DE2456398B2

DE2456398B2 - Verfahren und vorrichtung zum aufbereiten von polyvinylchlorid-mischungen

Info

Publication number: DE2456398B2
Application number: DE19742456398
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Thyssen Industrie AG
Current assignee: ThyssenKrupp Technologies AG
Priority date: 1974-11-29
Filing date: 1974-11-29
Publication date: 1977-09-01
Also published as: NL7512569A; IT1054407B; GB1517330A; BE834884A; DE2456398A1; FR2292566B1; FR2292566A1; SE7512368L

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbereiten von Polyvinylchlorid-Mischungen in einem Heizmischer mit hochtourig umlaufenden Mischwerkzeugen, bei dem das Mischgut unter vermindertem Druck auf Temperaturen oberhalb des Erweichungspunktes des Polyvinylchlorids erwärmt wird.

Beim Aufbereiten von Polyvinylchlorid (PVC) in Heiz- und Kühlmischerkombinationen ist es ganz vereinzelt zu Explosionen gekommen, die entweder im Augenblick des Einfließen!» des im Heizmischer aufbereiteten Mischguts in den Kühlmischer oder beim Entleeren des Kühlmischer stattfanden.

Für das Zustandekommen von Explosionen ist Voraussetzung, daß ein zündfähiges Gas-Luftgemisch und eine Zündquelle vorhanden sind.

Das Entstehen eines zündfähigen Gas-Luftgemischs erklärt sich im vorliegen Fall so, daß während der Erwärmung des PVC-Pulvers im Heizmischer von Raumtemperatur auf ca. 1 10-130° C Restmonomere frei weiden und sich somit im freien Innenraum des Heizmischersein Gas-Luftgemisch bildet. Für das frei werdende Gas (Chloräthen CH₂ = CHCL) liegt bei 20° C und 760 Torr die untere Explosionsgrenze bei 3,8 Volumprozent und die obere Explosionsgrenze bei 29,3 Volumprozent. Aus Messungen während der Aufbereitung des PVC im Heizmischer ist bekannt, daß die vorstehend genannte untere Explosionsgase bereits vor Erreichen der Aufbereitungs-Endtempuratur von 110-130" C erreicht und überschritten werden kann.

Beim Entleeren des Heizmischers durch den bodenseitig angeordnetnen Auslauf in den nachgeschalteten Kühlmischer wird das im Heizmischer entstandene Gas-Luftgemisch mit der Luft aus dem li.nennium des Kühlmischers vermischt, so daß die untere Explosionsgrenze wieder unterschritten wird. Falls nun während des Entleerens des Heizmischers eine wirksame Zündquelle vorhanden ist, kann es zu einer Explosion kommen. Hinsichtlich der Zündquellen lassen sich mechanisch erzeugte Funken im Be-

¹S reich des Auslaufs durch sorgfältige Gestaltung des Auflaufverschlusses vermeiden, während sich die Funkenbildung durch elektrostatische Entladungen

im ausfließenden Mischgut kaum beeinflussesn läßt.

Die Gefahr einer Explosion im Kühlmischer beim

-° Entleeren des Heizmischer^ in den Kühlmischer ist jedoch auf eine ganz kurze Zeitspanne begrenzt, da die Luftzumischungzu dem Gas-Luftgemisch fast augenblicklich erfolgt und somit die untere Zündgrenze schnell unterschritten wird.

Mit fortschreitender Betriebsdauer der Heiz- und Kühlmischerkombination verschiebt sich der Zeitpunkt einer möglichen Explosion vom Zeitpunkt der Entleerung des Heizmischers auf den Zeitpunkt der Entleerung des Kühlmischers, da die Gaskonzentra-

tion im freien Innenraum des Kühlmischers von Charge zu Charge zunimmt und somit auch im Kühlmischer die untere Explosionsgrenze von 3,8 Volumprozent überschritten wird, wobei es nach längerer Betriebszeit auch zu einem Überschreiten der oberen Explosionsgrenze von 29,3 Volumprozent kommt. Beim Öffnen des Auslaufes am Kühlmischer kann also im Auslaufbereich durch den Zutritt von Luft ein zündfähiges Gas-Luftgemisch entstehen, das explodiert, sofern eine wirksame Zündquelle in diesem Bereich vorhanden ist.

Bekannt ist es, bei der Herstellung von rieselfähigen Agglomeraten thermoplastischer Kunststoffe in hochtourig laufenden Mischern ein Vakuum anzuwenden. Diese Maßnahme dient jedoch nur dazu, die Agglomerierungstemperatur zu senken und somit dem Produkt eine höhere Energie ohne zusätzliche schädliche Temperatursteigerung zuführen zu können (OE-PS 241 129).

