EP4168146A1 - Reinigung von gasen aus dem entgasen von polymerschmelzen - Google Patents

Reinigung von gasen aus dem entgasen von polymerschmelzen

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EP4168146A1
EP4168146A1 EP21737580.7A EP21737580A EP4168146A1 EP 4168146 A1 EP4168146 A1 EP 4168146A1 EP 21737580 A EP21737580 A EP 21737580A EP 4168146 A1 EP4168146 A1 EP 4168146A1
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EP
European Patent Office
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substances
heating
gas
vacuum
arrangement
Prior art date
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Application number
EP21737580.7A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Gerhard Baratti
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Baratti GmbH
Original Assignee
Baratti GmbH
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Publication date
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    • F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/10—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged one within the other, e.g. concentrically
    • F28D7/12—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged one within the other, e.g. concentrically the surrounding tube being closed at one end, e.g. return type

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for cleaning gases from the degassing of polymer melts, in particular for continuous further processing into stretched polymer films.
  • German patent application DE 102013 000 316 A1 for degassing polymer melts further develops the method known from German patent DE 102007 056 610 B4 in that the cooling plates are replaced by several parallel cooling tubes.
  • a comparable device for removing condensable constituents of warm exhaust gas streams which arise in the processes of polymer production is known from the German Offenle publication DE 19653 613 A1.
  • the gas flow is fed to a drum or rotary kiln drying system, followed by the combined heat exchanger and separator.
  • This is a vertical multi-jacket pipe.
  • the exhaust gas enters the concentric annular gap between two pipes in order to descend in countercurrent to coolant flows that flow in separate tubes.
  • the gas hits the ground of the separator near a condensate outlet in order to be fed back into another ring gap before reaching the lower outlet connection.
  • the substances condensed in the combined heat exchanger and separator are removed intermittently by replacing the coolant with heating medium and heating it to 60 ° C to 80 ° C.
  • a device for degassing polymer melts and the neutralization of the resulting exhaust gases is also known from the German Offenlegungsschrift DE 102014 016 380 A1.
  • a plasma device is used as a preliminary stage to the vacuum deposition with an impurities that have been converted into a plasma state from condensation. This can improve the cleaning effect.
  • the invention is based on the object of providing an improved method or an improved device for cleaning gases from the degassing of polymer melts, in particular for continuous processing into stretched polymer films, which is improved over the prior art.
  • the object is achieved according to the invention with a method which has the features specified in claim 1, and with a device which has the features specified in claim 4.
  • the method according to the invention for cleaning gases from the degassing of polymer melts is particularly suitable for the plastic processing of polymer melts for the continuous production of stretched polymer films.
  • the method is also suitable for cleaning gases from the degassing of polymer melts from the compounding of plastics, in particular of recycled plastics.
  • the method for cleaning gases from the degassing of polymer melts shows the following features. From a vacuum zone of a plasticizing unit, in which the plastic granulate is heated and where sublimable, non-sublimable and / or condensable gases arise and mix with the ambient gas to form a gas to be cleaned, the gas to be cleaned becomes a vacuum via at least one vacuum or degassing line -Separator supplied with a gas inlet and a gas outlet.
  • the vacuum separator condensable, freeze-out and / or resublimable substances are separated from the supplied gas to be cleaned by means of a cooling arrangement.
  • the substances separated by the cooling arrangement are at least partially liquefied or softened by means of a heating arrangement and removed from the vacuum separator.
  • the cooling arrangement is preferably operated in such a way that, due to its selected low temperature, rapid and comprehensive separation in the form of freezing out of the troublesome Substances from the gas to be cleaned are at least largely enough.
  • This low temperature is preferably below the triple point of the substances to be deposited and thus clearly below the temperature that is or should be achieved by the heating arrangement on the cooling arrangement for heating the separated substances.
  • the substances can be separated from the gas to be cleaned in the vacuum separator by means of the cooling arrangement by freezing out, in particular at a temperature in the range of minus 18 ° C. Freezing out in particular has proven its worth, as the separation effect is particularly effi cient here and well over 90% of the disruptive substances are regularly separated.
  • This is preferably achieved in that the cooling arrangement is cooled to a temperature in the range of minus 18 ° C. or below, which is achieved in particular by the application of a correspondingly cooled coolant, in particular a glycol.
  • this design also ensures that the amount of unwanted substances that have not been separated can be reduced and the subsequent components of the device are less stressed and soiled and the need for necessary cleaning and maintenance can be reduced.
  • the service life of these components, in particular the vacuum pumps, can also be increased.
  • the heating of the separated substances which in particular contain hydrocarbons of different chain length and structure
  • the heating arrangement By providing the heating of the separated substances, which in particular contain hydrocarbons of different chain length and structure, in the vacuum separator by means of the heating arrangement, it is possible to enable an efficient separation process in the vacuum separator.
  • the Heating which regularly leads to an at least partial Ver liquid or softening of the deposited substances, it is advantageously possible to remove the deposited substances from the cooling arrangement easily and efficiently and thereby efficient cooling of the gas to be cleaned and thus separation of the interfering substances in the to achieve purifying gas.
  • the device for cleaning gases with a mechanical cleaning device, in particular with at least egg nem scraper for at least partial superficial scraping of the deposited substances from the cooling arrangement.
  • the interaction of the heating arrangement with the mechanical cleaning device allows the at least partially liquefied and / or softened, separated substances to be removed particularly easily and efficiently, so that these separated, separated substances due to their weight down into the lower area of the vacuum separator fall from the removal opening and can be removed there in a simple manner by means of the removal opening, in particular by suction.
  • the mechanical cleaning device is adapted to the cooling arrangement in such a way that it can wipe off the surface of the cooling arrangement and thereby detach, in particular wipe off or scrape off, frozen-out substances located thereon.
  • the mechanical cleaning is preferably not carried out continuously during the entire process of cleaning gases from the degassing of polymer melts, but only at part times of the entire process of cleaning gases from the degassing of polymer melts, in particular during or after the heating process.
  • the vacuum separator is preferably designed in such a way that that it shows a closed housing which has a gas inlet for supplying the gas to be cleaned and a gas outlet for discharging the gas cleaned in the vacuum separator.
  • a cooling arrangement is arranged for cooling the gas to be purified, by means of which interfering substances, for example sublimationsfä capable, non-sublimation capable and / or condensable gases from the degassing of polymer melts are separated. These deposited substances can be condensed, frozen out and / or resublimed.
  • the interfering substances are regularly cooled in such a way that a tough, plastic or solid phase is formed, which makes the further separation of interfering substances difficult due to a reduced heat transfer between the gas to be cleaned and the cooling arrangement.
  • it has proven to be advantageous to heat the deposited substances and thereby at least partially liquefy or soften them and then preferably to remove them mechanically.
  • the cooling arrangement can contain one or more cooling elements, which can be designed differently. Cooling elements in the form of plate or tube coolers, which can be arranged inside the housing of the vacuum separator or on or in the wall of the vacuum separator, have proven particularly useful. The cooling effect can be generated by applying coolants (gaseous or liquid) to the cooling elements, but also by electrical, physical or chemical processes in or on the cooling elements.
  • the separated substances which in particular contain hydrocarbons of different chain lengths and structures, typically show different solidification temperatures or liquefaction temperatures or softening temperatures, so that the deposited phase of the deposited substances on the cooling arrangement is softened or liquefied in a wide temperature range by heating.
  • the separated phase has partially softened or liquefied, it is possible to remove the separated, disruptive substances efficiently with little effort and with little risk of damage to the cooling arrangement from the cooling arrangement and removing them from the vacuum separator.
  • the method for cleaning gases from the degassing of polymer melts shows the following features. From a vacuum zone of a plasticizing unit, in which the plastic granulate is heated and where sublimable, non-sublimable and / or condensable gases arise and mix with the ambient gas to form a gas to be cleaned, the gas to be cleaned becomes a vacuum via at least one vacuum or degassing line -Separator supplied with a gas inlet and a gas outlet. In the vacuum separator, condensable, freeze-out and / or resublimable substances are removed from the supplied gas to be cleaned by means of a Cooling arrangement deposited.
  • the substances separated by means of the cooling arrangement are at least partially stripped from the cooling arrangement and removed from the vacuum separator by means of a cleaning device.
  • the separation of the substances from the gas to be cleaned in the vacuum separator by means of the cooling arrangement can be carried out not only by condensing or resublimation but also by freezing out, in particular at a temperature in the range of minus 18 ° C. Freezing out in particular has proven to be particularly effective, as the separation effect is particularly efficient here and well over 90% of the disruptive substances are regularly separated out, which enables particularly efficient cleaning of the gases even without heating the separated substances by means of a heating arrangement.
  • This is preferably achieved in that the cooling arrangement is cooled to a temperature in the range of minus 18 ° C. or below, which is achieved in particular by applying an appropriately cooled coolant.
  • the heating arrangement can contain one or more heating elements, which can be differentiated.
  • Heating elements in the form of plate or tube heating elements that can be arranged inside the housing of the vacuum separator or on or in the wall of the vacuum separator have proven particularly useful.
  • the heating effect can be generated by applying heating agents (gaseous or liquid) to the heating elements, but also by electrical, physical or chemical processes in or on the heating elements.
  • the removal of the liquefied or softened, disruptive substances also proves to be much easier than in the prior art, in which the frozen, solid disruptive substances are scraped off the cooling arrangement and replaced by a large one Maintenance opening can be removed after sweeping together.
  • the liquefied or softened interfering substances can preferably be removed by suction through a preferably small suction opening. This makes it possible to largely fill the interior of the vacuum separator with a cooling arrangement or a heating arrangement and thereby select the cooling or heating surface to be particularly large, which enables particularly efficient process management.
  • the substances separated by means of the cooling arrangement are heated to a temperature in the range of the liquefaction temperature or softening temperature to at least some of the separated substances the.
  • the heating is selected in particular so that a temperature in the range of 100 ° C or above, in particular in the range of 160 ° C, is reached.
  • This development is particularly characterized in that the amount of interfering substances that leave the vacuum separator and are sucked in by the vacuum system arranged below is limited to a low level and consequently subsequent components of the device for cleaning of gases from the degassing of polymer melts from damage.
  • the cooling arrangement and the heating arrangement have common cooling and heating elements. It proves to be particularly advantageous if essential parts or all of the cooling and heating elements are designed as common cooling and heating elements. This makes it possible to use the interior space and / or the wall of the vacuum separator very efficiently for the cooling arrangement or for the heating arrangement with their common heating and cooling elements. This is made possible in particular by the fact that the space required for the heating arrangement and cooling arrangement is reduced without the heating or cooling capacity being restricted, which is associated with a particularly advantageous use of space for the vacuum separator.
  • the common cooling and heating elements are alternately acted upon with heating or cooling medium, thereby ensuring the alternative function of heating and cooling, which enables particularly efficient process control.
  • heating and cooling media are chosen to be the same. Oils or water or mixtures with these have proven to be particularly advantageous as heating and cooling agents.
  • a particularly preferred embodiment of the invention shows a device for cleaning gases from the degassing of polymer melts, the gas to be cleaned being fed to the device from a vacuum zone of a plasticizing unit by means of at least one vacuum or degassing line, with a vacuum separator, which has a housing which has a gas inlet for the gas to be cleaned and a gas outlet which has a cooling arrangement by means of which condensable, freeze-out and / or resublimable substances can be separated from the gas supplied and cleaned, and from which the separated substances can be removed from the housing of the vacuum separator.
  • the vacuum separator is provided with a heating arrangement which is suitable for at least partially liquefying or softening substances separated by means of the cooling arrangement.
  • the at least partially softened or liquefied substances can then be removed particularly easily from the vacuum separator.
  • the heating of the separated substances which in particular contain hydrocarbons of different chain length and structure, in the vacuum separator by means of the heating arrangement, it is possible to enable an efficient separation process in the vacuum separator.
  • heating which regularly leads to an at least partial Ver liquid or softening of the deposited substances, it is advantageously possible to easily and efficiently remove the deposited substances from the cooling arrangement, which is regularly done by draining or dripping from the cooling arrangement.
  • the cooling effect of the cooling arrangement is improved and thus an efficient cooling of the gas to be cleaned and thus a particularly effective separation of the interfering substances in the gas to be cleaned.
  • a removal opening is provided in the lower area of the housing of the vacuum separator, by means of which the separated and at least partially liquefied or softened substances can be removed are.
  • the heating arrangement can contain one or more heating elements, which can be designed to be differentiated. Heating elements in the form of plate or tubular heating elements that can be arranged inside the housing of the vacuum separator or on or in the wall of the vacuum separator have proven particularly useful. The heating effect can be generated by applying heating means (gaseous or liquid) to the heating elements, but also by electrical, physical or chemical processes in or on the heating elements.
  • the cooling arrangement can also contain one or more cooling elements, which can be differentiated. Cooling elements in the form of plate or tube coolers, which can be arranged inside the housing of the vacuum separator or on or in the wall of the vacuum separator, have proven particularly useful. The cooling effect can be generated by applying coolants (gaseous or liquid) to the cooling elements, but also by electrical, physical or chemical processes in or on the cooling elements.
  • the vacuum separator has a housing which has a gas inlet for the gas to be cleaned and a gas outlet.
  • the gas inlet is below the gas outlet arranged in the housing, whereby an upward gas flow of the gas to be cleaned is ent in the interior of the housing and slides along the cooling arrangement.
  • the gas inlet is arranged so that the gas to be cleaned flowing into the interior of the housing hits the cooling arrangement in a targeted manner in the region of the lower end and is then guided upwards along the cooling arrangement in the direction of the gas outlet.
  • a preferred development of the device for cleaning gases shows a cooling arrangement which is designed to cool the gas to be cleaned in such a way, in particular to a temperature in the range of minus 18 ° C or below, that the substances that can be frozen out of the supplied gas to be cleaned are separable by freezing out. Freezing out in particular has proven to be particularly effective, since the separation effect is particularly efficient here and well over 90% of the disruptive substances are regularly separated. This is preferably achieved in that the cooling arrangement is cooled to a temperature in the range of minus 18 ° C. or below, which is achieved in particular by applying an appropriately cooled coolant.
  • the cooling arrangement is designed so that that too cleaning gas can be cooled, in particular cooled to a temperature in the range of minus 18 ° C. or below, that the substances which can be frozen out can be separated out by freezing out of the supplied gas to be cleaned.
  • Freezing out at a negative pressure in the range of 10 mbar or below 10 mbar has particularly proven itself, since the separation effect is particularly efficient here and well over 90% of the interfering substances are regularly separated and the gas volume in the device by up to 95% can be reduced by freezing out.
  • the cooling arrangement is cooled to a temperature in the range of minus 18 ° C. or below, which is achieved in particular by applying an appropriately cooled coolant.
  • the frozen-out substances separated by means of the cooling arrangement are at least partially stripped from the cooling arrangement and removed from the vacuum separator.
  • This design of the device for cleaning gases proves to be very effective even without a heating arrangement for heating the deposited substances.
  • the associated vacuum arrangement for generating the gas flow from the vacuum zone through the vacuum separator to be designed smaller and, if necessary, to dispense with subsequent filter stages.
  • a preferred development of the device for cleaning gases shows a heating arrangement which is designed to heat the substances separated by means of the cooling arrangement to a temperature in the range of the liquefaction or softening temperature of at least some of the separated substances, the heating being in particular to a Temperature in the range of 100 ° C or above, in particular in the range of 160 ° C takes place.
