容适用于排放湿度比例ψ2：
ψ2＝ψI+ψO2，
其中ψO2表示排放经干燥的塑料废料时的表面湿度比例。以下内容特别适用：
0ppm≤ψO2≤3000ppm，特别是100ppm≤ψO2≤2500ppm，并且特别是300ppm≤ψO2≤2000ppm。
塑料废料MW在输送管线7中通过输送气体F以并流方式进行输送，并在被向多轴螺杆机2输送的同时被干燥。干燥元件提高了干燥或干燥效果并加速了塑料废料MW的干燥过程。至少一个力通过干燥元件施加在塑料废料MW上，从而改善干燥效果。塑料废料MW通过第一方向改变部件30或分散部件分散在第一水平管线部21中，然后通过第一偏转管线部22偏转了偏转角α。由此施加在塑料废料MW上的力增强了干燥效果并加速了干燥过程。在第一竖直管线部23中，输送速度vG由于重力而减小。作为减速的结果，一方面在塑料废料MW上施加力，另一方面塑料废料MW在输送气体F中的停留时间tG增加。通过第二偏转管线部24，塑料废料MW再次偏转了偏转角α，然后通过第二方向改变部件31或涡旋部件而在第二水平管线部25中旋转，并且通过第三偏转管线部26再次偏转了偏转角α。通过此施加的力增强了干燥效果并加速了干燥过程。由于第二水平管线部25，塑料废料MW在此期间再次加速，然后在第二竖直管线部27中再次减速。通过第二竖直管线部27，能够进一步延长停留时间tG。随后，通过第四偏转线管线部28，塑料废料MW再次偏转了偏转角α，并且在水平布置的横截面变化管线部29中首先加速，然后再次减速。由此施加的力增强了干燥效果并加速了干燥过程。塑料废料MW在输送管线7或输送气体F中具有停留时间tG，其中，特别是2s≤tG≤10s，特别是3s≤tG≤8s，并且特别是3s≤tG≤6s。当塑料废料MW通过排放开口20离开输送管线7时，其被称为经干燥的塑料废料MD。
通过分离装置11，经干燥的塑料废料MD与潮湿的输送气体F分离。经干燥的塑料废料MD进给至第二计量装置6。潮湿的输送气体F被进给到分离器33，细料A在其中被分离。过滤后的输送气体F流回到环境中或气流发生器8中，使得输送气体F的热量或热能可以经由热交换器被再次利用。
塑料废料MW通过闪蒸干燥器5被加热了温度ΔT。特别地，以下适用于温度ΔT：2℃≤ΔT≤80℃，特别是5℃≤ΔT≤70℃，并且特别是10℃≤ΔT≤60℃。
塑料废料MD在闪蒸干燥器5之后被输送到多轴螺杆机2，特别是没有进一步加热和/或进一步干燥。经干燥的塑料废料MD特别是在温度TK下被进给到多螺杆机2，其中特别是对于温度TK适用：0℃≤TK≤100℃，特别是10℃≤TK≤90℃，特别是20℃≤TK≤80℃，特别是30℃≤TK≤70℃，并且特别是40℃≤TK≤60℃。经干燥的塑料废料MD进给到多轴螺杆机2中，特别是以非结晶态。
经干燥的塑料废料MD借助第二计量装置6经由入口漏斗55和进给开口54进给到多轴螺杆机2中。在需要或必要时，新的塑料MN可借助第三计量装置34经由入口漏斗55和进给开口54进给到多轴螺杆机2中。
进给的塑料废料MD和/或新的塑料材料MN在进料区50中在输送方向9’上被输送到塑化和均化区51。在塑化和均化区51中，塑料废料MD和/或新的塑料材料MN被塑化和均化。塑化释放了限制在塑料废料MD中的内部湿气。释放的内部湿气和任何残留的表面湿气从脱气区52中的壳体孔44、44’排出。为此，通过真空泵产生压力pabs，并经由脱气开口59、60和脱气管线63抽出壳体孔44、44’中的湿气。对于脱气时的压力pabs，以下内容特别适用于：3mbar≤pabs≤50mbar，特别是5mbar≤pabs≤30mbar，特别是10mbar≤pabs≤25mbar，并且特别是15mbar≤pabs≤20mbar。
由于表面湿气已经借助闪蒸干燥器5基本上完全从潮湿的塑料废料MW中去除，因此只有内部湿气，即相当少的湿气，必须从材料熔体MS中去除，该材料熔体MS已经由干燥的塑料废料MD产生。这意味着脱气装置61可具有较小的尺寸并且在较低的压力pabs下进行操作。
材料熔体MS在脱气区52中具有温度TM，其中特别是：265℃≤TM≤300℃，特别是270℃≤TM≤285℃。材料熔体MS在脱气区52中的停留时间vM特别是在10s和45s之间，并且特别是在15s和30s之间。相对于1kg的材料熔体MS，脱气装置61以0.3m3/kg至2.5m3/kg、特别是0.5m3/kg至1.5m3/kg、特别是0.6m3/kg至1.2m3/kg的体积流率进行操作。
通过塑化、均化和脱气，塑料废料MD被处理或再处理成新的原材料MR。然后，所得的原材料MR经由排放区53通过排放开口68排出。然后，原材料MR可以以通常的方式进一步处理，例如过滤和/或造粒。
由于经干燥的塑料废料MD进给到多轴螺杆机2，因此通过多轴螺杆机2的处理可以以较高的生产量D进行。对于生产量D，特别适用以下：500kg/h≤D≤25000kg/h，特别是1000kg/h≤D≤20000kg/h，并且特别是1500kg/h≥D≤15000kg/h。
闪蒸干燥器5能够简单、节能且经济地对潮湿的塑料废料MW进行干燥。闪蒸干燥器5所需空间小，能耗低，并且投资和运行成本低。塑料废料MW被缓慢地干燥。干燥通过多轴螺杆机2简化了随后的再处理。由于必须从多轴螺杆机2去除较少湿气的事实，脱气装置61可以具有较小的尺寸并且以较低的压力pabs进行操作。结果，可以增加生产量D。总之，该方法或再处理系统1能够简单、节能、经济、可靠且有效地再处理塑料废料MW，特别是PET废料。

