CN212109328U - 用于处理塑料的设备 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种用于处理塑料的设备，尤其干燥塑料的设备，所述设备带有用于容纳待处理的固体材料、尤其塑料的干燥物料容器，所述设备带有用于工艺空气的循环的空气回路，其中，所述干燥物料容器能由工艺空气流动穿过地布置在所述空气回路中，所述设备带有用于干燥从所述干燥物料容器流出的工艺空气的、布置在所述空气回路中的干燥空气产生单元，所述设备带有用于控制和/或调节干燥过程的控制装置。

Description

用于处理塑料的设备
技术领域
本实用新型涉及一种用于处理、尤其干燥塑料的设备，所述设备带有用于容纳待处理的固体材料、尤其塑料的干燥物料容器，所述设备带有用于工艺空气的循环的空气回路，其中，所述干燥物料容器能由工艺空气流动穿过地布置在所述空气回路中，所述设备带有用于干燥从所述干燥物料容器流出的工艺空气的、布置在所述空气回路中的干燥空气产生单元，所述设备带有用于控制和/或调节干燥过程的控制装置。
背景技术
这种设备在文献DE 10 2014 103 772 A1中说明。
在制造用于继续加工的塑料颗粒时，有害物质，尤其挥发性的碳氢化合物(挥发性有机化合物)通常聚集在塑料材料的内部，这些有害物质例如处于溶剂的残余物和/或塑料成份(聚合物)中。这些有害物质同样也包含在辅助材料例如软化剂、稳定剂、催化剂、防火剂或者抗氧化剂中。
VOC(挥发性有机化合物)的沸点处于约50℃至260℃的范围中。由于其蒸汽压高并且沸点低，所以VOC容易快速蒸发(挥发)。根据浓度，这会导致污染环境并且可能导致健康方面的影响。
为了避免蒸发，在制造工艺中通常使用添加剂和/或夹带剂，它们应吸附或者清除VOC。在把吸附剂用作添加剂时，尽管VOC被结合，然而却保持包含在塑料中，其中，不排除在特定条件下的释放。向熔融物中加入夹带剂用于在提取期间的VOC脱气则导致更高的技术方面的耗费，这关系到额外的对机器技术的投资。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是，提供一种设备，借助该设备能有效地并且在耗费很小的情况下把有害物质，尤其VOC从塑料去除。
上述技术问题通过本实用新型解决，即一种用于处理塑料的设备，其带有
-用于容纳待处理的固体材料、尤其塑料的干燥物料容器，
-用于工艺空气的循环的空气回路，其中，所述干燥物料容器能由工艺空气流动穿过地布置在所述空气回路中，
-用于干燥从所述干燥物料容器流出的工艺空气的、布置在所述空气回路中的干燥空气产生单元，
-用于控制和/或调节干燥过程的控制装置，
其特征在于，
在所述空气回路中布置有至少一个清洁级，用于从所述工艺空气中去除有害物质、尤其挥发性碳氢化合物。
在此规定，在空气回路中布置有至少一个清洁级，用于从工艺空气中去除有害物质，尤其挥发性碳氢化合物。因此，除了干燥以外，借助在回路中导引的空气实现固体材料的有害物质清洁。通过这种构造，有利地可以把通常本来就在塑料制造过程内被用于干燥的工艺空气同时作为用于把有害物质从固体颗粒或者塑料颗粒排出的载流体使用。
优选地规定，清洁级布置在干燥空气产生单元上游和/或包括至少一个冷凝液分离器和/或过滤装置(例如构造为活性炭过滤器和/或液体过滤器)。通过这种装置可以在比较小的耗费的情况下有效地把有害物质从固体材料颗粒清除。通过布置在干燥空气产生单元上游可以防止有害物质汇集在用于空气干燥的干燥材料中，例如固定床吸附器中。