  • This further connection is evident by a good liquefaction of the essential interfering substances, so that the draining of the separated in particular frozen disruptive substances from the cooling arrangement is very successful and the typical later removal can be done very easily and safely.
  • the heating arrangement has a heating gas supply, by means of which heating gas can be supplied to the housing in such a way that supplied heating gas hits the cooling arrangement and is suitable for at least partially heating and liquefying substances deposited thereon.
  • the at least partially liquefied or softened substances can thus be removed from the housing of the vacuum separator via the removal opening. This is all the more true if the at least partially liquefied or softened substances are already detached from the cooling arrangement due to their weight and get down into the lower area of the interior and thus into the area of the removal opening.
  • the dissolution process can be controlled by a suitable choice of temperature and optionally supported by mechanical processes (for example by using mechanical cleaning devices) and / or by other physico-chemical processes (for example by using suitable solvents or cleaning agents).
  • the heating gas is preferably selected as at least one inert gas, as steam, as water vapor or as a combination of several components therefrom. This choice enables very efficient and safe heating.
  • the heating gas which is preferably an inert gas such as nitrogen, is introduced into the interior of the vacuum separator in such a way that the entire cooling arrangement is acted upon with the tempered heating gas and thereby can develop its heating effect on the entire cooling arrangement with the interfering substances deposited on it.
  • an inert gas such as nitrogen
  • the heating arrangement has at least one heating tube which extends in the interior of the housing of the vacuum separator and which is designed in particular as a double-walled heating tube for receiving a heating medium.
  • several heating pipes and / or inner and outer pipes of one or more double-walled heating pipes are connected to one another in a meandering manner. It has proven particularly useful to use gaseous or liquid heating means. Liquid heating media such as water, in particular distilled water or oils such as thermal oils or silicone oils, have proven particularly useful. These enable very efficient heat transfer due to their heat capacity.
  • the preferred provision of meandering heating pipes or the provision of a plurality of pipes makes it possible to achieve very effective heating of the deposited substances on the cooling arrangement.
  • heating tubes are arranged adjacent to the cooling arrangement, in particular to its cooling tubes.
  • the cooling and heating tubes are preferably arranged to run essentially parallel.
  • the housing of the vacuum separator has a cover which forms a feed and / or discharge line to several, in particular parallel, heating pipes and / or heating pipes designed as a double-walled pipe. This makes it possible to realize a very compact vacuum separator, which is characterized by efficient cooling and efficient heating, whereby a particularly good cleaning effect for the gases can be achieved.
  • the heating arrangement is at least partially arranged in the wall of the housing.
  • At least one heating pipe running in the wall of the housing and / or at least one or more meandering interconnected heating pipes and / or one or more spaces extending flat over the wall of the housing for receiving a heating medium are provided.
  • the spaces in the wall can have different shapes, for example as flat pockets into which the heating medium flows in and out of which it flows out, whereby the heat of the heating medium in the recess is transferred to the wall and then into the interior with the cooling arrangement reaches the heating of the separated substances.
  • heating pipes or spaces for heating in the wall of the housing of the vacuum separator makes it possible to achieve particularly efficient heating, whereby a particularly good cleaning effect for the gases can be achieved.
  • the heating pipes and / or spaces for the heating medium or the coolant are spaced from one another in such a way that the gases deposited on the cooling arrangement can reach a thickness of up to 20 mm without the gas flow of the gas to be cleaned being significantly restricted.
  • a distance between the heating pipes and / or spaces for the heating medium or the coolant is therefore preferably selected to be greater than 40 mm.
  • the cooling arrangement and the heating arrangement of the vacuum separator are designed with at least one common pipe and / or at least one common space for receiving a heating and cooling agent.
  • at least one switching valve is preferred upstream and downstream of the at least one common pipe and / or intermediate space, so that heating medium or coolant can be selectively applied to the common pipes and / or intermediate spaces.
  • the tubes or the spaces between the cooling arrangement and the heating arrangement are largely or completely designed as common tubes or spaces for loading with heating medium or coolant. This makes it possible to create a space-saving arrangement of the cooling arrangement and heating arrangement that enables safe operation, simple implementation and a very effective cleaning of gases.
  • the device for cleaning gases in such a way that the vacuum separator has a solvent feed, by means of which a solvent for the separated substances can be fed to the housing in such a way that the solvent supplied the cooling arrangement meets and is suitable for at least partially dissolving substances deposited thereon in addition to heating and the associated at least partial liquefaction or softening.
  • the at least partially dissolved substances from the housing of the vacuum separator can subsequently be particularly easily removed via the removal opening, in particular sucked off, in particular in connection with the liquefaction or softening process.
  • this device can be made functional again particularly quickly for the cleaning process, i.e. the separation of the disruptive substances from the gas to be cleaned.
  • the solvent is introduced into the interior of the vacuum separator via the solvent supply in the manner of an aerosol, so that the solvent with its many droplets is distributed over the substances deposited on the cooling arrangement and a particularly effective dissolution process, especially in Connection with the effect of the heating arrangement allows.
  • This is preferably done by means of a nozzle-shaped solvent feed which, in particular, opens into the gas inlet and / or into the feed for the heating gas.
  • Water, steam, at least one organic solvent or a combination of several components are preferably chosen as the solvent. This choice enables a very efficient and reliable softening or liquefaction of the separated, in particular frozen, disruptive substances.
  • the mechanical cleaning device with at least one scraper, which is aligned obliquely to a vertical of the vacuum separator and cleans the surface of the cooling assembly with the substances deposited thereon from these and scrapes them .
  • the inclined alignment makes it possible, on the one hand, to make the scraping off of the separated substances very successful and, on the other hand, to let the separated, scraped-off substances either fall down into the lower area of the interior of the vacuum separator or, if they stick to the scraper, that To facilitate detachment of the deposited substances, especially if the heating arrangement continues to influence.
  • At least one additional filter is provided which is arranged downstream in the gas flow and which is suitable for filtering out substances that have not been separated out in the gas to be cleaned.
  • This makes it possible to further improve the cleaning result, especially if the additional filter is aimed at filtering out other interfering substances than the vacuum separator can remove from the gas to be cleaned by means of separation and removal.
  • a special micro or Finest filter is used, which can be designed for example as a needle felt filter or as a mechanical metal filter with a preferred mesh size in the range of 2 to 10 ⁇ m.
  • a plurality of vacuum separators are provided, with at least one switching valve connected upstream and downstream.
  • the changeover valves it is possible for the gas to be cleaned to be supplied via a central vacuum or degassing line, selectively diverted to a vacuum separator via the upstream switchover valve, cleaned by this vacuum separator and then to a centralized switchover valve via the downstream switchover valve Derivation for the cleaned gas and thus in particular leads to a vacuum arrangement.
  • the vacuum arrangement regularly generates a negative pressure which sucks the gas to be cleaned from one of the upstream vacuum zone of a plasticizing unit through at least one vacuum separator and thus moves it through the device for cleaning the gas.
  • At least one further additional filter is assigned to the vacuum separators below, so that an alternative operation of individual vacuum separators and / or additional filters is made possible.
  • units are formed from a vacuum separator and a downstream additional filter and these are implemented several times in parallel with one another, where in this arrangement in particular a switch valve is upstream and one downstream.
  • this Umschaltven valve can also be replaced by several individual valves, in particular locking valves.
  • the device for cleaning gases has also proven particularly useful to provide the device for cleaning gases with a controller that has several sensors for detecting operating parameters of the device, in particular the temperature, pressure, time, volume or mass, as well is provided with several actuators for controlling the device, in particular for controlling the gas flow, the heating arrangement, the cooling arrangement, the vacuum arrangement and / or the cleaning arrangement.
  • a single central controller with which the various states of the device can be controlled and influence the process, in particular the commissioning or decommissioning of the entire device or individual parts of the device who can be taken. This enables efficient operation of the device and effective implementation of the method for cleaning gases from the degassing of polymer melts, in particular for continuous processing into stretched polymer films.
  • the invention is explained using a preferred exemplary embodiment from with reference to the figures in play. The invention is not limited to this preferred embodiment be.
  • Fig. 1 shows a schematic representation
  • Fig. 2 shows a schematic representation of the
  • FIG. 1 an R + I diagram of an exemplary device 1 for cleaning gases is shown schematically.
  • the device 1 for cleaning gases from the degassing of polymer melts shows a schematically illustrated vacuum zone 2, which is assigned to a plasticizing unit, by means of which a plastic granulate is softened so that it can be fed to further processing as part of a production process, in particular a plastic stretching process.
  • a plasticizing unit assigns to a plasticizing unit to a plasticizing unit to a plasticizing unit to a plastic granulate so that it can be fed to further processing as part of a production process, in particular a plastic stretching process.
  • substances are created which are released from the plastic granulate into the surrounding gaseous atmosphere and which are disruptive to the further plastic processing process.
  • the gaseous atmosphere thus shows a gas which is mixed with interfering substances.
  • the vacuum zone 2 is connected to the device 1 by means of at least one vacuum or degassing line 3 and thus enables the gas to be cleaned to be fed from the vacuum zone 2 to the device 1 for cleaning gases.
  • the vacuum or degassing line 3 is divided into two sub-lines 3, which open out via gas inlets 42 in two vacuum separators 40. These also show gas outlets 43 through which the gas exits from vacuum separators 40 and is fed to downstream additional filters 8, in which the gas is cleaned again after a first cleaning in vacuum separators 40, which form a first cleaning stage is necessary.
  • the additional filters 8 form a cleaning stage.
  • the gas to be cleaned is passed through the device 1 by means of a vacuum arrangement (not shown) from the vacuum zone 2 via the vacuum and degassing line 3, via the first cleaning stage, which is formed by the vacuum separator 40, via the second cleaning stage, which is caused by the addition filter 8 is formed, sucked.
  • each valve 9 is arranged, which is connected upstream of the vacuum separators 40 following in the gas flow and which can block or release the gas flow of the gas to be cleaned in the subsequent vacuum separator 40.
  • the two valves 9 enable the function of a switchover valve 9. The two valves 9 thus enable the two vacuum separators 40 to be acted upon in an alternative manner.
  • the two additional filters 8 are each followed by a valve 9 in the gas flow, which is thus also connected downstream of the vacuum separators 40 upstream in the gas flow and which can block or release the gas flow of the purified gas from the upstream additional filter 8.
  • the two valves 9 enable the function of a switchover valve 9.
  • the two valves 9 thus enable the purified gas to be diverted alternatively from the additional filters 8 arranged in parallel.
  • the gas flow after the two valves 9 arranged downstream of the additional filters 8 is brought together via a common, central discharge line 11 of the purified gas and conveyed in the direction of the vacuum arrangement.
  • the vacuum separators 40 are designed in such a way that each has a cooling arrangement 50 by means of which disruptive, condensable, freeze-out and / or resublimable substances can be separated from the gas that is supplied and is to be cleaned.
  • the disruptive substances are preferably separated from the gas to be cleaned in such a way that the disruptive substances freeze out to ice in the form of a layer of ice on the cooling arrangement 50.
  • the cooling arrangement 50 is cooled in particular to a temperature in the range of minus 18 ° C. or below.
  • each vacuum separator 40 is provided with a heating arrangement 60 which is suitable for at least partially liquefying or softening substances separated by means of the cooling arrangement 50.
  • the at least partially softened or liquefied substances can then be particularly easily removed from the vacuum separator 40 via a removal opening 44.
  • the liquefaction of the disruptive substances that have frozen out from the gas to be cleaned is preferably carried out in such a way that the disruptive substances that have frozen out to form a layer of ice are liquefied by means of the heating arrangement 60.
  • the Wienan regulation 60 is acted upon by a heating medium, which is heated to a temperature in the range of 160 ° C in particular.
  • the heating arrangement 60 By providing for the heating of the separated substances, which in particular contain hydrocarbons of different chain lengths and structures, in the vacuum separator 40 By means of the heating arrangement 60 it is possible to enable an efficient separation process in the vacuum separator 40.
  • the heating which regularly leads to an at least partial liquefaction or softening of the deposited substances, advantageously makes it possible to remove the deposited substances from the cooling arrangement 50 easily and efficiently, which is done regularly by draining or dripping from the cooling arrangement 50.
  • the cooling effect of the cooling arrangement 50 is improved and thus an effi cient cooling of the gas to be cleaned and thus a particularly effective separation of the interfering substances in the gas to be cleaned causes.
  • a removal opening 44 is provided in the lower region of the housing 41 of the vacuum separator 40, by means of which the separated and at least partially liquefied or softened substances can be removed.
  • liquefying or softening the deposited substances can easily be removed from the cooling arrangement 50, which is caused by mechanical, chemical or physical support, in particular by the action of the weight of the substances and leads to the substances in the Collect the area of the lowest point of the interior 45 of the vacuum separator 40, where a removal opening 44 is arranged.
  • This enables the at least partially liquefied or softened substances that were originally deposited on the cooling arrangement 50 and were liquefied or softened by heating by means of the heating arrangement 60 and thereby separated from the cooling arrangement 50 to be sucked off.
  • Each vacuum separator 40 has a cooling arrangement 50 which is connected to a common cooling unit 53.
  • the coolant is fed from the cooling unit 53 viadeffenlei lines to the cooling arrangements 50 and is supplied to the vacuum separator 40 with the cooling arrangement 50 via the coolant supply 54.
  • a valve 10 is connected upstream of the coolant supply 54 and can block or release the coolant flow into the subsequent vacuum separator 40.
  • the coolant is diverted from the vacuum separator 40 via a discharge line 55 for coolant and returned to the cooling unit 53 via a valve 10 in a coolant line.
  • the coolant flow from the upstream vacuum separator 40 to the cooling unit 53 can be blocked or released by the valve 10.
  • the two valves 10 enable the function of a switching valve 10 for the coolant.
  • Each vacuum separator 40 also has a Bankanord voltage 60, which is connected to a common heating unit 63.
  • the heating medium is fed from the heating unit 63 via heating medium lines to the heating arrangements 60 and is supplied to the vacuum separator 40 with the heating arrangement 60 via the feed 64 for heating medium.
  • the feeder 64 for A valve 10 is connected upstream of the heating means and can block or release the heating medium flow into the subsequent vacuum separator 40.
  • the Bankmit tel is derived after leaving the heating arrangement 60 via a discharge line 65 for heating medium from the vacuum separator 40 and returned to the Walkerag gregat 63 via a valve 10 in a heating medium line.
  • the flow of heating medium from the upstream vacuum separator 40 to the heating unit 63 can be blocked or released by the valve 10.
  • the two valves 10 enable the function of a Umschaltven valve 10 for the heating means.
  • valves 10 are designed and arranged so that alternatively either heating medium or coolant can be fed to the cooling arrangements 50 or heating arrangements 60 arranged in the vacuum separators 40, which are designed as common arrangements 50, 60.
  • the device 1 for cleaning gases is provided with a central control system, which is equipped with several sensors 12 for detecting operating parameters of the device 1, in particular the temperature, pressure, time, volume or mass, and with several actuators 9 , 10,53,63 for controlling the device 1, in particular for controlling the gas flow, the heating arrangement 60, the cooling arrangement 50, the vacuum arrangement and / or the cleaning arrangement 70 is provided.
  • a central control system which is equipped with several sensors 12 for detecting operating parameters of the device 1, in particular the temperature, pressure, time, volume or mass, and with several actuators 9 , 10,53,63 for controlling the device 1, in particular for controlling the gas flow, the heating arrangement 60, the cooling arrangement 50, the vacuum arrangement and / or the cleaning arrangement 70 is provided.