Claims (21)

1.一种用于回收塑料废料的方法，包括以下步骤：
-提供塑料废料(MW)，
-通过闪蒸干燥器(5)在输送管线(7)中干燥所述塑料废料(MW)，
-将经干燥的塑料废料(MD)进给到多轴螺杆机(2)中，以及
-通过所述多轴螺杆机(2)再处理所述经干燥的塑料废料(MD)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述塑料废料是PET废料。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述塑料废料(MW)借助输送气体(F)进行输送并且在被向所述多轴螺杆机(2)输送的同时被干燥。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述输送管线(7)中的输送气体(F)具有温度TG，其中：70℃≤TG≤250℃。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述塑料废料(MW)具有熔化温度TS并且所述输送管线(7)中的输送气体(F)具有温度TG，其中：TS-100℃≤TG<TS。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，质量为mG的输送气体(F)承载有质量为mM的所述塑料废料(MW)，其中：0.3≤mM/mG≤4。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述输送管线(7)中的输送气体(F)具有输送速度vG，其中：5m/s≤vG≤50m/s。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述塑料废料(MW)在输送气体(F)中具有停留时间tG，其中：2s≤tG≤10s。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述塑料废料(MW)在被输送的同时被偏转、旋转、分散、减速、加速中的至少一种。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述塑料废料(MW)中的至少一种在被进给到输送气体(F)中时具有进给湿度比例ψ1，其中：4000ppm≤ψ1≤50000ppm，并且
所述经干燥的塑料废料(MD)在被从输送气体(F)排放时具有排放湿度比例ψ2，其中：3000ppm≤ψ2≤6000ppm。
11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，借助所述多轴螺杆机(2)以生产量D处理所述经干燥的塑料废料(MD)，其中：500kg/h≤D≤25000kg/h。
12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述经干燥的塑料废料(MD)在所述多轴螺杆机(2)中被熔化和脱气。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述脱气在压力pabs下进行，其中：3mbar≤pabs≤50mbar。
14.一种用于再处理塑料废料的再处理系统，具有
-多轴螺杆机(2)，其用于塑化和再处理所述塑料废料(MW)，以及
-进给器具(3)，其用于将塑料废料(MD)进给到所述多轴螺杆机(2)中，
其特征在于，所述进给器具(3)包括用于干燥输送管线(7)中的所述塑料废料(MW)的闪蒸干燥器(5)。
15.根据权利要求14所述的再处理系统，其中，所述塑料废料是PET废料。
16.根据权利要求14所述的再处理系统，其特征在于，所述闪蒸干燥器(5)包括输送管线(7)、用于生成流动的输送气体(F)的气流发生器(8)以及用于加热所述输送气体(F)的加热装置(10)。
17.根据权利要求14所述的再处理系统，其特征在于，所述闪蒸干燥器(5)包括用于将经干燥的塑料废料(MD)与所述输送气体(F)分离的分离装置(11)。
18.根据权利要求14所述的再处理系统，其特征在于，所述闪蒸干燥器(5)包括用于改善干燥所述塑料废料(MW)的过程的至少一个干燥元件(22,23,24,26,27,28,29,30,31)。
19.根据权利要求14所述的再处理系统，其特征在于，所述进给器具(3)中的至少一个包括用于将所述塑料废料(MW)载入所述闪蒸干燥器(5)的计量装置(4)，以及
所述进给器具(3)包括用于将所述经干燥的塑料废料(MD)进给到所述多轴螺杆机(2)中的计量装置(6)。
20.根据权利要求14所述的再处理系统，其特征在于，所述多轴螺杆机(2)包括用于对所述经干燥的塑料废料(MD)脱气的至少一个脱气装置(61)。
21.根据权利要求14所述的再处理系统，其特征在于用于控制所述进给器具(3)和所述多轴螺杆机(2)中的至少一个的控制装置(69)。
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