为了有效和快速地从塑料去除有害物质优选在压力容器内部布置混合装置。该混合装置例如可以通过混合蜗杆构成，为了均匀的混合作用，该混合蜗杆可以例如对称地布置在干燥物料容器中，尤其沿干燥物料容器的构成对称轴线的纵轴线布置。若混合装置定向带有垂直的方向分量，则颗粒形式的固体材料可以有利地在重力的作用下在处理或干燥过程期间被混合。通过该混合装置能在固体材料内部实现很好的空气分布和/或液体分布，这有利于实现用于有害物质从塑料中挥发的均匀的氛围。
有利于更好地从固体材料去掉有害物质的是，用于产生相对于环境的负压的负压产生装置与干燥物料容器作用连接，并且干燥物料容器和/或空气回路构造用于在干燥过程期间维持该负压。
此外可以改善从固体材料去掉有害物质的是，干燥物料容器配设有增湿装置，该增湿装置带有流体添加装置，用于给处于干燥物料容器内部的固体材料添加流体，尤其水。若在固体材料的第一干燥步骤中(在第二方法步骤内)未达到期望的有害物质极限值时，这尤其有利地实现了再增湿。
在空气回路内部布置有至少一个传感器装置用于测量有害物质含量，尤其挥发性碳氢化合物的含量，和/或用于测量在空气回路中导引的空气的温度和/或湿度，就能实现对于为达到确定的目标极限值、尤其目标有害物质极限值的过程的受控控制和/或调节极限极限。
可以实现带有能受控的干燥空气特性的高效工作的设备的是，干燥空气产生单元具有至少两个处于空腔中的固定床吸附器，所述至少两个固定床吸附器在运行中在再生阶段期间同时由工艺空气流动穿过并且相互交替地一方面由干燥的再生空气加载，其中，再生阶段包括开始的热空气再生阶段和随后的冷却阶段。
在此有利的是，在空气回路中布置有带有附加阀门单元的阀门设备，借助所述附加阀门单元或阀门设备在再生阶段中，在从热空气再生阶段向冷却阶段过渡时，从新鲜空气供给能切换为在闭合的空气回路中的循环空气导引，通过所述新鲜空气供给能给空气回路供给外部的空气，在循环空气导引的情况下从相关的空腔排出的冷却空气能又在空气回路内供给。
优选地，空气回路包括附加流通管路，借助该附加流通管路在循环空气导引期间，能把从相关的空腔排出的冷却空气在空气回路内在干燥物料容器和固定床吸附器之间，尤其在清洁级的上游供给。
很高的过程灵活性由此可实现，即，空气回路具有用于绕过干燥物料容器的旁通管路。因此，来自干燥空气产生单元的工艺空气要么在旁通管路内的旁通闭锁器件关闭(即旁通管路关闭)的情况下通过干燥空气管路被输入干燥物料容器，要么在旁通管路内的旁通闭锁器件开启(即旁通管路开启) 的情况下通过旁通管路又输入回流空气管路。在旁通管路开启的情况下，在回流空气管路中在干燥物料容器下游存在的闭锁器件以及在干燥空气管路中在干燥物料容器上游存在的闭锁器件被关闭，以用于将干燥物料容器与空气回路在流体力学上分开。因此工艺空气可以在不流动穿过干燥物料容器的情况下在回路中导引。这例如在待机运行期间会是有利的，在所述待机运行期间例如开始进行干燥物料容器的排空。
附图说明
下面参照附图所示实施例进一步阐述本实用新型。附图中：
图1示出用于处理塑料的设备的示意图和/或过程的流程图，其中，能把有害物质从塑料去除，
图2示出用于处理塑料的设备的示意图，其具有相较于图1详细示出的干燥空气产生单元。
具体实施方式
图1示出用于处理、尤其用于干燥塑料的设备1，其中，有害物质、例如挥发性碳氢化合物(“volatile organic compounds”简称VOC)被去除。在设备1中进行的塑料的处理或者说干燥尤其在塑料的混料之后和/或在塑料的进一步加工之前进行。
