CN1401468A - 制取粉料的空气循环冷冻工艺及其装置 - Google Patents
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Abstract
制取粉料的空气循环冷冻工艺与设备：经压缩的空气换热后进入涡轮膨胀机膨胀制冷，低温空气进入冷冻室内对原料物料进行冷冻，物料经过碟阀和密封仓与螺旋给料机进入冷冻室，物料被冷冻到脆化温度以下，与换热后的空气一同进入低温磨，物料被粉碎成粉末，从低温磨出来的粉气混合物经旋风分离器分离，洁净空气与末级换热器冷边出口的空气一同进入初级换热器的冷端，与压缩后的热空气热量交换，经过滤后，干燥、洁净的空气回到压缩机入口循环使用，经旋风分离器分离下来的粉料经防堵锁风阀进入成品包装系统。本发明能够满足现代工业对小粒度塑料粉末的需求，以及对其他物料粉碎的工艺要求，可以用更低廉的成本生产出更细的塑料等物料粉末。
Description
技术领域
本发明属低温及粉体技术，涉及一种制取粉料的空气循环冷冻工艺以及实施这种工艺所使用的装置。
背景技术
本发明涉及的背景技术主要在两个方面：其一是以液氮为制冷剂冷冻塑料，制取塑料粉末的技术；其二是利用空气为制冷剂制取橡胶粉末的技术。前者是将造粒出的塑料粒制成粉末，广泛用于服装的加工生产，其市场前景看好。但常温粉碎工艺生产的塑料粉末粒径较粗，不能很好地满足服装业的要求，所以一般采用低温粉碎方法，例如采用液氮为制冷剂，将塑料颗粒浸泡或喷淋，使之降到脆化温度以下，再行粉碎。由于我国液氮来源困难，使这种方法的生产成本较高，限制了它在工业上的广泛使用。另一个背景技术是将飞机上使用的空调制冷技术用于废旧橡胶的粉碎上，例如95111135.3号中国发明专利。该专利用于橡胶粉碎可以取得较好效果，但是专为粉碎橡胶设计的，若想将其移植到塑料等物料的粉碎工艺中，则由于两种物料质地的不同，必须在工艺与设备上作出改进。例如一般塑料不会如橡胶那样因含水份而团聚，所以不需要设置多级干燥流化床；原来的冷冻流化床也不适合塑料等物料的冷冻，需要重新设计冷冻室等。以上原因迫使我们在进行塑料及其他物料粉碎时，必需在工艺及设备上作出很多改进。
发明内容
为了满足现代工业对小粒度塑料粉末的需求，以及对其他物料粉碎的工艺要求，本发明将对传统冷冻工艺与现有设备做出改进，提供一种新工艺与装置，使其更能满足塑料及其他物料粉碎的要求，用更低廉的成本生产出更细的塑料粉末或其他物料的粉末。
实现上述发明任务的技术方案是：制取粉料的空气循环冷冻工艺，其流程是：经压缩的空气在换热器换热后，进入涡轮膨胀机的涡轮端膨胀制冷，低温空气进入冷冻室内对原料物料进行冷冻，物料经过碟阀和密封仓，再经螺旋给料机进入冷冻室，物料和低温空气在冷冻室内进行热量交换，物料被冷冻到脆化温度以下，与换热后的空气一同进入低温磨，物料被粉碎成粉末。从低温磨出来的粉气混合物经旋风分离器分离后，洁净空气与末级换热器冷边出口的空气一同进入初级换热器的冷端，与压缩后的热空气进行热量交换，空气温度回复到正温，经过滤后，干燥、洁净的空气回到空气压缩机入口循环使用。经旋风分离器分离下来的粉料经防堵锁风阀进入成品包装系统。
完成以上工艺的设备是：制取粉料的空气循环冷冻装置，空气压缩机出口经管道接换热器的热边，换热器热边出口的空气管道接涡轮膨胀机，涡轮膨胀机降压端出口接冷冻室，物料密封仓的仓口设有碟阀，物料密封仓出口经螺旋给料机接冷冻室，冷冻室出口接低温磨，低温磨出口接旋风分离器，旋风分离器的空气出口与末级换热器冷边出口的管道同时接初级换热器的冷端，再接回空气压缩机入口，旋风分离器的物料出口经防堵锁风阀接入成品包装系统。