  • a pressure sensor 12 is shown in the area of the vacuum zone 2, with which the pressure of the gas to be cleaned upstream of the vacuum and Entgasungslei device 3 is measured.
  • Another pressure sensor 12 is in the located near the gas outlet 43 and thus in the gas flow after the vacuum separator 40 and can thus measure the pressure of the gas cleaned by the vacuum separator 40 as the first cleaning stage.
  • various states of the device 1 can be controlled and influence on the sequence in particular the commissioning or the shutdown of the entire device 1 or also individual parts of the device 1 can be taken. This enables efficient operation of the device 1 for cleaning gases and an effective implementation of the method for cleaning gases from the degassing of polymer melts, in particular for continuous further processing into stretched polymer films.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a preferred vacuum separator 40.
  • the two parts of the vacuum separator 40 shown are a housing 41 of the vacuum separator 40 and an insert 49 in the housing 41 of the vacuum separator 40.
  • the housing 41 has a gas outlet 43 in the upper area and a gas inlet 42 (not shown) in the lower area, via which the gas to be cleaned is fed to the vacuum separator 40 and is discharged from it.
  • the gas inlet 42 and the gas outlet 43 have a large diameter, so that the gas to be cleaned has only a low flow resistance.
  • the wall 48 of the housing 41 is double-walled and forms an intermediate space 52,62 which can be used both for cooling and for heating by means of supplied and removed cooling medium or heating medium.
  • the space 52,62 extends largely over the entire circumference of the cylindrical housing 41 and over almost the entire height of the wall 48 of the housing 41.
  • Via a feed 54, 64 for coolant or heating medium in the lower part of the housing 41 in the wall 48 the coolant is fed to the intermediate space 52,62 and via the discharge line 55,65 for coolant or heating medium derived in the upper region of the housing 41 in the wall 48.
  • the housing 41 of the vacuum separator 40 is held by a stand 47 in an upright, in particular vertical, orientation.
  • the insert 49 in the housing 41 of the vacuum separator 40 shows a cover 46 from which a plurality of cooling tubes 51 protrude downward.
  • These cooling tubes 51 are designed as double-walled cooling tubes 51 so that the inner tube ends in the outer tube in front of the lower end of the outer tube and the lower end of the outer tube is designed so closed that a connecting space between the interior of the inner tube and the space between the inside - and outer tube is formed.
  • a coolant supplied to the inner tube can be guided downwards via the inner tube, deflected in the connecting space and guided upwards again via the space between the inner and outer tubes. It is also possible to guide the coolant through the double-walled cooling tubes 51 in the opposite direction.
  • the cooling tubes 51 are arranged parallel to one another.
  • the cover 46 is connected to a feed 54 for coolant and enables the coolant to be fed to the inner tubes of the double-walled cooling tubes 51 via channels arranged in the interior of the cover 46.
  • the double-walled cooling pipes 51 and the supply 54 for coolant and the discharge line 55 for coolant are part of the cooling arrangement 50 and can alternatively be used as part of the heating arrangement 60 and thus form double-walled heating pipes 61 and the supply 64 for heating medium and the discharge line 65 for heating medium . In doing so, they represent common double-walled pipes 51,61 and common inlets 54,64 as well as common outlets 55,65.
  • the cover 46 is connected to a discharge line 55 for coolant and enables the coolant to be discharged from the spaces between the inner and outer tubes of the double-walled cooling tubes 51 via channels arranged inside the cover 46.
  • the double-walled tubes 51, 61, with the space 52, 62 belong to the cooling arrangement 50 or to the heating arrangement 60 and thus enable a very efficient cooling or heating effect in the vacuum separator 40.
  • the insert 49 shows nine scrapers 71 which are part of the mechanical cleaning device 70 and which can be moved along the double-walled cooling tubes by means of a drive rod 73 which extends downward through the cover 46 parallel to the double-walled cooling tubes 51.
  • the drive rod 73 is driven by means of a drive 72 of the mechanical cleaning device 70 above the cover 46 and is thereby displaceably moved.
  • the drive 72 is designed as an electric drive.
  • the scrapers 71 are essentially in the shape of a semi-oval plate and are fixedly connected to the drive rod 73.
  • the scrapers 71 are oriented in such a way that they are oriented obliquely to the drive rod 73 or to the double-walled tubes 51, 61, so that they are arranged in a V-shape offset from one another over the length of the drive rod 73.
  • the scrapers 71 have at least as many recesses as there are double-walled tubes 51, 61, and are designed in this way. forms and arranged so that its edge is suitable to strip away adhesions on the surface of the double-walled tubes 51,61.
  • the outer contour of the scraper 71 is designed so that it is suitable to strip the inner wall of the wall 48 of the housing 41 of the vacuum separator 40 accordingly to the surface of the double-walled tubes 51,61 when the insert 49 is inserted into the housing 41 and is firmly connected to it.
  • the double-walled tubes 51, 61 and the cleaning device 70 with the scrapers 71 and the drive rod 73 protrude into the interior 45 of the housing 41.
  • the double-walled tubes 51, 61 in the interior space 45 extend almost to the lower end and thus to the bottom of the housing 41.
  • the removal opening 44 designed as a suction opening is arranged in the bottom.
  • the gas inlet 42 in the wall 48 is arranged below the gas outlet 43 in the housing 41, whereby an upward gas flow of the gas to be cleaned is created in the interior 45 of the housing 41 and slides along the cooling arrangement 50.
  • the gas inlet 42 is so angeord net that the gas to be cleaned flowing into the interior 45 of the housing 41 in the area of the lower end of the double-walled cooling tubes 51 hits the cooling arrangement 50 in a targeted manner and then in the direction of the gas outlet 43 along the cooling tubes 51 and the space 52 for coolant is guided upwards. This design makes it possible to achieve efficient cooling of the gas to be purified with the aid of the cooling arrangement 50.
  • Silicone oil or a brine solution based on water has proven to be particularly effective as a heating or cooling medium, as these on the one hand low coolant temperatures in the range of minus 20 ° C and on the other hand high heating medium temperatures in the range from 100 ° C to 160 ° C enable.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung (1) zum Reinigen von Gasen aus dem Entgasen von Polymerschmelzen, insbesondere für die kontinuierliche Weiterverarbeitung zu verstreckten Polymerfolien. Dabei wird von einer Vakuumzone (2) einer Plastifiziereinheit über zumindest eine Vakuum- oder Entgasungsleitung (3) das zu reinigende Gas einem Vakuum-Abscheider (40) mit einem Gaseintritt (42) und einem Gasaustritt (43) zugeführt, in dem kondensierbare, ausfrierbare und/oder resublimierbare Stoffe aus dem zugeführten und zu reinigenden Gas mittels einer Kühlanordnung (50) abgeschieden werden und die abgeschiedenen Stoffe aus dem Vakuum-Abscheider (40) entnommen werden. Mittels einer Heizanordnung (60) werden in dem Vakuum-Abscheider (40) die mittels der Kühlanordnung (50) abgeschiedenen Stoffe zumindest teilweise verflüssigt oder erweicht und aus dem Vakuum-Abscheider (40) insbesondere durch Absaugen entnommen. Dadurch gelingt es, ein besonders effizientes Verfahren und eine besonders wirksame Vorrichtung (1) zum Reinigen von Gasen aus dem Entgasen von Polymerschmelzen zu schaffen.

Description

Reinigung von Gasen aus dem Entgasen von Polymerschmelzen
TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Reinigen von Gasen aus dem Entgasen von Polymerschmelzen, insbesondere für die kontinuierliche Weiterverarbeitung zu verstreckten Polymerfolien.
STAND DER TECHNIK
In der Europäischen Patentschrift EP 1262 727 Bl ist eine Vorrichtung zur Saug- oder Druckförderung von staub- oder granulatförmigem Material beschrieben, wie sie in der Kunst stoffverarbeitung insbesondere beim Verstrecken von Polymer folien Verwendung findet. Darin ist beschrieben, wie für die weitere Kunststoffverarbeitung störende Substanzen als Abluft im Bereich der Saug- oder Druckförderung abgesaugt werden und dadurch die Qualität der Kunststoffverarbeitung verbessert wird.
Aus dem Deutschen Patent DE 102007 056 610 B4 ist ein Ver fahren zum Extrudieren von Kunststoffteilen bekannt, bei dem dem weiterzuverarbeitenden, viskosen Kunststoff sublimations fähige, nichtsublimationsfähige und/oder kondensierbare Gase entzogen werden und einer Einrichtung mittels einer horizon tal gekühlten Platte gekühlt und auf der Platte abgeschieden werden, wo sie von Zeit zu Zeit mittels Druckluft entfernt werden. Dadurch gelingt es, die Qualität der Kunststoffverar beitung zu verbessern, indem insbesondere störende organische Stoffe sicher entfernt werden.
Die aus der Deutschen Patentanmeldung DE 102013 000 316 Al bekannte Vorrichtung zum Entgasen von Polymerschmelzen bildet das aus dem Deutschen Patent DE 102007 056 610 B4 bekannte Verfahren dadurch weiter, dass die Kühlplatten durch mehrere parallele Kühlrohre ersetzt werden.
Aus der japanischen Patentanmeldung JP H06-190897 A ist eine weitere derartige Vorrichtung zum Entgasen von Polymerschmel zen bekannt, bei der das Abgas effizient von einer Vakuum pumpe abgeführt wird. Um ein Verstopfen der Vakuumpumpenlei tungen zu verhindern wird das Abgas mit flüssigem Wasser ge kühlt beziehungsweise die kondensierten Stoffe erwärmt und anschließend über eine Entnahmestelle entnommen. Hierzu ist die Tankhülle als Kühlkörper und Heißkörper ausgebildet. Wei terhin ist in einem Tank eine Anzahl von Platten angeordnet, um einen Durchgang des zu reinigenden Gases in einer Zick zackform zu gewährleisten und dadurch die Effizienz zu ver bessern .
Eine vergleichbare Vorrichtung zum Entfernen kondensierbarer Bestandteile warmer Abgasströme, welche bei Prozessen der Po lymerherstellung anfallen, ist aus der Deutschen Offenle gungsschrift DE 19653 613 Al bekannt. Dabei wird der Gasstrom wird einer Trommel- oder Drehrohrtrocknungsanlage zugeführt, gefolgt vom kombinierten Wärmetauscher und Ab scheider. Dies ist ein vertikales Mehrfachmantelrohr. Das Ab gas tritt in den konzentrischen Ringspalt zwischen zwei Roh ren ein, um im Gegenstrom zu Kühlmittelströmen abzusteigen, die in getrennten Rohren strömen. Das Gas erreicht den Boden des Abscheiders in der Nähe eines Kondensatauslasses, um vor Erreichen des unteren Auslassstutzens in einen weiteren Ring spalt zurückgeführt zu werden. Die im kombinierten Wärmetau scher und Abscheider kondensierten Stoffe werden intermittie rend entfernt, indem Kühlmittel durch Heizmedium ersetzt wird und dadurch auf 60°C bis 80°C erhitzt wird.
Auch aus der Deutschen Offenlegungsschrift DE 102014 016 380 Al ist eine Vorrichtung zum Entgasen von Polymerschmelzen und die Neutralisierung der dabei entstehenden Abgase bekannt.
Zur Verbesserung der Reinigung der Abgase wird eine Plasma vorrichtung als Vorstufe zu der Vakuumabscheidung mit einer aus Kondensation der in einen Plasmazustand überführten Ver unreinigungen eingesetzt. Dadurch kann die Reinigungswirkung verbessert werden.
Das aus dem Europäischen Patent EP 2322 338 Bl bekannte Ver fahren zum Spritzgießen von Kunststoffteilen beschreibt einen weiteren Weg zur Verbesserung des Verfahrens, indem das Kunststoffgranulat vor dem Absaugen der störenden Stoffe auf eine Temperatur oberhalb von 100 °C erhitzt wird. Dies führt zu einem effizienteren Trennen der störenden Stoffe und des weiter zu verarbeitenden Kunststoffs, was die Qualität des Verfahrens verbessert.
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Verfahren beziehungsweise eine verbesserte Vorrichtung zum Reinigen von Gasen aus dem Entga sen von Polymerschmelzen, insbesondere für die kontinuierli che Weiterverarbeitung zu verstreckten Polymerfolien anzuge ben. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren, welches die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist, und mit ei ner Vorrichtung, welche die im Anspruch 4 angegebenen Merk male aufweist, gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Reinigen von Gasen aus dem Entgasen von Polymerschmelzen ist insbesondere für die Kunst stoffverarbeitung von Polymerschmelzen zur kontinuierlichen Herstellung von verstreckten Polymerfolien geeignet. Weiter hin ist das Verfahren zum Reinigen von Gasen aus dem Entgasen von Polymerschmelzen aus der Compoundierung von Kunststoffen insbesondere von Recycling-Kunststoffen geeignet.
Das Verfahren zum Reinigen von Gasen aus dem Entgasen von Po lymerschmelzen zeigt folgende Merkmale. Von einer Vakuumzone einer Plastifiziereinheit, in der Kunststoffgranulat erwärmt wird und wobei sublimationsfähige, nichtsublimationsfähige und/oder kondensierbare Gase entstehen und sich mit dem Umge bungsgas zu einem zu reinigenden Gas vermischen, wird über zumindest eine Vakuum- oder Entgasungsleitung das zu reini gende Gas einem Vakuum-Abscheider mit einem Gaseintritt und einem Gasaustritt zugeführt. In dem Vakuum-Abscheider werden kondensierbare, ausfrierbare und/oder resublimierbare Stoffe aus dem zugeführten und zu reinigenden Gas mittels einer Kühlanordnung abgeschieden. Zusätzlich werden mittels einer Heizanordnung die mittels der Kühlanordnung abgeschiedenen Stoffe zumindest teilweise verflüssigt oder erweicht und aus dem Vakuum-Abscheider entnommen.
Die Kühlanordnung wird dabei bevorzugt so betrieben, dass durch ihre gewählte tiefe Temperatur ein schnelles und umfas sendes Abscheiden in Form eines Ausfrierens der störenden Stoffe aus dem zu reinigenden Gas zumindest weitgehend er reicht wird. Diese tiefe Temperatur liegt bevorzugt unter dem Tripelpunkt der abzuscheidenden Stoffe und damit deutlich un terhalb der Temperatur, die durch die Heizanordnung auf der Kühlanordnung zum Erwärmen der abgeschiedenen Stoffe erreicht wird oder werden soll.
Dabei kann das Abscheiden der Stoffe aus dem zu reinigenden Gas in dem Vakuum-Abscheider mittels der Kühlanordnung durch Ausfrieren insbesondere bei einer Temperatur im Bereich von minus 18 °C erfolgen. Gerade das Ausfrieren hat sich beson ders bewährt, da die Abscheidungswirkung hier besonders effi zient ist und regelmäßig deutlich über 90% der störenden Stoffe abgeschieden werden. Dies wird bevorzugt dadurch er reicht, dass die Kühlanordnung auf eine Temperatur im Bereich von minus 18 °C oder darunter abgekühlt ist, was insbesondere durch Beaufschlagen mittels eines entsprechend abgekühlten Kühlmittels insbesondere einem Glykol erreicht wird.