为此，设备1包括至少一个沿纵轴线L布置的干燥物料容器10，干燥物料容器用于在处理过程期间容纳尤其颗粒形式的固体材料或者说塑料。干燥物料容器10优选是料仓形式，例如基本上筒形地构造带有出口侧的锥形的漏斗。为了方便装料和卸料，干燥物料容器10以纵轴线L沿垂直方向定向，其中，出口侧沿重力方向处于下方。干燥物料容器10可以设计用于不同的容纳量，例如用于容纳直至约1500kg的颗粒量。为了并行式运行，所述设备也可以包括多个干燥物料容器10。
此外，设备1包括固体材料侧20，干燥物料容器10可以通过固体材料侧20填充固体材料。固体材料侧20具有添加装置24，添加装置用于把固体材料添加到干燥物料容器10中。添加装置24在此例如包括给料装置22，给料装置用于引入未被处理的固体材料(原料)。此外存在有分离装置26，借助分离装置可以把不再使用的细料从固体材料中借助空气流分离出。为此，分离装置26与设备1的空气分配装置70的上升管道或者说立管76流通连接。为了抽出带有细料的空气，在固体材料侧还布置有抽出装置27，抽出装置带有用于从空气中去除细料的过滤装置28，并且带有负压产生设备29。以此清洁后的空气必要时在处理过程中继续使用，例如通过新鲜空气供给装置101。
固体材料可以借助取出装置14从干燥物料容器10取出。有利的是，取出装置14也可以构造用于取样。
此外，设备1具有空气回路30，在运行中工艺空气在空气回路中导引。干燥物料容器10能由工艺空气流动通过地布置在空气回路30内。
在干燥物料容器10下游，空气回路30具有回流空气管路31，借助回流空气管路在运行中把带有湿气和/或有害物质的工艺空气从干燥物料容器10 导出。在回流空气管路31内布置有至少一个清洁级320，用于从工艺空气中去除有害物质、尤其VOC。在图1所示实施例中，清洁级320包括冷凝液分离器322。在该冷凝液分离器322中，在运行中构成回流空气的工艺空气借助源自冷却水供给装置330的冷却水冷却，例如冷却至40℃。在此，有害物质或者说VOC凝出并且以此(在很大程度上)从工艺空气中去除。有害物质的导出通过冷凝液分离器322的出口323进行。在冷凝液分离器322 的下游可以在回流空气管路31中额外布置过滤装置324(见图2)，以便分离其他有害物质以得到更高的空气洁净度。
干燥空气产生单元34紧随清洁级320地处于空气回路30中。干燥空气产生单元34尤其包括干燥器件，例如至少一个固定床吸附器。在干燥空气产生单元34内，在运行中工艺空气被干燥并且根据工艺步骤必要时被加热。干燥后的和/或加热后的工艺空气借助布置在干燥空气产生单元34和干燥物料容器10之间的干燥空气管路38又能供给至干燥物料容器10。在干燥空气管路38中适宜地为了监视和/或控制目的而布置有一个或者多个传感器元件、例如温度传感器(在此未示出)。
为了有效和快速地从塑料去除有害物质，在干燥物料容器10中布置有混合装置12。该混合装置12例如可以通过混合蜗杆构成，为了均匀的混合作用，该混合蜗杆可以例如对称地布置在干燥物料容器10中，尤其沿干燥物料容器10的构成对称轴线L的纵轴线布置。若混合装置12定向带有垂直的方向分量，则颗粒形式的固体材料可以有利地在重力的作用下在处理或干燥过程期间被混合。通过该混合装置12能在固体材料内部实现很好的空气分布和/或液体分布，由此得到用于有害物质从塑料中挥发的均匀氛围。
此外，干燥物料容器10配设有带有流体添加装置16的增湿装置，借助流体添加装置可以尤其用水润湿处于干燥物料容器10内部的固体材料。湿气的存在可以改善有害物质从塑料毛细部的输出。该湿气用作一种载流体，用于改善在处理过程期间从干燥物料容器10输出有害物质。