Bekannt ist auch dei Verwendung von Vakuum, um Schwebstoffe aus Mischbehältern abzusaugen (DT-OS 1604367).

Bekannt ist ferner, Kunststoffmischer mit einer Lufteinblasung und einer Abluftreinigung zu versehen, um das Mischgut durch Zuführung von Luft mit Überdruck zu kühlen (DT-GM 6750186).

Schließlich ist es bekannt, bei einem Mischer mit hochtourig umlaufenden Werkzeugen durch Filterböden oder poröse Platten eine bodenseitige Gaszufuhr mit Überdruck vorzunehmen. Diese Maßnahme dient dazu, das Mischgut aufzulockern (DT-GM 1 755 685). Für das Aufbereiten von PVC sind Filterböden nicht geeignet, da ein Zusetzen der Ciasdurchtrittsöffnungen, z. B. durch Weichmacher oder niedrigschmelzende Mischgutbestandteile, nicht verhindert werden kann.

Den bekannten Verfahren und Einrichtungen ist gemeinsam, daß sie hinsichtlich der Vermeidung von Explosionen beim Aufbereiten von PVC keinerlei

Vorkehrungen treffen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu entwickeln, mit 'Jem sieh Explosionen in Heizmischern der eingangs genannten Art verhindern lassen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man durch das im Umlaut befindliche Mischgut bei einem Luftdruck von 500 bis 250 Ton pro Minute eine etwa dem drei- bis fünffachen des freien Volumens des Heizmischeis entsprechende Menge Frischluft hindurchsaugt.

Der mit dem erfindungsgemäßer. Verfahren erzielte Vorteil bestellt darin, daß die untere Explosionsgrenze des Restmonomer-Luftgemischs im Heizmischer auch bei großen Anteilen von Restmo- '5 nomeren im aufzubereitenden PVC jederzeit unterschritten bleibt.

Eine bevorzugte Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht aus einem mit Deckel verschließbaren stehenden zylindrischen ein- oder doppeiwandigen und mit einem verschließbaren Auslauf versehenen Behälter mit bodenseitig angeordneten, mit Umfangsgeschwindigkeiten bis zu 40 m/s antreibbaren Werkzeugen, deren durch den Behälterboden hindurchgeführte Antriebswelle mit mehreren übereinander angeordneten Dichtungen abgedichtet ist, und aus einer am Deckel angeordneten Luftaustrittsöffnung, an die unter Zwischenschaltung von einem oder mehreren Staubabscheidern eine Säugpumpe angeschlossen ist. Die Vorrichtung ist nach der Erfindung so gestaltet, daß die als Lippendichtung ausgebildete oberste Dichtung mit ihrer Dichtlippe zum Behälterinnenraum weist und ein unter der Dichtung liegender freier Ringraum über eine Verbindungsleitung mit der Außenluft verbunden ist, während ein über der Dichtung liegender freier Ringraum mit dem Behälterinnenraum in Verbindung steht.

Die Erfindung wird an Hand eines in der Zeichnung vereinfacht dargestellten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 die Anordnung eines Heizmischers mit Filter- und Absaugeinrichtung, und

Fig. 2 einen Schnitt durch eine Wellenabdichtung mit Luftzuführung als Einzelheit A aus Fig. 1.

Räumlich oberhalb eines (nichtgezeichneten) Kühlmischers befindet sich der verschließbare Auslauf 1 des Heizmischers 2, dessen bodenseitig angeordnetes Werkzeug 3 von einem Antriebsmotor 4 über einen im gemeinsamen Maschinenrahmen 5 untergebrachten (nicht dargestellten) Riementrieb mit Umfangsgeschwindigkeiten bis zu 40 m/s angetrieben wird. Auf dem Deckel la des Heizmischers 2 ist ein verschließbarer Beschickungstrichter 7 angeordnet, über dessen Absperrventil 6 der Heizmischer 2 chargenweise mit dem aufzubereitenden Kunststoff, wie z. B. PVC-Pulver, beschickt wird.

Am Deckel la befindet sich außerdem eine Luftaustrittsöffnung 8, an die über Verbindungsleitungen 9, 10, 11 und 12 mit dazwischengeschaltetem Staubabscheider 13 und diesem nachgeschalteten Zyklon-Staubabscheider 14 eine Säugpumpe 15 innerhalb einer Vakuum-Kompaktanlage angeschlossen ist. Am Boden des Heizmischers 2 befindet sich eine Lufteintrittsöffnung 16, die bei dem Ausführungsbtispiel nach Fig. 1 und 2 aus dem sich bei Unterdruck im Heizmischer öffnenden Ringspalt zwischen der zum Behälterinnenraum hin gerichteten Lippe der oberen Lippendichtung 20 und der Antriebswelle 3<j besteht. Der Ringraum 21 unterhalb der Lippendichtung 20 ist über Bohrungen 22, 23, die Verbindungsleitung 17 und eine einstellbare Drossel 18 mit dei Außenluft verbunden.