Diese Effizienz wird im besonderen Maße gewährleistet, wenn zusätzlich ein Unterdrück von unter 100 mbar insbesondere im Bereich von oder unter 10 mbar in dem Vakuum-Abscheider und der daran angeschlossen Zuführung für das zu reinigende Gas mit der daran angeschlossenen Vakuumzone angelegt ist und dadurch die unerwünschten Stoffe aus der Polymerschmelze sehr effizient entgast und das dadurch gebildete erhebliche Gasvo lumen der unerwünschten Stoffe, wie zum Beispiel Wasser oder auch Olefine oder Weichmacher, dem Vakuum-Abscheider zuge führt werden und dort zielgerichtet mittels der Kühlanordnung in der beschriebenen Weise vorzugsweise unter den Tripelpunkt abgekühlt und dadurch die unerwünschten Stoffe zum Ausfrieren gebracht und nach dem Erwärmen mittels der Heizanordnung und dem Abstreifen mit der Reinigungsvorrichtung aus dem Vakuum- Abscheider entnommen werden können. Dabei erweist sich die Wahl der Kühltemperatur und die Wahl des Unterdrucks als sehr vorteilhaft, denn dadurch ist einerseits eine effiziente, um fangreiche Entgasung der zu verarbeiteten Kunststoffe er reicht und andererseits ein effizientes Ausfrieren dieser un erwünschten Stoffe in dem Gasstrom erreicht. Dieses führt zu einem erheblichen Absenken des Gasvolumens um bis zu 95% in der Vorrichtung nach dem Ausfrieren, denn die erheblichen Gasvolumina der unerwünschten, noch gasförmigen Stoffe, die mittels des Verfahrens beziehungsweise der Vorrichtung ausge froren werden, werden dem System entnommen und dadurch der Unterdrück ohne Schwierigkeiten beibehalten beziehungsweise noch abgesenkt. Dadurch wird es erfindungsgemäß möglich, dass die für die Erzeugung des Unterdrucks notwendigen Vakuumpum pen ihrer Anzahl nach reduziert beziehungsweise bezüglich ih rer Leistung erheblich verkleinert werden können. Dies führt zu einer ausgesprochen energiegünstigen erfindungsgemäßen Vorrichtung beziehungsweise zu einem entsprechend effiziente ren Verfahren zur Reinigung von Gasen aus dem Entgasen von Polymerschmelzen. Im Übrigen ist durch diese Ausbildung auch gewährleistet, dass die Menge an nicht abgeschiedenen, uner wünschten Stoffen reduziert werden kann und dadurch die nach folgenden Komponenten der Vorrichtung weniger belastet und verschmutzt werden und dadurch der Bedarf von notwendigen Reinigungen beziehungsweise Wartungen gesenkt werden kann. Auch die Standzeit dieser Komponenten insbesondere der Vaku umpumpen kann erhöht werden.
Durch das Vorsehen der Erwärmung der abgeschiedenen Stoffe, die insbesondere Kohlenwasserstoffe unterschiedlicher Ketten länge und Struktur enthalten, in dem Vakuum-Abscheider mit tels der Heizanordnung gelingt es, in dem Vakuum-Abscheider einen effizienten Abscheideprozess zu ermöglichen. Durch das Erwärmen, das regelmäßig zu einem zumindest teilweisen Ver flüssigen oder Erweichen der abgeschiedenen Stoffe führt, wird es vorteilhaft möglich, die abgeschiedenen Stoffe von der Kühlanordnung einfach und effizient zu entfernen und dadurch eine effiziente Kühlung des zu reinigenden Gases und damit Abscheidung der störenden Stoffe im zu reinigenden Gas zu erreichen.
Darüber hinaus hat es sich als besonders vorteilhaft erwie sen, die Vorrichtung zum Reinigen von Gasen mit einer mecha nischen Reinigungsvorrichtung insbesondere mit wenigstens ei nem Schaber zum wenigstens partiellen oberflächlichen Ab streifen der abgeschiedenen Stoffe von der Kühlanordnung zu versehen. Durch das Zusammenwirken der Heizanordnung mit der mechanischen Reinigungsvorrichtung lassen sich die zumindest teilweise verflüssigten und/oder erweichten, abgeschiedenen Stoffe besonders einfach und effizient ablösen, so dass diese abgelösten, abgeschiedenen Stoffe durch ihr Gewicht nach un ten in den unteren Bereich des Vakuum-Abscheiders mit der Entnahmeöffnung fallen und dort auf einfache Weise mittels der Entnahmeöffnung entnommen insbesondere abgesaugt werden können. Dabei ist die mechanische Reinigungsvorrichtung an die Kühlanordnung so angepasst, dass sie die Oberfläche der Kühlanordnung abstreifen kann und dadurch auf dieser befind liche, ausgefrorene Stoffe ablösen insbesondere abstreifen o- der abschaben kann. Vorzugsweise erfolgt die mechanische Rei nigung nicht kontinuierlich während des gesamten Prozesses des Reinigens von Gasen aus dem Entgasen von Polymerschmel zen, sondern nur zu Teilzeiten des gesamten Prozesses des Reinigens von Gasen aus dem Entgasen von Polymerschmelzen insbesondere während oder anschließend an den Heizvorgang. Dabei wird der Vakuum-Abscheider bevorzugt so ausgebildet, dass er ein geschlossenes Gehäuse zeigt, welches einen Gas eintritt zur Zuführung des zu reinigenden Gases und einen Gasaustritt zur Ableitung des in dem Vakuum- bscheider gerei nigten Gases aufweist. Im Innern des Gehäuses ist eine Kühl anordnung zum Abkühlen des zu reinigenden Gases angeordnet, mittels der störende Stoffe beispielsweise sublimationsfä hige, nichtsublimationsfähige und/oder kondensierbare Gase aus dem Entgasen von Polymerschmelzen abgeschieden werden. Diese abgeschiedenen Stoffe können dabei kondensiert, ausge froren und/oder resublimiert werden.
Regelmäßig werden die störenden Stoffe so abgekühlt, dass eine zähe, plastische oder feste Phase gebildet wird, welche das weitere Abscheiden störender Stoffe aufgrund eines ver minderten Wärmeübergangs zwischen dem zu reinigenden Gas und der Kühlanordnung erschwert. Zur Verbesserung der Effizienz hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die abgeschiedenen Stoffe zu erwärmen und dadurch zumindest teilweise zu ver flüssigen oder zu erweichen und anschließend vorzugsweise me chanisch zu entfernen.
Dabei kann die Kühlanordnung ein oder mehrere Kühlelemente enthalten, die differenziert ausgebildet sein können. Beson ders bewährt haben sich Kühlelemente in Form von Platten- o- der Röhrenkühlern, die im Inneren des Gehäuses des Vakuum-Ab scheiders oder an oder in der Wandung des Vakuum-Abscheiders angeordnet sein können. Dabei kann die Kühlwirkung durch Be aufschlagung der Kühlelemente mit Kühlmitteln (gasförmig oder flüssig), aber auch durch elektrische, physikalische oder chemische Prozesse in oder an den Kühlelementen erzeugt wer den.
Die abgeschiedenen Stoffe, die insbesondere Kohlenwasser stoffe unterschiedlicher Kettenlänge und Struktur enthalten, zeigen typischerweise unterschiedliche Verfestigungstempera- turen oder Verflüssigungstemperaturen oder Erweichungstempe raturen, so dass die abgeschiedene Phase der abgeschiedenen Stoffe auf der Kühlanordnung in einem breiten Temperaturbe reich durch Erwärmen erweicht oder verflüssigt wird. Bereits beim Erreichen einer teilweisen Erweichung beziehungsweise Verflüssigung der abgeschiedenen Phase ist es möglich, die abgeschiedenen, störenden Stoffe effizient mit geringem Auf wand und mit geringem Risiko einer Schädigung der Kühlanord nung von der Kühlanordnung zu entfernen und aus dem Vakuum- Abscheider zu entfernen.
Unabhängig von dem Vorsehen eines Erwärmens mittels einer Heizanordnung, die die mittels der Kühlanordnung abgeschiede nen Stoffe zumindest teilweise verflüssigt oder erweicht, hat sich ein Verfahren zum Reinigen von Gasen aus dem Entgasen von Polymerschmelzen insbesondere für die Kunststoffverarbei tung von Polymerschmelzen zur kontinuierlichen Herstellung von verstreckten Polymerfolien als besonders effizient erwie sen. Dieses Verfahren zum Reinigen von Gasen aus dem Entgasen von Polymerschmelzen aus der Compoundierung von Kunststoffen ist insbesondere für Recycling-Kunststoffe geeignet.
Das Verfahren zum Reinigen von Gasen aus dem Entgasen von Po lymerschmelzen zeigt folgende Merkmale. Von einer Vakuumzone einer Plastifiziereinheit, in der Kunststoffgranulat erwärmt wird und wobei sublimationsfähige, nichtsublimationsfähige und/oder kondensierbare Gase entstehen und sich mit dem Umge bungsgas zu einem zu reinigenden Gas vermischen, wird über zumindest eine Vakuum- oder Entgasungsleitung das zu reini gende Gas einem Vakuum-Abscheider mit einem Gaseintritt und einem Gasaustritt zugeführt. In dem Vakuum-Abscheider werden kondensierbare, ausfrierbare und/oder resublimierbare Stoffe aus dem zugeführten und zu reinigenden Gas mittels einer Kühlanordnung abgeschieden. Zusätzlich werden mittels einer Reinigungsvorrichtung die mittels der Kühlanordnung abge schiedenen Stoffe zumindest teilweise von der Kühlanordnung abgestreift und aus dem Vakuum-Abscheider entnommen. Dabei kann das Abscheiden der Stoffe aus dem zu reinigenden Gas in dem Vakuum-Abscheider mittels der Kühlanordnung neben dem Kondensieren oder Resublimieren auch durch Ausfrieren insbe sondere bei einer Temperatur im Bereich von minus 18 °C er folgen. Gerade das Ausfrieren hat sich besonders bewährt, da die Abscheidungswirkung hier besonders effizient ist und re gelmäßig deutlich über 90% der störenden Stoffe abgeschieden werden und dadurch eine besonders effiziente Reinigung der Gase auch ohne ein Erwärmen der abgeschiedenen Stoffe mittels einer Heizanordnung ermöglicht wird. Dies wird bevorzugt dadurch erreicht, dass die Kühlanordnung auf eine Temperatur im Bereich von minus 18 °C oder darunter abgekühlt ist, was insbesondere durch Beaufschlagen mittels eines entsprechend abgekühlten Kühlmittels erreicht wird.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung kann die Heizanordnung ein oder mehrere Heizelemente enthalten, die differenziert ausgebildet sein können. Besonders bewährt haben sich Heiz elemente in Form von Platten- oder Röhrenheizelementen, die im Inneren des Gehäuses des Vakuum-Abscheiders oder an oder in der Wandung des Vakuum-Abscheiders angeordnet sein können. Dabei kann die Heizwirkung durch Beaufschlagung der Heizele mente mit Heizmitteln (gasförmig oder flüssig), aber auch durch elektrische, physikalische oder chemische Prozesse in oder an den Heizelementen erzeugt werden.
Die Entnahme der verflüssigten oder erweichten, störenden Stoffe erweist sich auch als wesentlich einfacher als beim Stand der Technik, bei dem die gefrorenen, festen störenden Stoffe von der Kühlanordnung abgeschabt und durch eine große Wartungsöffnung nach dem Zusammenfegen entnommen werden. Die Entnahme der verflüssigten oder erweichten, störenden Stoffe kann dabei bevorzugt durch Absaugen über eine bevorzugt kleine Absaugöffnung erfolgen. Dadurch ist es möglich, den Innenraum des Vakuum-Abscheiders weitgehend mit einer Kühlan ordnung beziehungsweise einer Heizanordnung auszufüllen und dadurch die Kühl- beziehungsweise Heizfläche besonders groß zu wählen, was eine besonders effiziente Prozessführung er möglicht.
Daneben hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, das Verfahren zum Reinigen von Gasen aus dem Entgasen von Poly merschmelzen so weiterzubilden, dass die mittels der Kühlan ordnung abgeschiedenen Stoffe auf eine Temperatur im Bereich der Verflüssigungstemperatur oder Erweichungstemperatur zu mindest eines Teiles der abgeschiedenen Stoffe erwärmt wer den. Dabei ist die Erwärmung insbesondere so gewählt, dass eine Temperatur im Bereich von 100 °C oder darüber insbeson dere im Bereich von 160 °C erreicht wird.
Dadurch gelingt es, zumindest den wesentlichen Teil der stö renden Stoffe aus dem zu reinigenden Gas durch Abscheidung und anschließendes Entfernen auf beziehungsweise von der Kühlanordnung sehr effizient zu entfernen und dadurch eine sehr wirkungsvolle Vorrichtung zum Reinigen von Gasen aus dem Entgasen von Polymerschmelzen zu schaffen. Diese ermöglicht es, die störenden Stoffe in ausreichendem Maße aus dem unmit telbaren Kunststoffverarbeitungsprozess zu entfernen und den Reinigungsprozess sicher und effizient zu gestalten. Diese Weiterbildung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass die Menge der störenden Stoffe, welche den Vakuum-Abscheider verlassen und durch die nachfolgend angeordnete Vakuum-Anlage angesaugt werden, auf ein niedriges Maß zu begrenzen und dadurch nachfolgende Komponenten der Vorrichtung zum Reinigen von Gasen aus dem Entgasen von Polymerschmelzen vor Beschädi gung zu schützen.
Weiterhin hat es sich besonders bewährt, das Verfahren zum Reinigen von Gasen so weiterzubilden, dass die Kühlanordnung und die Heizanordnung gemeinsame Kühl- und Heizelemente auf weisen. Besonders vorteilhaft erweist es sich, wenn wesentli che Teile oder die ganzen Kühl- und Heizelemente als gemein same Kühl- und Heizelemente ausgebildet sind. Dadurch gelingt es, den Innenraum und/oder die Wandung des Vakuum-Abscheiders für die Kühlanordnung beziehungsweise für die Heizanordnung mit ihren gemeinsamen Heiz- und Kühlelementen sehr effizient zu nutzen. Dies wird insbesondere dadurch ermöglicht, dass der Platzbedarf für die Heizanordnung und Kühlanordnung redu ziert wird, ohne dass die Heiz- oder Kühlleistung beschränkt wird, was mit einer besonders vorteilhaften Raumausnutzung des Vakuum-Abscheiders verbunden ist.
Vorzugsweise werden dabei insbesondere die gemeinsamen Kühl- und Heizelemente alternativ mit Heiz- oder Kühlmittel beauf schlagt und dadurch die alternative Funktion des Heizens und Kühlens sichergestellt, was eine besonders effiziente Pro zessführung ermöglicht. Dies gilt in besonderem Maße, wenn das Heiz- und Kühlmittel gleich gewählt ist. Als besonders vorteilhaft haben sich dabei Öle oder Wasser oder Mischungen mit diesen als Heiz- und Kühlmittel bewährt.