此外表明，通过在干燥物料容器10中产生负压能改善或者说加速从塑料中去掉有害物质。为此，空气分配装置70具有负压产生装置71，其中，例如借助工艺空气管路74和/或取出管路72和/或阀门78的相应的阀门开关能从干燥物料容器10取出空气并且能产生相对于环境的负压。干燥物料容器10和/或空气回路30是气密地构造的，以便在相应的过程步骤期间保持低于环境压力的例如在100mbar直至400mbar之间的所需负压。
阀门78还可以被开关，使得工艺空气管路74额外地可以用于通过取出管路72的材料输送和/或用于输送结束之后立管76的抽空。
为了控制和/或调节用于处理或者说干燥塑料的过程，设备1包括控制装置36。
在图2中示出的实施例中示出设备1的其他细节，尤其干燥空气产生单元34的示例性设计。此外存在有旁通管路39，利用旁通管路39可以绕过干燥物料容器10。
在回流空气管路31中，可选地能通流地布置有另外的清洁级310，例如布置在旁通管路39从干燥空气管路38进入回流空气管路31的接入部上游和/或包括旁通管路39的至少一个区段。清洁级310包括至少一个，在此例如两个平行地能通流的过滤装置312，用于从工艺空气中清除掉有害物质、尤其VOC。过滤装置312例如可以构造为活性炭过滤器和/或液体过滤器。可以存在另外的包括过滤装置的清洁级，例如存在于工艺空气向环境的出口之前。
干燥空气产生单元34在此是原理性构造的并且能如文献DE 10 2014 772 A1中所述那样运行，由此有利地以有效的方式实现受控的干燥空气特性。在此，干燥空气产生单元34具有至少两个固定床吸附器，其在此例如处于两个空腔60中。为了监视和/或控制目的，每个空腔60或者说每个固定床吸附器都配设有温度传感器62。所述至少两个固定床吸附器或空腔60在运行中在再生阶段期间同时被工艺空气流动通过。它们还相互交替地一方面被由干燥物料容器10导入的、带有湿气的回流空气加载，并且另一方面被干燥的再生空气加载。再生阶段包括在开始的热空气再生阶段和随后的冷却阶段。带有交替加载的空气导引尤其借助阀门设备50的回流空气阀门单元 52和在此示例性地借助再生阀设备93调节。再生阀设备93交替地把工艺空气通过正在用干燥的再生空气加载的带有再生加热设备91的再生支路90导引到相应的空腔60上游。相对于再生阀设备93备选的是，也可以在相应空腔60的下游存在有两个分别包括再生加热设备91的再生支路90，其中，再生加热设备91就被分别交替运行(在此未示出)。
通过阀门设备50的附加阀单元52可以实现用于处理塑料和/或用于去除有害物质的、非常有效和节能的设备1，借助所述附加阀单元52可以从新鲜空气供给切换为在闭合的空气回路30中的循环空气导引，通过所述新鲜空气供给能给空气回路30供给外部的空气，在循环空气导引的情况下从相关的空腔60排出的冷却空气能又在空气回路30内供给。所述切换尤其在从热空气再生阶段向冷却阶段的过渡的情况下进行。附加流通管路33用于再供给，借助附加流通管路33能把冷却空气在干燥物料容器10和固定床吸附器之间再次供给。
在图2所示变型设计方案中，根据附图在两个空腔60左侧的空腔被再生空气加载。在此，该过程处于热空气再生阶段中，其中，附加阀门单元52 处于新鲜空气位置并且空气回路30是开放的。在此，热的、带有湿气的再生空气通过阀门单元51和52经由一个和/或多个，在此例如两个替选地或者同时地使用的排气口110、111向外排出。为了保持流体力学的平衡，新鲜空气经由一个和/或多个，在此例如两个替选地或者同时地使用的新鲜空气供给部100、101通过在空气回路30内部的附加阀门单元52和附加流通管路 33在清洁级320的上游到达空气回路30中。通过在清洁级320上游的供给，从外部供给的新鲜空气或者说必要时从固体材料侧20来的空气在冷凝液分离器322内部被冷却。