这里所说的进料装置与现有技术不同的是：设有物料密封仓，其仓口设有碟阀，当装置工作且不进料时，碟阀关闭，使密封仓内形成一定压力，因此物料较容易进入冷冻室。克服了现有技术因冷冻室内的正压妨碍物料进入的弊端。这里所说的冷冻室为新结构，与冷冻流化床完全不同：室内设有两台螺旋给料机，原料在给料机中运行，冷源充满整个腔室，使原料在整个螺旋进给过程中充分冷却。通过调整螺旋给料机的转速可以调整粒子在冷冻室的时间，从而达到控制其温度的目的。所说的低温磨为气流冲击磨，其特点是可以在低温下正常工作，专门用于低温物料的粉碎。通过调整粉碎的级数、转数和刀片数，可以得到不同的粉碎粒度。
以上工艺和设备分别有以下优化方案：
1、物料进入密封室之前增加磁选工序，去除杂质。相应的装置的优化方案是：在密封仓之前设置磁选机，碟阀设置在磁选机的进、出口。
2、在空气经压缩机压缩后，除原来的水分离器分离游离的水份、分子筛干燥器吸附干燥外，增加了除油步骤，以除去压缩过程中带来的漏油。避免了漏油对系统造成的油污染。相应的设备部分是增加了滤油器，即在空气压缩机出口与涡轮膨胀机之间设有水分离器和滤油器。
3、膨胀降温后的低温空气，分为两部分，除一部分空气进入冷冻室内对原物料进行冷冻外，其余空气引至末级换热器(主冷箱)的冷边入口。这种改进将涡轮膨胀机出口的低温空气作为末级换热器的冷源，提高了主冷箱的效率。相应的设备优化：将“涡轮膨胀机降压端出口接冷冻室”改为以下方式：涡轮膨胀机降压端出口管道分为两路，一路接冷冻室，另一路接末级换热器的冷边入口。
4、从低温磨出来的粉气混合物进行料气分离的工序为：从低温磨出来的粉气混合物经第一级旋风分离器分离后，气体进入第二级旋风分离器再次分离，分离出的空气再经低温袋式除尘器除尘，出来的空气更加洁净。相应的设备优化：低温磨出来的粉气混合物经管道接入第一级旋风分离器，旋风分离器的气体出口接第二级旋风分离器，第二级旋风分离器的气体出口接低温袋式除尘器，低温袋式除尘器空气出口通过过滤器接换热器的冷端，再回到空气压缩机入口。
5、分子筛干燥器的再生冷吹系统自成一体，其工艺为：干燥器吸附完成后，启动罗茨鼓风机和空气电炉，空气经消音器进入干燥器，经加热后的空气赶走分子筛吸附的水份经消音器排入大气。再生完毕，从系统回气引一股气体对干燥器进行冷吹，冷吹后的热空气经水冷器及风冷器后温度降为常温左右，回到空气压缩机入口循环使用。相应的设备为：分子筛干燥器的再生冷吹系统自成一体，罗茨鼓风机出口的空气经空气电炉、消音器接入干燥器，再接分子筛，最后接消音器，消音器出口通入大气。
6、成品包装系统为一独立的循环系统，设备由离心通风机及螺旋分离器组成。
本发明对传统的利用液氮等制冷剂粉碎塑料制取塑料粉末的技术，与利用空气作为制冷剂制取橡胶细粉的技术，进行了改造和组合，创造出新的制取塑料等粉末的空气循环冷冻工艺与设备。新工艺与设备能够满足现代工业对小粒度塑料粉末的需求，以及对其他物料粉碎的工艺要求，可以用更低廉的成本生产出更细的塑料粉末或其他多种物料的粉末。
附图说明
图1为本发明实施例1流程示意图。
具体实施方式
实施例1，参照图1：制取塑料粉末的空气循环冷冻工艺，其流程是：空气压缩机1从大气中吸入空气，压缩到7kgf/cm2后经分离器2和滤油器3除去游离状态的水和油，经分子筛干燥器4(或5或6)吸附干燥后，经过滤器7进入涡轮膨胀机19驱动的压气机二次增压，二次增压后的空气经换热器8、9或多级换热器换热后进入涡轮膨胀机19的涡轮降压端膨胀制冷，空气温度降到-130℃～-140℃，低温空气一部分引至末级换热器9的冷端入口，其余空气进入冷冻室内对原料物料进行冷冻。物料为直径几毫米的不规则塑料颗粒，由料斗28进入，经过碟阀29、磁选机30、碟阀31、密封仓32，经螺旋给料机33进入冷冻室10，物料和低温空气在冷冻室内进行热量交换，物料被冷冻到脆化温度以下，与升温后的空气一同进入低温磨11，物料被粉碎成粉末。从低温磨出来的粉气混合物经第一级旋风分离器12分离后，气体进入第二级旋风分离器13再次分离，又经低温袋式除尘器14除尘，袋式除尘器出口再接过滤器18，出来的洁净空气与末级换热器9冷边出口空气一同进入换热器8的冷端，冷端空气与二次增压后的热空气进行热量交换，空气温度回复到正温，经袋式除尘器21再次过滤后，干燥、洁净的空气回到空气压缩机入口循环使用。