Dabei hat es sich besonders bewährt, das Verfahren zum Reini gen von Gasen aus dem Entgasen von Polymerschmelzen so wei terzubilden, dass das Abscheiden und das Verflüssigen bezie hungsweise das Erweichen der kondensierten, ausgefrorenen und/oder resublimierten Stoffe aus dem zugeführten und zu reinigenden Gas mit der Entnahme der abgeschiedenen Stoffe abwechselnd erfolgt. Durch dieses sequentielle Durchführen der einzelnen Verfahrensschritte Abscheiden und Verflüssigen beziehungsweise Erweichen ist sichergestellt, dass diese Schritte sehr effizient ablaufen können, ohne dass eine nega tive Beeinflussung gegeben ist. Die Entnahme erfolgt dabei regelmäßig nach dem Verflüssigen beziehungsweise Erweichen, was die Prozessführung vereinfacht. Es ist auch möglich, dass ein zeitlicher Überlapp zwischen Verflüssigen beziehungsweise Erweichen und Entnahme insbesondere durch Absaugen stattfin det und dadurch die Zeit, in der der Vakuum-Abscheider nicht für das Abscheiden von störenden Stoffen zur Verfügung steht, reduziert wird. Nach der Entnahme wird wieder mit dem Pro zessschritt des Abscheidens gefolgt von dem Verflüssigen be ziehungsweise Erweichen undsoweiter fortgefahren.
Eine besonders bevorzugte Ausbildung der Erfindung zeigt eine Vorrichtung zum Reinigen von Gasen aus dem Entgasen von Poly merschmelzen, wobei das zu reinigende Gas von einer Vakuum zone einer Plastifiziereinheit mittels mindestens einer Va kuum- oder Entgasungsleitung der Vorrichtung zugeführt wird, mit einem Vakuum-Abscheider, der ein Gehäuse aufweist, das einen Gaseintritt für das zu reinigende Gas und einen Gasaus tritt aufweist, der eine Kühlanordnung aufweist, mittels der kondensierbare, ausfrierbare und/oder resublimierbare Stoffe aus dem zugeführten und zu reinigenden Gas abscheidbar sind, und aus dem die abgeschiedenen Stoffe aus dem Gehäuse des Va kuum-Abscheiders entnehmbar sind. Dabei ist der Vakuum-Ab scheider mit einer Heizanordnung versehen, die geeignet ist, mittels der Kühlanordnung abgeschiedene Stoffe zumindest teilweise zu verflüssigen oder zu erweichen. Die zumindest teilweise erweichten oder verflüssigten Stoffe können an schließend besonders einfach aus dem Vakuum-Abscheider ent nommen werden. Durch das Vorsehen der Erwärmung der abgeschiedenen Stoffe, die insbesondere Kohlenwasserstoffe unterschiedlicher Ketten länge und Struktur enthalten, in dem Vakuum-Abscheider mit tels der Heizanordnung gelingt es, in dem Vakuum-Abscheider einen effizienten Abscheideprozess zu ermöglichen. Durch das Erwärmen, das regelmäßig zu einem zumindest teilweisen Ver flüssigen oder Erweichen der abgeschiedenen Stoffe führt, wird es vorteilhaft möglich, die abgeschiedenen Stoffe von der Kühlanordnung einfach und effizient zu entfernen, was re gelmäßig durch Ablaufen beziehungsweise Abtropfen von der Kühlanordnung erfolgt. Dadurch wird die Kühlwirkung der Kühl anordnung verbessert und damit eine effiziente Kühlung des zu reinigenden Gases und damit eine besonders wirksame Abschei dung der störenden Stoffe im zu reinigenden Gas bewirkt.
Es hat sich besonders bewährt, die Vorrichtung zum Reinigen von Gasen aus dem Entgasen von Polymerschmelzen so weiterzu bilden, dass eine Entnahmeöffnung im unteren Bereich des Ge häuses des Vakuum-Abscheiders vorgesehen ist, mittels der die abgeschiedenen und zumindest teilweise verflüssigten oder er weichten Stoffe entnehmbar sind. Durch das Verflüssigen oder Erweichen können die abgeschiedenen Stoffe auf einfache Weise von der Kühlanordnung entfernt werden, was durch mechanische, chemische oder physikalische Unterstützung insbesondere durch das Einwirken der Gewichtskraft der Stoffe bewirkt wird und dazu führt, dass sich die Stoffe im Bereich der tiefsten Stelle des Innenraums des Vakuum-Abscheiders sammeln, wo eine Entnahmeöffnung bevorzugt angeordnet ist. Diese ermöglicht insbesondere das Absaugen der zumindest zum Teil verflüssig ten oder erweichten Stoffe, welche sich ursprünglich auf der Kühlanordnung abgeschieden haben und durch Erwärmung mittels der Heizanordnung verflüssigt oder erweicht wurden und sich dadurch von der Kühlanordnung gelöst haben. Gerade das Vorsehen einer Absaugöffnung, welche von deutlich geringerem Durchmesser als eine übliche Entnahmeöffnung eines Vakuum-Abscheiders aus dem Stand der Technik sein kann, wel cher das Einbringen von Werkzeugen und gegebenenfalls das Hineingreifen des Bedieners der Vorrichtung zum Zusammenkeh ren und Entnehmen der zusammengekehrten festen Stoffe ermög licht, erweist sich von Vorteil. Es genügt ein Innendurchmes ser von wenigen cm, insbesondere im Bereich von 5 cm.
Dabei kann die Heizanordnung ein oder mehrere Heizelemente enthalten, die differenziert ausgebildet sein können. Beson ders bewährt haben sich Heizelemente in Form von Platten- o- der Röhrenheizelementen, die im Inneren des Gehäuses des Va kuum-Abscheiders oder an oder in der Wandung des Vakuum-Ab scheiders angeordnet sein können. Dabei kann die Heizwirkung durch Beaufschlagung der Heizelemente mit Heizmitteln (gas förmig oder flüssig), aber auch durch elektrische, physikali sche oder chemische Prozesse in oder an den Heizelementen er zeugt werden.
Auch kann die Kühlanordnung ein oder mehrere Kühlelemente enthalten, die differenziert ausgebildet sein können. Beson ders bewährt haben sich Kühlelemente in Form von Platten- o- der Röhrenkühlern, die im Inneren des Gehäuses des Vakuum-Ab scheiders oder an oder in der Wandung des Vakuum-Abscheiders angeordnet sein können. Dabei kann die Kühlwirkung durch Be aufschlagung der Kühlelemente mit Kühlmitteln (gasförmig oder flüssig), aber auch durch elektrische, physikalische oder chemische Prozesse in oder an den Kühlelementen erzeugt wer den.
Der Vakuum-Abscheider weist ein Gehäuse auf, das einen Gas eintritt für das zu reinigende Gas und einen Gasaustritt zeigt. Dabei ist der Gaseintritt unterhalb des Gasaustritts im Gehäuse angeordnet, wodurch im Innenraum des Gehäuses ein aufwärtsgerichteter Gasstrom des zu reinigenden Gases ent steht und dabei an der Kühlanordnung entlanggleitet. Vorzugs weise ist dabei der Gaseintritt so angeordnet, dass das in den Innenraum des Gehäuses strömende, zu reinigende Gas im Bereich des unteren Endes zielgerichtet auf die Kühlanordnung trifft und anschließend in Richtung des Gasaustritts entlang der Kühlanordnung nach oben geführt wird. Durch diese bevor zugte Ausbildung gelingt es, eine effiziente Kühlung des zu reinigenden Gases mit Hilfe der Kühlanordnung zu erreichen.
Eine bevorzugte Weiterbildung der Vorrichtung zum Reinigen von Gasen zeigt eine Kühlanordnung, die dafür ausgebildet ist, das zu reinigende Gas so abzukühlen insbesondere auf eine Temperatur im Bereich von minus 18 °C oder darunter ab zukühlen, dass die ausfrierbaren Stoffe aus dem zugeführten zu reinigenden Gas durch Ausfrieren abscheidbar sind. Gerade das Ausfrieren hat sich besonders bewährt, da die Abschei dungswirkung hier besonders effizient ist und regelmäßig deutlich über 90% der störenden Stoffe abgeschieden werden. Dies wird bevorzugt dadurch erreicht, dass die Kühlanordnung auf eine Temperatur im Bereich von minus 18 °C oder darunter abgekühlt ist, was insbesondere durch Beaufschlagen mittels eines entsprechend abgekühlten Kühlmittels erreicht wird.
Neben der besonders vorteilhaften Kombination der beschriebe nen Ausbildung der Kühlanordnung mit der beschriebenen Aus bildung der Heizanordnung, die geeignet ist, mittels der Kühlanordnung abgeschiedene Stoffe zumindest teilweise zu verflüssigen oder zu erweichen, in einer Vorrichtung zum Rei nigen von Gasen mit einer Heizanordnung hat es sich alterna tiv auch als sehr vorteilhaft erwiesen, diese Vorrichtung zum Reinigen von Gasen ohne eine solche Heizanordnung auszubil den. Die Kühlanordnung ist dabei so ausgebildet, dass das zu reinigende Gas so abgekühlt, insbesondere auf eine Temperatur im Bereich von minus 18 °C oder darunter abgekühlt werden kann, dass die ausfrierbaren Stoffe aus dem zugeführten zu reinigenden Gas durch Ausfrieren abscheidbar sind. Gerade das Ausfrieren bei einem Unterdrück im Bereich von 10 mbar oder unter 10 mbar hat sich besonders bewährt, da die Abschei dungswirkung hier besonders effizient ist und regelmäßig deutlich über 90% der störenden Stoffe abgeschieden werden sowie das Gasvolumen in der Vorrichtung um bis zu 95% durch das Ausfrieren verringert werden kann. Dies wird bevorzugt dadurch erreicht, dass die Kühlanordnung auf eine Temperatur im Bereich von minus 18 °C oder darunter abgekühlt ist, was insbesondere durch Beaufschlagen mittels eines entsprechend abgekühlten Kühlmittels erreicht wird. Vorzugsweise werden mittels einer Reinigungsvorrichtung die mittels der Kühlan ordnung abgeschiedenen, ausgefrorenen Stoffe zumindest teil weise von der Kühlanordnung abgestreift und aus dem Vakuum- Abscheider entnommen. Diese Ausbildung der Vorrichtung zum Reinigen von Gasen erweist sich auch ohne eine Heizanordnung zum Erwärmen der abgeschiedenen Stoffe als sehr wirkungsvoll. Insbesondere ermöglicht sie, die zugeordnete Vakuumanordnung zur Erzeugung des Gasstromes von der Vakuumzone durch den Va kuum-Abscheider kleiner zu designen und gegebenenfalls auf nachfolgende Filterstufen zu verzichten.
Eine bevorzugte Weiterbildung der Vorrichtung zum Reinigen von Gasen zeigt eine Heizanordnung, die dafür ausgebildet ist, die mittels der Kühlanordnung abgeschiedenen Stoffe auf eine Temperatur im Bereich der Verflüssigungs- oder Erwei chungstemperatur zumindest eines Teiles der abgeschiedenen Stoffe zu erwärmen, wobei die Erwärmung insbesondere auf eine Temperatur im Bereich von 100 °C oder darüber insbesondere im Bereich von 160 °C erfolgt. Diese Weiterbindung zeichnet sich durch eine gute Verflüssigung der wesentlichen störenden Stoffe aus, so dass das Abtropfen der abgeschiedenen insbe sondere ausgefrorenen störenden Stoffe von der Kühlanordnung sehr erfolgreich ist und die typisch spätere Entnahme sehr einfach und sicher erfolgen kann.
Nach einer bevorzugten Weiterbildung der Vorrichtung zum Rei nigen von Gasen weist die Heizanordnung eine Heizgaszuführung auf, mittels der Heizgas dem Gehäuse so zuführbar ist, dass zugeführtes Heizgas auf die Kühlanordnung trifft und geeignet ist, darauf abgeschiedene Stoffe zumindest teilweise zu er wärmen und zu verflüssigen. Damit sind die zumindest teil weise verflüssigten oder erweichten Stoffe aus dem Gehäuse des Vakuum-Abscheiders über die Entnahmeöffnung entnehmbar. Dies gilt umso mehr, wenn sich die zumindest teilweise ver flüssigten oder erweichten Stoffe bereits aufgrund ihres Ge wichts von der Kühlanordnung lösen und nach unten in den un teren Bereich des Innenraums und damit in den Bereich der Entnahmeöffnung gelangen. Dabei kann der Lösungsprozess durch geeignete Temperaturwahl gesteuert werden und fakultativ durch mechanische Prozesse (zum Beispiel durch Anwendung von mechanischen Reinigungsvorrichtungen) und/oder durch andere physikalisch-chemische Prozesse (zum Beispiel durch Verwen dung von geeigneten Lösungs- oder Reinigungsmitteln) unter stützt werden.
Vorzugsweise ist das Heizgas als wenigstens ein inertes Gas, als Dampf, als Wasserdampf oder als Kombination mehrerer Kom ponenten daraus gewählt. Diese Wahl ermöglicht eine sehr ef fiziente und sichere Erwärmung.
Dabei wird das Heizgas, welches vorzugsweise ein inertes Gas wie zum Beispiel Stickstoff ist, so in den Innenraum des Va kuum-Abscheiders eingebracht, dass die gesamte Kühlanordnung mit dem temperierten Heizgas beaufschlagt wird und dadurch seine Heizwirkung auf die gesamte Kühlanordnung mit den da rauf abgeschiedenen, störenden Stoffen entfalten kann. Dabei hat es sich neben einer separaten Heizgaszuführung und Heiz gasableitung besonders bewährt, den vorhandenen Gaseintritt und den vorhandenen Gasaustritt zur Zuführung und Ableitung des Heizgases zu verwenden, wobei durch vor- und nachgeschal tete Ventile das alternative Zuführen beziehungsweise Ablei ten von Heizgas oder zu reinigendem Gas ermöglicht ist.
Nach einer besonders bevorzugten Ausführung der Vorrichtung weist die Heizanordnung wenigstens ein sich im Innenraum des Gehäuses des Vakuum-Abscheiders erstreckendes Heizrohr, wel ches insbesondere als doppelwandiges Heizrohr ausgebildet ist, zur Aufnahme eines Heizmittels auf. Dabei sind insbeson dere mehrere Heizrohre und/oder Innen- und Außenrohre eines oder mehrerer doppelwandiger Heizrohre mäanderförmig mitei nander verbundenen. Dabei hat es sich besonders bewährt, gas förmige oder flüssige Heizmittel zu verwenden. Besonders be währt haben sich flüssige Heizmittel wie Wasser insbesondere destilliertes Wasser oder Öle wie zum Beispiel Thermoöle oder Silikonöle. Diese ermöglichen eine sehr effiziente Wärmeüber tragung aufgrund ihrer Wärmekapazität. Durch das bevorzugte Vorsehen mäanderförmiger Heizrohre beziehungsweise durch das Vorsehen einer Mehrzahl von Rohren gelingt es, ein sehr wirk sames Erwärmen der abgeschiedenen Stoffe auf der Kühlanord nung zu erreichen. Dies gelingt in besonderem Maße dadurch, dass Heizrohre benachbart zu der Kühlanordnung insbesondere zu deren Kühlrohren angeordnet sind. Dabei werden die Kühl- und Heizrohre bevorzugt im Wesentlichen parallel verlaufend angeordnet . Bei einer besonders bevorzugten Ausbildung der Vorrichtung zum Reinigen von Gasen weist das Gehäuse des Vakuum-Abschei ders einen Deckel auf, der eine Zuführung und/oder Ableitung zu mehreren insbesondere parallel verlaufenden Heizrohren und/oder als doppelwandiges Rohr ausgebildeten Heizrohren bildet. Dadurch gelingt es, einen sehr kompakten Vakuum-Ab scheider zu realisieren, der sich durch eine effiziente Küh lung wie auch durch eine effiziente Heizung auszeichnet, wodurch eine besonders gute Reinigungswirkung für die Gase erreicht werden kann.