Während der Aufbereitung des PVC im Heizmischer wird das eingefüllte Mischgut von Raumtemperatur auf etwa 110-130° C aufgeheizt. Das mit zunehmender Temperatur intensiver werdende Freiwerden von Restmonomeien wird durch eine Verminderung des Luftdrucks im Heizmischer auf etwa 500 bis 250 Torr wesentlich beschleunigt. Durch Ansaugen von Luft vom Behälterboden her durch das in Form einer Trombe umlaufende Mischgut hindurch mit Luftmengen je Minute, die dem drei- bis fünffachen freien, also nicht vom Mischgut ausgefüllten Volumen des Heizmischers entsprechen, werden die Irei werdenden Restmonomere mit einem intensiven Luftstrom verdünnt und aus dem Heizmischer abgeführt.

Die beschriebene Vorrichtung bietet folgende Vorteile:

Die Lufteintrittsöffnung im Bereich des Ringspalts zwischen Dichtlippe und Antriebswelle wird mit der durchgesaugten Luft weitgehend sauber gehalten.

Die Lufteintrittsöffnung kann erforderlichenfalls auch mit einer geeigneten Flüssigkeit gespült werden, ohne daß eine Demontage des Dichtungssatzes nötig wäre. So ist es z. B. möglich, durch die Verbindungsleitung 17 einen Weichmacher cinzuspülen, mit dem evtl. vorhandene Mischgutresle im Dichtlippenbereich entfernt werden können.

Die örtlich nahe der Bodenmitte durch den Ringspalt angesaugte Luft wird von dem schnellrotierendem Werkzeug der umlaufenden Mischguttrombe in den unten radial nach außen verlaufenden Materialstrom intensiv zugemischt, so daß die angesaugte Luft zusammen mit dem Mischgut mit dem Weg von der Behältermitte zur Wandung und beim wendeiförmigen Hochlaufen entlang der Wandung den größtmöglichen Weg zwischen Lufteintrittsöffnung am Boden und Luftaustrittsöffnung am Deckel gemeinsam zurücklegt und somit die größtmögliche Gasanreicherung erfährt.

Die Vorrichtung vermeidet das Anbringen zusätzlicher, der Verschmutzung ausgesetzter Lufteintrittsöffnungen für den Vakuum-Spülbetrieb und sieht dafür Maßnahmen vor, die es gestatten, bereits vorhandene Mischer ohne großen technischen Aufwand für den Vakuum-Spülbetrieb zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 umzurüsten.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Aufbereiten von Polyvinylchlorid-Mischungen in einem Heizmischer mit hochtourig umlaufenden Mischwerkzcugen, bei dem das Mischgut unter vermindertem Druck auf Temperaturen oberhalb des Erweichungspunktes c.esPolyvinylchlorids erwärmt wird, dadurch gekennzeichnet, daß man durch das im Umlauf befindliche Mischgut bei einem Luftdruck von 500 bis 250 Torr pro Minute eine etwa dem drei- bis fünffachen des freien Volumens des Heizmischers entsprechende Menge Frischluft hindurchsaugt.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend aus einem mit Deckel verschließbaren stehenden zylindrischen ein- oder doppelwandigen und mit einem verschließbaren Auslauf versehenen Behälter mit bodenseitig angeordneten, mit Umfangsgeschwindigkeiten bis zu 40 m/sec antreibbaren Werkzeugen, deren durch den Behälterboden hindurchgeführte Antriebswelle mit mehreren übereinander angeordneten Dichtungen abgedichtet ist, und aus einer am Deckel angeordneten Luftaustrittsöffnung, an die unter Zwischenschaltung von einem oder mehreren Staubabscheidern eine Saugpumpe angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die als Lippendichtung ausgebildete oberste Dichtung (20) mit ihrer Dichtlippe zum Behälterinnenraum weist und ein unter der Dichtung (20) liegender freier Ringraum (21) über eine Verbindungsleitung (17) und eine einstellbare Drossel (18) mit der Außenluft verbunden ist, während ein über der Dichtung (20) liegender freier Ringraum mit dem Behälterinnenraum in Verbindung steht.