经旋风分离器12分离下来的粉料经防堵锁风阀15进入成品包装系统。该系统为一独立的循环系统，由离心通风机16及螺旋分离器17组成。分子筛干燥器的再生冷吹系统自成一体，例如：干燥器4吸附完成后，启动罗茨鼓风机24和空气电炉23，空气经消音器25进入系统，经加热后的空气赶走分子筛吸附的水份，经消音器22排入大气。再生完毕，对干燥器进行冷吹，冷吹后的热空气经水冷器26及风冷器27或温度降为常温左右，回到空气压缩机入口循环使用。图中的20为安放各种仪表的仪表封储罐。
Claims (10)
1、一种制取粉料的空气循环冷冻工艺，其流程是：经压缩的空气在换热器换热后，进入涡轮膨胀机的涡轮端膨胀制冷，低温空气进入冷冻室内对原料物科进行冷冻，物料经过碟阀和密封仓，再经螺旋给料机进入冷冻室，物料和低温空气在冷冻室内进行热量交换，物料被冷冻到脆化温度以下，与换热后的空气一同进入低温磨，物料被粉碎成粉末，从低温磨出来的粉气混合物经旋风分离器分离后，洁净空气与末级换热器冷边出口的空气一同进入初级换热器的冷端，与压缩后的热空气进行热量交换，空气温度回复到正温，经过滤后，干燥、洁净的空气回到空气压缩机入口循环使用，经旋风分离器分离下来的粉料经防堵锁风阀进入成品包装系统。
2、按照权利要求1所述的制取粉料的空气循环冷冻工艺，其特征是：增加以下步骤：膨胀降温后的低温空气，分为两部分，除一部分空气进入冷冻室内对原物料进行冷冻外，其余空气引至末级换热器的冷边入口。
3、按照权利要求1或2所述的制取粉料的空气循环冷冻工艺，其特征是：增加以下步骤：从低温磨出来的粉气混合物经第一级旋风分离器分离后，气体进入第二级旋风分离器再次分离，分离出的空气再经低温袋式除尘器除尘。
4、按照权利要求3所述的制取粉料的空气循环冷冻工艺，其特征是：分子筛干燥器的再生冷吹系统自成一体，其工艺为：干燥器吸附完成后，启动罗茨鼓风机和空气电炉，空气经消音器进入干燥器，经加热后的空气赶走分子筛吸附的水份经消音器排入大气，再生完毕，从系统回气引一股气体对干燥器进行冷吹，冷吹后的热空气经水冷器及风冷器后温度降为常温左右，回到空气压缩机入口循环使用。
5、一种制取粉料的空气循环冷冻装置，其特征是：空气压缩机出口经管道接换热器的热边，换热器热边出口的空气管道接涡轮膨胀机，涡轮膨胀机降压端出口接冷冻室，物料密封仓的仓口设有碟阀，物料密封仓出口经螺旋给料机接冷冻室，冷冻室出口接低温磨，低温磨出口接旋风分离器，旋风分离器的空气出口与末级换热器冷边出口的管道同时接初级换热器的冷端，再接回空气压缩机入口，旋风分离器的物料出口经防堵锁风阀接入成品包装系统。
6、按照权利要求5所述的制取粉料的空气循环冷冻装置，其特征是：在密封仓之前设置有磁选机，碟阀设置在磁选机的进、出口处。
7、按照权利要求5所述的制取粉料的空气循环冷冻装置，其特征是：在空气压缩机出口与涡轮膨胀机之间设有水分离器和滤油器。
8、按照权利要求5或6或7所述的制取粉料的空气循环冷冻装置，其特征是：涡轮膨胀机降压端出口与冷冻室的连接方式为：涡轮膨胀机降压端出口管道分为两路，一路接冷冻室，另一路接末级换热器的冷边入口。
9、按照权利要求8所述的制取粉料的空气循环冷冻装置，其特征是：低温磨出来的粉气混合物经管道接入第一级旋风分离器，旋风分离器的气体出口接第二级旋风分离器，第二级旋风分离器的气体出口接低温袋式除尘器，低温袋式除尘器空气出口通过过滤器接换热器的冷端，再回到空气压缩机入口。
10、按照权利要求9所述的制取粉料的空气循环冷冻装置，其特征是：分子筛干燥器的再生冷吹系统自成一体，罗茨鼓风机出口的空气经空气电炉、消音器接入干燥器，再接分子筛，最后接消音器，消音器出口通入大气。
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