Darüber hinaus hat es sich als besonders vorteilhaft erwie sen, die Vorrichtung zum Reinigen von Gasen so auszubilden, dass die Heizanordnung zumindest teilweise in der Wandung des Gehäuses angeordnet ist. Dabei sind wenigstens ein in der Wandung des Gehäuses verlaufendes Heizrohr und/oder wenigs tens ein oder mehrere mäanderförmig miteinander verbundene Heizrohre und/oder ein oder mehrere sich flächig über Wandung des Gehäuses erstreckende Zwischenräume zur Aufnahme eines Heizmittels vorgesehen. Dabei können die Zwischenräume in der Wandung unterschiedliche Gestalt zeigen, beispielsweise als flächige ausgebildete Taschen, in die das Heizmittel ein strömt und aus dem es herausströmt, wodurch die Wärme des Heizmittels in der Ausnehmung an die Wandung übertragen wird und dann in den Innenraum mit der Kühlanordnung zur Erwärmung der abgeschiedenen Stoffe gelangt. Durch das alternative oder ergänzende Vorsehen von Heizrohren oder Zwischenräumen zum Heizen in der Wandung des Gehäuses des Vakuum-Abscheiders wird es möglich, eine besonders effiziente Heizung zu errei chen, wodurch eine besonders gute Reinigungswirkung für die Gase erreicht werden kann. Dabei sind die Heizrohre und/oder Zwischenräume für das Heiz mittel oder das Kühlmittel so voneinander beabstandet, dass die auf der Kühlanordnung abgeschiedenen Gase eine Stärke von bis zu 20 mm erreichen können, ohne dass der Gasfluss des zu reinigende Gas deutlich eingeschränkt ist. Vorzugsweise wird daher ein Abstand der Heizrohre und/oder Zwischenräume für das Heizmittel oder das Kühlmittel vorzugsweise über 40 mm gewählt.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Vorrichtung zum Rei nigen von Gasen sind die Kühlanordnung und die Heizanordnung des Vakuum-Abscheiders mit wenigstens einem gemeinsamen Rohr und/oder wenigstens einem gemeinsamen Zwischenraum zur Auf nahme eines Heiz- und Kühlmittels ausgebildet. Dabei ist be vorzugt dem wenigstens einen gemeinsamen Rohr und/oder Zwi schenraum wenigstens ein Umschaltventil vor- und nachgeschal tet, so dass eine selektive Beaufschlagung der gemeinsamen Rohre und/oder Zwischenräume mit Heizmittel oder Kühlmittel möglich ist. Vorzugsweise sind die Rohre oder die Zwischen räume der Kühlanordnung und der Heizanordnung weitgehend oder vollständig als gemeinsame Rohre oder Zwischenräume zur Be aufschlagung mit Heizmittel oder Kühlmittel ausgebildet. Dadurch gelingt es, eine platzsparende Anordnung der Kühlan ordnung und Heizanordnung zu schaffen, die einen sicheren Be trieb, eine einfache Realisierung und eine sehr wirksame Rei nigung von Gasen ermöglicht.
Weiterhin hat es sich alternativ oder zusätzlich bewährt, die Vorrichtung zum Reinigen von Gasen so auszubilden, dass der Vakuum-Abscheider eine Lösungsmittelzuführung aufweist, mit tels der ein Lösungsmittel für die abgeschiedenen Stoffe dem Gehäuse so zuführbar ist, dass zugeführtes Lösungsmittel auf die Kühlanordnung trifft und geeignet ist, darauf abgeschie dene Stoffe neben dem Erwärmen und dem damit verbundenen zu mindest teilweisen Verflüssigen oder Erweichen zumindest teilweise zu lösen. Die zumindest teilweise gelösten Stoffe aus dem Gehäuse des Vakuum-Abscheiders können insbesondere in Verbindung mit dem Verflüssigungs- oder Erweichungsvorgang nachfolgend besonders einfach über die Entnahmeöffnung ent nommen insbesondere abgesaugt werden. Dadurch lässt sich diese Vorrichtung besonders schnell wieder für den Reini gungsprozess, das heißt das Abscheiden der störenden Stoffe aus dem zu reinigenden Gas, funktionsfähig machen. Vorzugs weise wird das Lösungsmittel in den Innenraum des Vakuum-Ab scheiders über die Lösungsmittelzuführung in der Art eines Aerosols fein verteilt eingebracht, so dass das Lösungsmittel mit seinen vielen Tröpfchen verteilt über die auf der Kühlan ordnung abgeschiedenen Stoffe auftrifft und einen besonders wirksamen Lösungsprozess insbesondere in Verbindung mit der Wirkung der Heizanordnung ermöglicht. Dies erfolgt bevorzugt mittels einer düsenförmigen Lösungsmittelzuführung, die ins besondere in den Gaseintritt und/oder in die Zuführung des Heizgases mündet.
Vorzugsweise werden als Lösungsmittel Wasser, Wasserdampf, wenigstens ein organisches Lösungsmittel oder als Kombination mehrere Komponenten daraus gewählt. Diese Wahl ermöglicht ein sehr effizientes und sicheres Erweichen beziehungsweise Ver flüssigen der abgeschiedenen insbesondere ausgefrorenen stö renden Stoffe.
Besonders bewährt hat es sich dabei, die mechanische Reini gungsvorrichtung insbesondere ihre Schaber als Teil der Heizanordnung auszubilden und damit so zu temperieren, dass die abgeschiedenen Stoffe unter Mitwirkung der mechanischen Reinigungsvorrichtung erwärmt werden und dadurch die abge schiedenen Stoffe besonders gut abgelöst insbesondere abge streift oder abgeschabt werden können.
Daneben hat es sich bewährt, die mechanische Reinigungsvor richtung ergänzend mit Lösungsmittel zu beaufschlagen und dadurch die Ablösung insbesondere das Abstreifen oder das Ab schaben der abgeschiedenen Stoffe noch weiter zu erleichtern.
Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, die me chanische Reinigungsvorrichtung mit wenigstens einem Schaber zu versehen, der schräg zu einer Vertikalen des Vakuum-Ab scheiders ausgerichtet ist und durch Verfahren die Oberfläche der Kühlanordnung mit den darauf abgeschiedenen Stoffen von diesen reinigt und diese abschabt. Durch die schräge Ausrich tung gelingt es, einerseits das Abschaben der abgeschiedenen Stoffe sehr erfolgreich zu gestalten und andererseits die ab geschiedenen, abgeschabten Stoffe entweder nach unten in den unteren Bereich des Innenraums des Vakuum-Abscheiders fallen zu lassen oder im Fall eines Anhaftens am Schaber das Ablösen der abgeschiedenen Stoffe insbesondere bei weiterem Einfluss der Heizanordnung zu erleichtern.
Es hat sich besonders bewährt, die Vorrichtung zum Reinigen von Gasen so weiterzubilden, dass wenigstens ein im Gasstrom nachfolgend angeordneter Zusatzfilter vorgesehen ist, der ge eignet ist, nicht abgeschiedene Stoffe im zu reinigenden Gas herauszufiltern. Dadurch gelingt es, das Reinigungsergebnis weiter zu verbessern insbesondere dann, wenn der Zusatzfilter auf das Herausfiltern von anderen störenden Stoffen ausge richtet ist, als der Vakuum-Abscheider mittels Abscheiden und Entfernen aus dem zu reinigenden Gas entfernen kann. Dies ge lingt insbesondere dadurch, dass ein spezieller Mikro- oder Feinstfilter verwendet wird, der beispielsweise als Nadel filzfilter oder als mechanischer Metallfilter mit einer be vorzugten Maschenweite im Bereich von 2 bis 10 pm ausgebildet sein kann.
Nach einer bevorzugten Weiterbildung der Vorrichtung zum Rei nigen von Gasen sind mehrere Vakuum-Abscheider vorgesehen, denen wenigstens ein Umschaltventil vor- und nachgeschaltet ist. Mit den Umschaltventilen wird es möglich, dass das zu reinigende Gas über eine zentrale Vakuum- oder Entgasungslei tung zugeführt, über das vorgeschaltete Umschaltventil auf einen Vakuum-Abscheider selektiv umgeleitet, durch diesen Va kuum-Abscheider gereinigt und anschließend über nachgeschal tete Umschaltventil an eine zentrale Ableitung für das gerei nigte Gas und damit insbesondere zu einer Vakuumanordnung ge führt wird. Dabei erzeugt die Vakuumanordnung regelmäßig ei nen Unterdrück, der das zu reinigende Gas von einer der Vor richtung vorgelagerten Vakuumzone einer Plastifiziereinheit durch wenigstens einen Vakuum-Abscheider ansaugt und damit durch die Vorrichtung zum Reinigen des Gases hindurch bewegt.
Insbesondere ist den Vakuum-Abscheidern wenigstens ein weite rer Zusatzfilter nachfolgend zugeordnet, so dass ein alterna tiver Betrieb einzelner Vakuum-Abscheider und/oder Zusatzfil ter ermöglicht ist. Vorzugsweise werden Einheiten aus einem Vakuum-Abscheider und einem nachgeschalteten Zusatzfilter ge bildet und diese mehrfach parallel zueinander realisiert, wo bei dieser Anordnung insbesondere ein Umschaltventil vor- und eines nachgeschaltet ist. Alternativ kann dieses Umschaltven til auch durch mehrere Einzelventile insbesondere Sperrven tile ersetzt werden.
Dadurch wird es möglich, dass, während sich ein Teil der Ge samtvorrichtung in einer Phase des Reinigens und Abscheidens störender Stoffe aus dem zu reinigenden Gas befindet, sich ein anderer Teil der Gesamtvorrichtung in einer Phase des Wartens, also der Entnahme der abgeschiedenen Stoffe oder der Bereitschaft, und damit nicht in einer Phase des Reinigens und Abscheidens störender Stoffe aus dem zu reinigenden Gas befindet. Mit Hilfe der Umschaltventile lässt sich die Funk tion der verschiedenen Teile der Gesamtvorrichtung selektiv wählen. Damit ist ein kontinuierlicher Reinigungsprozess des zugeführten, zu reinigenden Gases auf einfache Weise ermög licht und eine besonders effiziente Reinigung des zugeführ ten, zu reinigenden Gases und damit ein effizienter Betrieb des Kunststoffreinigungsverfahrens ermöglicht.
Auch hat es sich besonders bewährt, die Vorrichtung zum Rei nigen von Gasen mit einer Steuerung zu versehen, die mit meh reren Sensoren zur Erfassung von Betriebsparametern der Vor richtung, insbesondere der Temperatur, des Drucks, der Zeit, des Volumens oder der Masse, sowie mit mehreren Stellgliedern zur Steuerung der Vorrichtung, insbesondere zur Steuerung des Gasflusses, der Heizanordnung, der Kühlanordnung, der Vaku umanordnung und/oder der Reinigungsanordnung, versehen ist. Neben mehreren dezentralen Steuereinheiten hat es sich beson ders bewährt, eine einzige zentrale Steuerung vorzusehen, mit der die verschiedenen Zustände der Vorrichtung gesteuert wer den können und Einfluss auf den Ablauf insbesondere die Inbe triebnahme oder die Außerbetriebnahme der gesamten Vorrich tung oder auch einzelner Teile der Vorrichtung genommen wer den kann. Dadurch gelingt es, einen effizienten Betrieb der Vorrichtung sowie eine wirkungsvolle Durchführung des Verfah rens zum Reinigen von Gasen aus dem Entgasen von Polymer schmelzen, insbesondere für die kontinuierliche Weiterverar beitung zu verstreckten Polymerfolien, zu ermöglichen. Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Aus führungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Abbildungen bei spielhaft erläutert. Die Erfindung ist nicht auf dieses be vorzugte Ausführungsbeispiel beschränkt.
Fig. 1 zeigt in einer schematischen Darstellung ein
R+I Diagramm einer beispielhaften Vorrichtung zum Reinigen von Gasen und
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung der
Struktur eines bevorzugten Vakuum-Abschei ders.
In Fig. 1 ist schematisch ein R+I Diagramm einer beispielhaf ten Vorrichtung 1 zum Reinigen von Gasen dargestellt.
Die Vorrichtung 1 zum Reinigen von Gasen aus dem Entgasen von Polymerschmelzen zeigt eine schematisch dargestellte Vakuum zone 2, die einer Plastifiziereinheit zugeordnet ist, mittels der ein Kunststoffgranulat erweicht wird, so dass dieses ei ner Weiterverarbeitung im Rahmen eines Produktionsprozesses insbesondere eines KunststoffStreckungsprozesses zugeführt werden kann. Bei der Erwärmung entstehen Stoffe, die von dem Kunststoffgranulat in die umgebende gasförmige Atmosphäre ab gegeben werden und die störend für den weiteren Kunst stoffverarbeitungsprozess sind. Die gasförmige Atmosphäre zeigt somit ein Gas, welches mit störenden Stoffen versetzt ist.
Die Vakuumzone 2 ist mittels mindestens einer Vakuum- oder Entgasungsleitung 3 mit der Vorrichtung 1 verbunden und er möglicht damit, dass das zu reinigende Gas aus der Vakuumzone 2 der Vorrichtung 1 zum Reinigen von Gasen zugeführt werden kann. Die Vakuum- oder Entgasungsleitung 3 teilt sich in zwei Teil leitungen 3 auf, die über Gaseintritte 42 in zwei Vakuum-Ab scheider 40 münden. Diese zeigen darüber hinaus Gasaustritte 43, über die das Gas aus den Vakuum-Abscheidern 40 austritt und zu nachgeordneten Zusatzfiltern 8 geführt wird, in denen das Gas nach einer ersten Reinigung in den Vakuum-Abscheidern 40, die eine erste Reinigungsstufe bilden, noch einmal gerei nigt wird. Die Zusatzfilter 8 bilden eine Reinigungsstufe.
Das zu reinigende Gas wird durch die Vorrichtung 1 mittels einer nicht dargestellten Vakuumanordnung aus der Vakuumzone 2 über die Vakuum- und Entgasungsleitung 3, über die erste Reinigungsstufe, die durch die Vakuum-Abscheider 40 gebildet wird, über die zweite Reinigungsstufe, die durch die Zusatz filter 8 gebildet wird, angesaugt.
Im Bereich der Gaseintritte 42 ist jeweils ein Ventil 9 ange ordnet, das den im Gasstrom nachfolgenden Vakuum-Abscheidern 40 vorgeschaltet ist und das den Gasstrom des zu reinigenden Gases in den nachfolgenden Vakuum-Abscheider 40 sperren oder freigeben kann. Die beiden Ventile 9 ermöglichen die Funktion eines Umschaltventils 9. Die zwei Ventile 9 ermöglichen damit ein alternatives Beaufschlagen der beiden Vakuum-Abscheider 40.
Den beiden Zusatzfiltern 8 ist im Gasstrom jeweils ein Ventil 9 nachgeordnet, das damit auch den im Gasstrom vorgelagerten Vakuum-Abscheidern 40 nachgeschaltet ist und das den Gasstrom des gereinigten Gases aus dem vorgelagerten Zusatzfilter 8 sperren oder freigeben kann. Die beiden Ventile 9 ermöglichen die Funktion eines Umschaltventils 9. Die zwei Ventile 9 er möglichen damit ein alternatives Ableiten des gereinigten Ga ses aus den parallel angeordneten Zusatzfiltern 8. Der Gasstrom nach den beiden den Zusatzfiltern 8 nachgeordne- ten Ventilen 9 wird über eine gemeinsame, zentrale Ableitung 11 des gereinigten Gases zusammengeführt und in Richtung der Vakuumanordnung gefördert.