用于去除有害物质或者说在去除有害物质情况下处理或干燥塑料的方法过程尤其包括多个步骤：首先用固体材料、尤其用塑料填充干燥物料容器 10。在此期间，干燥物料容器10可以有利地已经被加热后的工艺空气流动穿过或者说用加热后的工艺空气填充。在此方法步骤期间，混合装置12可以运行，以便均匀平衡固体材料内部的热量分配。若固体材料以干燥的状态被填入，为了去除其中的有害物质，而非用于在制造过程中(紧接在混料之后)被干燥，则固体材料可以在此期间或者接着借助增湿装置润湿。
在随后的第二方法步骤或过程步骤中，首先在开始的干燥阶段中借助环境压力情况下的干燥的和加热后的工艺空气进行固体材料的干燥，无负压氛围。优选的是，干燥物料容器在此连续地由工艺空气流动穿过。在开始的干燥阶段之后，在负压阶段中产生并且例如保持负压氛围，其中，在干燥物料容器10内部的压力相较于环境压力降低例如50mbar至500mbar之间、尤其降低100mbar至400mbar之间。在图2所示变型设计中，空气抽吸通过工艺空气管路74进行。在此优选的是不发生工艺空气的穿流，相反的是，干燥物料容器10与空气回路30在流体力学上分开，例如借助在回流空气管路31 和/或干燥空气管路38存在的闭锁器件分开。在负压阶段期间，干燥空气产生单元34优选在旁通管路39打开的情况下处于待机运行中。紧随负压阶段之后可以进行干燥阶段。在需要时，负压阶段可以重复多次。该方法步骤例如被执行直至达到确定的剩余湿度极限值。
在湿气泄出的情况下，有害物质被从固体材料“洗出”并且转移到带有湿气的工艺空气中。该工艺空气被运出、在干燥物料容器10外部借助清洁级310、320(在很大程度上)去掉有害物质并且在干燥空气产生单元34中干燥。清洁级310、320优选被设计为，使得从设备1进入环境中的、清洁后的工艺空气低于确定的有害物质极限值。
第二方法步骤可以在需要时在中间连接再增湿的情况下重复例如两至三次，直至达到需要的或者说规定的有害物质极限值。
为了快速和有效地设计有害物质挥发过程，在固体材料颗粒和流动穿过的工艺空气之间尽可能大的蒸汽压降是有利的。在此，最重要的过程参数是工艺空气的温度(例如直至200℃)以及固体材料的湿气含量(带有例如在固体材料的1％至5％的重量百分比之间的初始湿气含量)和/或工艺空气的湿气含量(露点例如在-40℃至-80℃)。此外，确定的空气流量额外一方面提高蒸汽压降，并且另一方面改善有害物质的排出和分离。通过负压的产生进一步改善有害物质去除，并且缩短过程持续时间。
在工艺空气的温度、固体材料的和/或工艺空气的湿气含量和空气流量方面最优化的参数或者说参数范围取决于引入的、待处理原料的特性。优选的是，在处理过程前进行用于确定这些参数的校准方法，其中，这些参数尤其被分别相互隔离地改变。在此优选的是给出待遵守的边界条件，例如下述值的至少一个：例如借助存在的传感器装置325确定的、待达到的有害物质极限值；(最大的)干燥时间和/或最大的工艺空气温度(例如是在考虑基于所用固体材料的限制的情况下)。确定后的参数优选存储在控制装置36中并且能例如自动地在给定相应固体材料或者说原料的情况下通过该控制装置36 在控制和/或调节所述处理过程时使用。
在第三方法步骤中，进行干燥物料容器10的清空，连同需要时紧随其后的清洁。
设备1在不使用添加剂和/或夹带剂情况下，实现了在制造塑料时与干燥塑料相同的方法步骤中有害物质的去除。有害物质的去除也可以与在制造过程中需要的塑料的干燥无关地进行。以此实现塑料的有效的、低成本的制造和/或干燥。