Dabei sind die Vakuum-Abscheider 40 so ausgebildet, dass je der eine Kühlanordnung 50 aufweist, mittels der störende, kondensierbare, ausfrierbare und/oder resublimierbare Stoffe aus dem zugeführten und zu reinigenden Gas abscheidbar sind.
Das Abscheiden der störenden Stoffe aus dem zu reinigenden Gas erfolgt dabei bevorzugt so, dass die störenden Stoffe zu Eis in Form einer Eisschicht auf der Kühlanordnung 50 ausge frieren. Hierzu wird die Kühlanordnung 50 insbesondere auf eine Temperatur im Bereich von minus 18 °C oder darunter ab gekühlt.
Zusätzlich ist jeder Vakuum-Abscheider 40 mit einer Heizan ordnung 60 versehen, die geeignet ist, mittels der Kühlanord nung 50 abgeschiedene Stoffe zumindest teilweise zu verflüs sigen oder zu erweichen. Die zumindest teilweise erweichten oder verflüssigten Stoffe können anschließend besonders ein fach aus dem Vakuum-Abscheider 40 über eine Entnahmeöffnung 44 entnommen werden.
Das Verflüssigen der ausgefrorenen störenden Stoffe aus dem zu reinigenden Gas erfolgt dabei bevorzugt so, dass die zu einer Eisschicht ausgefrorenen störenden Stoffe mittels der Heizanordnung 60 verflüssigt werden. Hierzu wird die Heizan ordnung 60 mit einem Heizmittel beaufschlagt, das insbeson dere auf eine Temperatur im Bereich von 160 °C erwärmt ist.
Durch das Vorsehen der Erwärmung der abgeschiedenen Stoffe, die insbesondere Kohlenwasserstoffe unterschiedlicher Ketten länge und Struktur enthalten, in dem Vakuum-Abscheider 40 mittels der Heizanordnung 60 gelingt es, in dem Vakuum-Ab scheider 40 einen effizienten Abscheideprozess zu ermögli chen. Durch das Erwärmen, das regelmäßig zu einem zumindest teilweisen Verflüssigen oder Erweichen der abgeschiedenen Stoffe führt, wird es vorteilhaft möglich, die abgeschiedenen Stoffe von der Kühlanordnung 50 einfach und effizient zu ent fernen, was regelmäßig durch Ablaufen beziehungsweise Abtrop fen von der Kühlanordnung 50 erfolgt. Dadurch wird die Kühl wirkung der Kühlanordnung 50 verbessert und damit eine effi ziente Kühlung des zu reinigenden Gases und damit eine beson ders wirksame Abscheidung der störenden Stoffe im zu reini genden Gas bewirkt.
Dabei ist eine Entnahmeöffnung 44 im unteren Bereich des Ge häuses 41 des Vakuum-Abscheiders 40 vorgesehen, mittels der die abgeschiedenen und zumindest teilweise zu verflüssigenden oder zu erweichenden Stoffe entnehmbar sind.
Durch das Verflüssigen oder Erweichen können die abgeschiede nen Stoffe auf einfache Weise von der Kühlanordnung 50 ent fernt werden, was durch mechanische, chemische oder physika lische Unterstützung insbesondere durch das Einwirken der Ge wichtskraft der Stoffe bewirkt wird und dazu führt, dass sich die Stoffe im Bereich der tiefsten Stelle des Innenraums 45 des Vakuum-Abscheiders 40 sammeln, wo eine Entnahmeöffnung 44 angeordnet ist. Diese ermöglicht das Absaugen der zumindest zum Teil verflüssigten oder erweichten Stoffe, welche sich ursprünglich auf der Kühlanordnung 50 abgeschieden haben und durch Erwärmung mittels der Heizanordnung 60 verflüssigt oder erweicht wurden und sich dadurch von der Kühlanordnung 50 ge löst haben. Gerade das Vorsehen einer Absaugöffnung als Entnahmeöffnung 44, welche von deutlich geringerem Durchmesser als eine übli che Entnahmeöffnung eines Vakuum-Abscheiders beim Stand der Technik ist, welcher das Einbringen von Werkzeugen und gege benenfalls das Hineingreifen des Bedieners der Vorrichtung zum Zusammenkehren und Entnehmen der zusammengekehrten festen Stoffe ermöglichen soll, erweist sich von Vorteil. Es genügt ein Innendurchmesser von wenigen cm, insbesondere im Bereich von 5 cm.
Jeder Vakuum-Abscheider 40 zeigt eine Kühlanordnung 50, die mit einem gemeinsamen Kühlaggregat 53 verbunden ist. Das Kühlmittel wird von dem Kühlaggregat 53 über Kühlmittellei tungen zu den Kühlanordnungen 50 geführt und dabei über die Zuführung 54 für Kühlmittel dem Vakuum-Abscheider 40 mit der Kühlanordnung 50 zugeführt. Der Zuführung 54 für Kühlmittel ist ein Ventil 10 vorgeschaltet, das den Kühlmittelstrom in den nachfolgenden Vakuum-Abscheider 40 sperren oder freigeben kann. In entsprechender Weise wird das Kühlmittel nach Ver lassen der Kühlanordnung 50 über eine Ableitung 55 für Kühl mittel aus dem Vakuum-Abscheider 40 abgeleitet und über ein Ventil 10 in einer Kühlmittelleitung zu dem Kühlaggregat 53 zurückgeführt. Dabei kann der Kühlmittelstrom von dem vorge lagerten Vakuum-Abscheider 40 zu dem Kühlaggregat 53 durch das Ventil 10 gesperrt oder freigegeben werden. Die beiden Ventile 10 ermöglichen die Funktion eines Umschaltventils 10 für das Kühlmittel.
Jeder Vakuum-Abscheider 40 zeigt zusätzlich eine Heizanord nung 60, die mit einem gemeinsamen Heizaggregat 63 verbunden ist. Das Heizmittel wird von dem Heizaggregat 63 über Heiz mittelleitungen zu den Heizanordnungen 60 geführt und dabei über die Zuführung 64 für Heizmittel dem Vakuum-Abscheider 40 mit der Heizanordnung 60 zugeführt. Der Zuführung 64 für Heizmittel ist ein Ventil 10 vorgeschaltet, das den Heizmit- telstrom in den nachfolgenden Vakuum-Abscheider 40 sperren o- der freigeben kann. In entsprechender Weise wird das Heizmit tel nach Verlassen der Heizanordnung 60 über eine Ableitung 65 für Heizmittel aus dem Vakuum-Abscheider 40 abgeleitet und über ein Ventil 10 in einer Heizmittelleitung zu dem Heizag gregat 63 zurückgeführt. Dabei kann der Heizmittelstrom von dem vorgelagerten Vakuum-Abscheider 40 zu dem Heizaggregat 63 durch das Ventil 10 gesperrt oder freigegeben werden. Die beiden Ventile 10 ermöglichen die Funktion eines Umschaltven tils 10 für das Heizmittel.
Die Ventile 10 sind dabei so ausgebildet und angeordnet, dass alternativ entweder Heizmittel oder Kühlmittel den in den Va kuum-Abscheidern 40 angeordneten Kühlanordnungen 50 bezie hungsweise Heizanordnungen 60, welche als gemeinsame Anord nungen 50,60 ausgebildet sind, zugeführt werden kann.
Die Vorrichtung 1 zum Reinigen von Gasen ist mit einer zent ralen Steuerung versehen, die mit mehreren Sensoren 12 zur Erfassung von Betriebsparametern der Vorrichtung 1, insbeson dere der Temperatur, des Drucks, der Zeit, des Volumens oder der Masse, sowie mit mehreren Stellgliedern 9,10,53,63 zur Steuerung der Vorrichtung 1, insbesondere zur Steuerung des Gasflusses, der Heizanordnung 60, der Kühlanordnung 50, der Vakuumanordnung und/oder der Reinigungsanordnung 70, versehen ist.
In Fig. 1 sind verschiedene Sensoren symbolisch als Kreis mit Inschrift dargestellt. Beispielsweise ist im Bereich der Va kuumzone 2 ein Drucksensor 12 dargestellt, mit dem der Druck des zu reinigenden Gases vor der Vakuum- und Entgasungslei tung 3 gemessen wird. Ein weiterer Drucksensor 12 ist im Be- reich des Gasaustrittes 43 und damit im Gasfluss nach dem Va kuum-Abscheider 40 angeordnet und kann damit den Druck des durch den Vakuum- bscheider 40 als erste Reinigungsstufe ge reinigten Gases messen. Damit ist es auch möglich, in Verbin dung mit der Information des im Bereich der Vakuumzone 2 an geordneten Drucksensors 12 den Druckabfall zwischen den Sen soren 12 zu bestimmen und daraus auf das Maß der Abscheidung der störenden Stoffe im durchströmten Vakuum-Abscheider 40 zu schließen und abhängig davon den Kühlprozess in diesem Va kuum-Abscheider 40 zu stoppen, den Erwärmungsprozess mit dem mechanischen Abstreifen der abgeschiedenen Stoffe auf der Kühlanordnung 50 zu starten und die Entnahme über die Entnah meöffnung 44 zu ermöglichen beziehungsweise mit Hilfe der Um- schaltventile 9 auf den parallelen Zweig mit dem entsprechen den Vakuum-Abscheider 40 umzuschalten. Ein weiterer Druck sensor 12 ist so im Bereich des Zusatzfilters 8 und damit im Gasfluss nach dem Vakuum-Abscheider 40 angeordnet, dass er den Druck am Ausgang des Zusatzfilters 8 messen kann. Damit ist es auch möglich, in Verbindung mit der Information des im Bereich Gasaustrittes 43 angeordneten Drucksensors 12 den Druckabfall zwischen diesen Sensoren 12 zu bestimmen und dar aus auf das Maß der Abscheidung der störenden Stoffe im durchströmten Zusatzfilter 8 zu schließen und gegebenenfalls abhängig davon mit Hilfe der Umschaltventile 9 auf den paral lelen Zweig mit dem entsprechenden Vakuum-Abscheider 40 mit Zusatzfilter 8 umzuschalten. Damit ist es möglich, den Zu satzfilter 8 mit den umfangreich abgeschiedenen Stoffen zu reinigen ohne dass das Verfahren zum Reinigen von Gasen aus dem Entgasen von Polymerschmelzen unterbrochen werden muss.
Mit Hilfe der einzigen zentralen Steuerung können verschie dene Zustände der Vorrichtung 1 gesteuert werden und Einfluss auf den Ablauf insbesondere die Inbetriebnahme oder die Au ßerbetriebnahme der gesamten Vorrichtung 1 oder auch einzel ner Teile der Vorrichtung 1 genommen werden. Dadurch gelingt es, einen effizienten Betrieb der Vorrichtung 1 zum Reinigen von Gasen und eine wirkungsvolle Durchführung des Verfahrens zum Reinigen von Gasen aus dem Entgasen von Polymerschmelzen, insbesondere für die kontinuierliche Weiterverarbeitung zu verstreckten Polymerfolien, zu ermöglichen.
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines bevorzugten Vakuum-Abscheiders 40. Die beiden dargestellten Teile des Va kuum-Abscheiders 40 sind ein Gehäuse 41 des Vakuum-Abschei ders 40 und ein Einsatz 49 in das Gehäuse 41 des Vakuum-Ab scheiders 40.
Das Gehäuse 41 zeigt im oberen Bereich einen Gasaustritt 43 und im unteren Bereich einen nicht dargestellten Gaseintritt 42, über die das zu reinigende Gas dem Vakuum-Abscheider 40 zugeführt und aus diesem abgeleitet wird. Der Gaseintritt 42 und der Gasaustritt 43 zeigen einen großen Durchmesser, so dass das zu reinigende Gas nur einen geringen Strömungswider stand hat.
Die Wandung 48 des Gehäuses 41 ist doppelwandig ausgebildet und bildet einen Zwischenraum 52,62, der sowohl zum Kühlen als auch zum Heizen mittels zugeführter und entnommener Kühl mittel oder Heizmittel verwendet werden kann. Dabei erstreckt sich der Zwischenraum 52,62 weitgehend über den ganzen Umfang des zylinderförmigen Gehäuses 41 und über fast die gesamte Höhe der Wandung 48 des Gehäuses 41. Über eine Zuführung 54, 64 für Kühlmittel beziehungsweise Heizmittel im unteren Be reich des Gehäuses 41 in der Wandung 48 wird das Kühlmittel dem Zwischenraum 52,62 zugeführt und über die Ableitung 55,65 für Kühlmittel beziehungsweise Heizmittel im oberen Bereich des Gehäuses 41 in der Wandung 48 abgeleitet.
Das Gehäuse 41 des Vakuum-Abscheiders 40 wird durch einen Ständer 47 in einer aufrechten insbesondere vertikalen Orien tierung gehalten.
Der Einsatz 49 in das Gehäuse 41 des Vakuum-Abscheiders 40 zeigt einen Deckel 46, aus dem nach unten eine Mehrzahl an Kühlrohren 51 herausragt. Diese Kühlrohre 51 sind als doppel wandige Kühlrohre 51 so ausgebildet, dass das Innenrohr in dem Außenrohr vor dem unteren Ende des Außenrohres endet und das untere Ende des Außenrohrs so geschlossen ausgebildet ist, dass ein Verbindungsraum zwischen dem Innenraum des In nenrohrs und dem Zwischenraum zwischen Innen- und Außenrohr gebildet ist. Dadurch kann ein dem Innenrohr zugeführtes Kühlmittel über das Innenrohr nach unten geführt, in dem Ver bindungsraum umgelenkt und über den Zwischenraum zwischen In nen- und Außenrohr wieder nach oben geführt werden. Es ist auch möglich, das Kühlmittel in umgekehrte Richtung durch die doppelwandigen Kühlrohre 51 zu führen.
Die Kühlrohre 51 sind dabei parallel zueinander angeordnet. Der Deckel 46 ist mit einer Zuführung 54 für Kühlmittel ver bunden und ermöglicht über im Innern des Deckels 46 angeord nete Kanäle eine Zuführung des Kühlmittels zu den Innenrohren der doppelwandigen Kühlrohre 51.
Die doppelwandigen Kühlrohre 51 und die Zuführung 54 für Kühlmittel sowie die Ableitung 55 für Kühlmittel sind Teil der Kühlanordnung 50 und können alternativ als Teil der Heizanordnung 60 verwendet werden und bilden damit doppelwan dige Heizrohre 61 und die Zuführung 64 für Heizmittel sowie die Ableitung 65 für Heizmittel. Damit stellen sie gemeinsame doppelwandige Rohre 51,61 und gemeinsame Zuführungen 54,64 sowie gemeinsame Ableitungen 55,65 dar.
Der Deckel 46 ist mit einer Ableitung 55 für Kühlmittel ver bunden und ermöglicht über im Innern des Deckels 46 angeord nete Kanäle eine Ableitung des Kühlmittels aus den Zwischen räumen zwischen Innen- und Außenrohr der doppelwandigen Kühl rohre 51.
Die doppelwandigen Rohre 51,61 gehören mit dem Zwischenraum 52,62 zu der Kühlanordnung 50 beziehungsweise zu der Heizan ordnung 60 und ermöglichen somit eine sehr effiziente Kühl wirkung beziehungsweise Heizwirkung in dem Vakuum-Abscheider 40.
Weiterhin zeigt der Einsatz 49 neun Schaber 71, die Teil der mechanischen Reinigungsvorrichtung 70 sind und mittels einer Antriebsstange 73, welche sich parallel zu den doppelwandigen Kühlrohren 51 durch den Deckel 46 nach unten erstreckt, ent lang der doppelwandigen Kühlrohre verschiebbar sind. Die An triebsstange 73 wird mittels eines Antriebs 72 der mechani schen Reinigungsvorrichtung 70 oberhalb des Deckels 46 ange trieben und dadurch verschieblich bewegt. Der Antrieb 72 ist als elektrischer Antrieb ausgebildet.
Die Schaber 71 haben im Wesentlichen die Gestalt einer halb ovalen Platte und sind fest mit der Antriebsstange 73 verbun den. Dabei sind die Schaber 71 so orientiert, dass sie schräg zur Antriebsstange 73 beziehungsweise zu den doppelwandigen Rohren 51,61 orientiert sind, so dass sie V-förmig zueinander versetzt über die Länge der Antriebsstange 73 angeordnet sind.
Die Schaber 71 zeigen wenigstens so viele Ausnehmungen, wie doppelwandige Rohre 51,61 vorhanden sind, und sind so ausge- bildet und angeordnet, dass ihr Rand geeignet ist, Anhaftun gen auf der Oberfläche der doppelwandigen Rohre 51,61 abzu streifen. Zusätzlich ist die Außenkontur der Schaber 71 so ausgebildet, dass diese geeignet ist, die Innenwandung der Wandung 48 des Gehäuses 41 des Vakuum-Abscheiders 40 entspre chend der Oberfläche der doppelwandigen Rohre 51,61 abzu streifen, wenn der Einsatz 49 in das Gehäuse 41 eingebacht wird und mit diesem fest verbunden wird. Dabei ragen die dop pelwandigen Rohre 51,61 und die Reinigungsvorrichtung 70 mit den Schabern 71 und der Antriebsstange 73 in den Innenraum 45 des Gehäuses 41 hinein. Dabei reichen die doppelwandigen Rohre 51,61 im Innenraum 45 fast bis an das untere Ende und damit an den Boden des Gehäuses 41. In dem Boden ist die als Absaugöffnung ausgebildete Entnahmeöffnung 44 angeordnet.
Der Gaseintritt 42 in der Wandung 48 ist unterhalb des Gasaustritts 43 im Gehäuse 41 angeordnet, wodurch im Innen raum 45 des Gehäuses 41 ein aufwärtsgerichteter Gasstrom des zu reinigenden Gases entsteht und dabei an der Kühlanordnung 50 entlanggleitet. Dabei ist der Gaseintritt 42 so angeord net, dass das in den Innenraum 45 des Gehäuses 41 strömende, zu reinigende Gas im Bereich des unteren Endes der doppelwan digen Kühlrohre 51 zielgerichtet auf die Kühlanordnung 50 trifft und anschließend in Richtung des Gasaustritts 43 ent lang der Kühlrohre 51 und des Zwischenraums 52 für Kühlmittel nach oben geführt wird. Durch diese Ausbildung gelingt es, eine effiziente Kühlung des zu reinigenden Gases mit Hilfe der Kühlanordnung 50 zu erreichen.
Als Heiz- beziehungsweise Kühlmittel hat sich dabei Silikonöl oder eine Solelösung auf Basis von Wasser besonders bewährt, da diese einerseits tiefe Temperaturen des Kühlmittels im Be reich von minus 20 °C und andererseits hohe Temperaturen des Heizmittels im Bereich von 100 °C bis 160 °C ermöglichen. Bezugszeichenliste
Vorrichtung zum Reinigen von Gasen Vakuumzone
Vakuum- oder Entgasungsleitung
Vakuum-Abscheider
Gehäuse des Vakuum-Abscheiders
Gaseintritt
Gasaustritt
Entnahmeöffnung
Innenraum des Gehäuses
Deckel
Ständer für Vakuum-Abscheider
Wandung des Gehäuses
Einsatz
Kühlanordnung
Kühlrohr
Zwischenraum zum Kühlen Kühlaggregat
Zuführung für Kühlmittel Ableitung für Kühlmittel Heizanordnung Heizrohr
Zwischenraum zum Heizen Heizaggregat
Zuführung für Heizmittel Ableitung für Heizmittel Mechanische Reinigungsvorrichtung Schaber Antrieb der mechanischen Reinigungsvorrichtung Antriebsstange Zusatzfilter Umschaltventil für zu reinigendes Gas Umschaltventil für Heiz- oder Kühlmittel Zentrale Ableitung des gereinigten Gases Sensoren

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zum Reinigen von Gasen aus dem Entgasen von Polymerschmelzen, insbesondere für die kontinu ierliche Weiterverarbeitung zu verstreckten Poly merfolien, mit folgenden Merkmalen von einer Vakuumzone (2) einer Plastifiziereinheit wird über zumindest eine Vakuum- oder Entgasungs leitung (3) das zu reinigende Gas einem Vakuum-Ab scheider (40) mit einem Gaseintritt (42) und einem Gasaustritt (43) zugeführt, in dem kondensierbare, ausfrierbare und/oder resub- limierbare Stoffe aus dem zugeführten und zu reini genden Gas mittels einer Kühlanordnung (50) abge schieden werden und die abgeschiedenen Stoffe aus dem Vakuum-Abscheider (40) entnommen werden, dadurch gekennzeichnet, dass das Abscheiden der Stoffe aus dem zu reinigen den Gas in dem Vakuum-Abscheider (40) mittels Aus frieren durch Abkühlen der abzuscheidenden Stoffe mittels der Kühlanordnung (50) erfolgt, dass mittels einer Heizanordnung (60) die mittels der Kühlanordnung (50) abgeschiedenen Stoffe zumin dest teilweise verflüssigt oder erweicht und aus dem Vakuum-Abscheider (40) entnommen werden, und dass mittels einer mechanischen Reinigungsvor richtung (70) insbesondere mit wenigstens einem Schaber (71) die auf der Kühlanordnung (50) abge schiedenen Stoffe wenigstens partiell, oberfläch lich abgestreift werden.
2. Verfahren zum Reinigen von Gasen aus dem Entgasen von Polymerschmelzen nach Anspruch 1, wobei das Ab scheiden der Stoffe aus dem zu reinigenden Gas in dem Vakuum-Abscheider (40) mittels Ausfrieren durch Abkühlen auf eine Temperatur unter dem Tripelpunkt der abzuscheidenden Stoffe insbesondere im Bereich von minus 18 °C oder darunter.
3. Verfahren zum Reinigen von Gasen aus dem Entgasen von Polymerschmelzen nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Ausfrieren der Stoffe aus dem zu reinigenden Gas in dem Vakuum-Abscheider (40) bei einem Unter drück von unter 100 mbar oder unter 10 mbar er folgt.
4. Verfahren zum Reinigen von Gasen aus dem Entgasen von Polymerschmelzen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die mittels der Kühlanordnung (50) abge schiedenen Stoffe auf eine Temperatur im Bereich der Verflüssigungs- oder Erweichungstemperatur zu mindest eines Teiles der abgeschiedenen Stoffe er wärmt werden, wobei die Erwärmung insbesondere auf eine Temperatur im Bereich von 100 °C oder darüber erfolgt.
5. Vorrichtung (1) zum Reinigen von Gasen aus dem Ent gasen von Polymerschmelzen, wobei das zu reinigende Gas von einer Vakuumzone (2) einer Plastifizierein- heit mittels mindestens einer Vakuum- oder Entga sungsleitung (3) der Vorrichtung (1) zugeführt wird, mit einem Vakuum-Abscheider (40), der ein Gehäuse (41) aufweist, das einen Gasein tritt (42) für das zu reinigende Gas und einen Gas austritt (43) aufweist, der eine Kühlanordnung (50) aufweist, mittels der kondensierbare, ausfrierbare und/oder resublimier- bare Stoffe aus dem zugeführten und zu reinigenden Gas abscheidbar sind, und aus dem die abgeschiedenen Stoffe aus dem Ge häuse (41) des Vakuum-Abscheiders (40) entnehmbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlanordnung (50) dafür ausgebildet ist, die das Abscheiden der Stoffe aus dem zu reinigen den Gas in dem Vakuum-Abscheider (40) mittels Aus frieren der abzuscheidenden Stoffe erfolgt, dass der Vakuum-Abscheider (40) mit einer Heizan ordnung (60) versehen ist, die geeignet ist, mit tels der Kühlanordnung (50) abgeschiedene Stoffe zumindest teilweise zu verflüssigen oder zu erwei chen, dass sie weiterhin eine mechanische Reinigungsvor richtung (70) insbesondere mit wenigstens einem Schaber (71) zum wenigstens partiellen oberflächli chen Abstreifen der Kühlanordnung (50) aufweist und dass eine Entnahmeöffnung (44) im unteren Be reich des Gehäuses (41) des Vakuum-Abscheiders (40) vorgesehen ist, mittels der die abgeschiedenen und zumindest teilweise zu verflüssigenden oder zu er weichenden Stoffe entnehmbar sind.
6. Vorrichtung (1) zum Reinigen von Gasen nach An spruch 5, wobei die Kühlanordnung (50) dafür ausge bildet ist, das zu reinigende Gas so abzukühlen, dass das Ausfrieren durch Abkühlen auf eine Tempe ratur unter dem Tripelpunkt der abzuscheidenden Stoffe erfolgt, insbesondere bei einer Temperatur im Bereich von minus 18 °C oder darunter.
7. Vorrichtung (1) zum Reinigen von Gasen nach einem der Ansprüche 5 bis 6, wobei das Ausfrieren bei ei nem Unterdrück von unter 100 mbar insbesondere un ter 10 mbar erfolgt.
8. Vorrichtung (1) zum Reinigen von Gasen nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei die Heizanordnung (60) dafür ausgebildet ist, die mittels der Kühlanord nung (50) abgeschiedenen Stoffe auf eine Temperatur im Bereich der Verflüssigungs- oder Erweichungstem peratur zumindest eines Teiles der abgeschiedenen Stoffe zu erwärmen, wobei die Erwärmung insbeson dere auf eine Temperatur im Bereich von 100 °C oder darüber erfolgt.
9. Vorrichtung (1) zum Reinigen von Gasen nach einem der Ansprüche 5 bis 8, wobei die Heizanordnung (60) wenigstens ein sich im Innenraum (45) des Gehäuses (41) des Vakuum-Abscheiders (40) erstreckendes Heizrohr, welches insbesondere als doppelwandiges Heizrohr (61) ausgebildet ist, zur Aufnahme eines Heizmittels aufweist, wobei insbesondere mehrere Heizrohre und/oder In- nen- und Außenrohre eines oder mehrerer doppelwan diger Heizrohre (61) mäanderförmig miteinander ver bundenen sind.
10. Vorrichtung (1) zum Reinigen von Gasen nach An spruch 9, wobei das Gehäuse (41) des Vakuum-Ab scheiders (40) einen Deckel (46) aufweist, der eine Zuführung (64) und/oder Ableitung (65) für Heizmit tel zu mehreren insbesondere parallel verlaufenden Heizrohren und/oder als Doppelrohr ausgebildeten Heizrohren (61) bildet.
11. Vorrichtung (1) zum Reinigen von Gasen nach einem der Ansprüche 5 bis 10, wobei die Heizanordnung (60) zumindest teilweise in der Wandung (48) des Gehäuses (41) angeordnet ist und wenigstens ein in der Wandung (48) des Gehäuses (41) verlaufendes Heizrohr und/oder wenigstens ein oder mehrere mäanderförmig miteinander verbundene Heizrohre und/oder ein oder mehrere sich flächig über Wandung des Gehäuses erstreckende Zwischen räume (62) zur Aufnahme eines Heizmittels aufweist.
12. Vorrichtung (1) zum Reinigen von Gasen nach einem der Ansprüche 5 bis 11, wobei die Kühlanordnung (50) und die Heizanordnung (60) des Vakuum-Abscheiders (40) wenigstens ein ge meinsames Rohr (51,61) und/oder wenigstens einen Zwischenraum (52,62) zur Aufnahme eines Heiz- und Kühlmittels zeigt, wobei insbesondere dem wenigs tens einen gemeinsamen Rohr (51,61) und/oder Zwi schenraum (52,62) wenigstens ein Umschaltventil (10) vor- und nachgeschaltet ist, so dass eine se lektive Beaufschlagung der gemeinsamen Rohre (51,61) und/oder Zwischenräume (52,62) mit Heizmit tel oder Kühlmittel möglich ist.
13. Vorrichtung (1) zum Reinigen von Gasen nach einem der Ansprüche 5 bis 12, wobei der Vakuum-Abscheider (40) eine Lösungsmit telzuführung aufweist, mittels der ein Lösungsmit tel für die abgeschiedenen Stoffe dem Gehäuse (41) so zuführbar ist, dass zugeführtes Lösungsmittel auf die Kühlanordnung (50) trifft und geeignet ist, darauf abgeschiedene Stoffe zumindest teilweise zu lösen, so dass die zumindest teilweise gelösten Stoffe aus dem Gehäuse (41) des Vakuum-Abscheiders (40) über die Entnahmeöffnung (44) entnehmbar sind.
14. Vorrichtung (1) zum Reinigen von Gasen nach einem der Ansprüche 5 bis 13, wobei die mechanische Reinigungsvorrichtung (70) insbesondere der wenigstens eine Schaber (71) als Teil der Heizanordnung (60) ausgebildet ist.
15. Vorrichtung (1) zum Reinigen von Gasen nach einem der Ansprüche 5 bis 14, wobei die mechanische Rei nigungsvorrichtung (70) mit wenigstens einem Scha ber (71) versehen ist, der schräg zu einer Vertika len des Vakuum-Abscheiders (40) ausgerichtet ist und durch Verfahren geeignet ist, die Oberfläche der Kühlanordnung mit den darauf abgeschiedenen Stoffen von diesen zu reinigen und diese abzuscha ben.
16. Vorrichtung (1) zum Reinigen von Gasen nach einem der Ansprüche 5 bis 15, weiterhin aufweisend wenigstens einen im Gasstrom nachfolgend angeordneten Zusatzfilter (8), der ge eignet ist, nicht abgeschiedene Stoffe im zu reini genden Gas herauszufiltern.
17. Vorrichtung (1) zum Reinigen von Gasen nach einem der Ansprüche 5 bis 16, wobei mehrere Vakuum-Ab scheider (40) vorgesehen sind, denen wenigstens ein Umschaltventil (9) vor- und nachgeschaltet ist und denen insbesondere weitere Zusatzfilter (8) nach folgend zugeordnet sind, so dass ein alternativer Betrieb einzelner Vakuum-Abscheider (40) und/oder Zusatzfilter (8) ermöglicht ist.
18. Vorrichtung (1) zum Reinigen von Gasen nach einem der Ansprüche 5 bis 17, mit einer Steuerung, die mit mehreren Sensoren zur Erfassung von Betriebspa rametern der Vorrichtung, insbesondere der Tempera tur, des Drucks, der Zeit, des Volumens oder der Masse, sowie mit mehreren Stellgliedern zur Steue rung der Vorrichtung, insbesondere zur Steuerung des Gasflusses, der Heizanordnung, der Kühlanord nung, der Vakuumanordnung und/oder der Reinigungs anordnung, verbunden ist.
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