Claims (13)

1.一种用于处理塑料的设备(1)，其带有
-用于容纳待处理的塑料的干燥物料容器(10)，
-用于工艺空气的循环的空气回路(30)，其中，所述干燥物料容器(10)能由工艺空气流动穿过地布置在所述空气回路(30)中，
-用于干燥从所述干燥物料容器(10)流出的工艺空气的、布置在所述空气回路(30)中的干燥空气产生单元(34)，
-用于控制和/或调节干燥过程的控制装置(36)，
其特征在于，
在所述空气回路(30)中布置有至少一个清洁级，用于从所述工艺空气中去除有害物质。
2.按照权利要求1所述的设备(1)，
其特征在于，
所述清洁级布置在所述干燥空气产生单元(34)上游和/或包括至少一个冷凝液分离器(322)和/或过滤装置。
3.按照权利要求1或2所述的设备(1)，
其特征在于，
在所述干燥物料容器(10)内部布置有混合装置(12)。
4.按照权利要求1或2所述的设备(1)，
其特征在于，
用于产生相对于环境的负压的负压产生装置(71)与所述干燥物料容器(10)作用连接，并且所述干燥物料容器(10)和/或所述空气回路(30)构造用于在干燥过程期间维持所述负压。
5.按照权利要求1或2所述的设备(1)，
其特征在于，
所述干燥物料容器(10)配设有增湿装置，所述增湿装置带有流体添加装置(16)，所述流体添加装置(16)用于给处于所述干燥物料容器(10)内部的固体材料添加流体。
6.按照权利要求1或2所述的设备(1)，
其特征在于，
在所述空气回路(30)内部布置有至少一个传感器装置(325)用于测量有害物质含量，和/或用于测量在所述空气回路(30)中导引的空气的温度和/或湿度。
7.按照权利要求1或2所述的设备(1)，
其特征在于，
所述干燥空气产生单元(34)具有至少两个处于空腔(60)中的固定床吸附器，所述至少两个固定床吸附器在运行中在再生阶段期间同时由工艺空气流动穿过并且相互交替地一方面由干燥的再生空气加载，其中，所述再生阶段包括开始的热空气再生阶段和随后的冷却阶段。
8.按照权利要求7所述的设备(1)，
其特征在于，
在所述空气回路(30)中布置有带有附加阀门单元(52)的阀门设备(50)，在再生阶段中，在从热空气再生阶段向冷却阶段过渡时，借助所述附加阀门单元(52)从新鲜空气供给(100)能切换为在闭合的空气回路(30)中的循环空气导引，通过所述新鲜空气供给(100)能给所述空气回路(30)供给外部的空气，在循环空气导引的情况下从至少一个由干燥的再生空气加载的空腔排出的冷却空气能重新在空气回路(30)内供给。
9.按照权利要求7所述的设备(1)，
其特征在于，
所述空气回路(30)包括附加流通管路(33)，借助该附加流通管路(33)在循环空气导引期间，能把从至少一个由干燥的再生空气加载的空腔(60)排出的冷却空气在所述空气回路(30)内在所述干燥物料容器(10)和固定床吸附器之间重新供给。
10.按照权利要求1或2所述的设备(1)，
其特征在于，
所述空气回路(30)具有用于绕过所述干燥物料容器(10)的旁通管路(39)。
11.按照权利要求1或2所述的设备(1)，
其特征在于，所述有害物质是挥发性碳氢化合物。
12.按照权利要求5所述的设备(1)，
其特征在于，所述流体是水。
13.按照权利要求9所述的设备(1)，
其特征在于，所述从至少一个由干燥的再生空气加载的空腔(60)排出的冷却空气在所述清洁级的上游重新供给。
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