IT201900018851A1 - Impianto di essiccamento di materiale granulare polimerico e relativo processo di essiccamento - Google Patents

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Description

Impianto di essiccamento di materiale granulare polimerico e relativo processo di essiccamento
DESCRIZIONE
Ambito tecnico
La presente invenzione riguarda un impianto di essiccamento di materiale granulare polimerico avente le caratteristiche enunciate nel preambolo della rivendicazione principale. Essa è inoltre diretta ad un processo di essiccamento attuato da tale impianto.
Sfondo tecnologico
È noto che la trasformazione di materie plastiche in granuli mediante estrusione o stampaggio richiedono, al fine di garantire un adeguato livello qualitativo del prodotto stampato, un livello di umidità del materiale granulare molto basso.
Questa esigenza, tuttavia, mal si concilia con le elevate proprietà igroscopiche di alcune materie plastiche di ampio utilizzo nel settore, come ad esempio quelle a base di polietilentereftalato (PET) , o di poliammide (PA) , o di policarbonato (PC) o di alcuni copolimeri come l’ABS (acrilonitrile-butadiene-stirene) .
Queste materie plastiche pertanto, prima di essere sottoposte al processo di estrusione o stampaggio, devono essere adeguatamente essiccate in appositi impianti di essiccamento, dove il contenuto di acqua dei granuli viene ridotto alle minime quantità richieste dal processo di trasformazione.
In termini generali, tali impianti comprendono una tramoggia di essiccamento, in cui viene introdotto il materiale granulare polimerico, nonché un sistema di essiccamento che provvede ad essiccare il materiale granulare polimerico contenuto nella tramoggia di essiccamento.
In questo settore, sono noti impianti di essiccamento in cui il materiale granulare polimerico è introdotto nella tramoggia di essicamento attraverso una tramoggia di carico, la quale è tipicamente montata sopra la tramoggia di essiccamento, così che l’introduzione del materiale granulare polimerico avvenga per gravità e possa essere facilmente comandata dall’apertura di una apposita valvola di carico predisposta sul collegamento tra le due tramogge.
Il materiale granulare polimerico essiccato dalla tramoggia di essiccamento è scaricato, in fasi successive, in alimentazione ad una macchina di trasformazione, come ad esempio uno stampo oppure un estrusore, che provvede alla formatura del materiale granulare polimerico in un articolo desiderato.
La quantità di materiale polimerico essiccato scaricato dalla tramoggia di essiccamento dipende dalla richiesta della macchina di trasformazione che, in genere, può non essere costante nel tempo.
Ciò, tuttavia, comporta un abbassamento dell’efficienza energetica del processo e, a volte, può anche penalizzare la qualità del materiale granulare polimerico essiccato, ad esempio dovuta ad un sovraessiccamento del polimero.
Una delle esigenze più sentite nel settore tecnico di riferimento, è pertanto quella di adattare i parametri del processo di essiccamento alla variabilità della portata di materiale polimerico essiccato richiesta dalla macchina di trasformazione.
Esempi di impianti di essiccamento che mirano a rispondere a questa esigenza sono descritti in EP2186613 ed in EP2447027.
In tali impianti, la tramoggia di essiccamento è appoggiata su celle di carico in grado di misurare il peso della tramoggia di essiccamento e il materiale granulare polimerico contenuto nella medesima. Grazie a misurazioni successive effettuate dalle celle di carico, viene calcolata la quantità di materiale granulare polimerico scaricata dalla tramoggia di essiccamento per unità di tempo al fine di regolare opportunamente alcuni parametri del processo di essiccamento. In particolare, nel primo caso viene regolata la portata del gas di processo immesso nella tramoggia di essiccamento per essiccare il materiale granulare polimerico e, nel secondo caso, il livello di riempimento della tramoggia di essiccamento.
La Richiedente ha tuttavia notato che tali impianti risultano piuttosto onerosi in termini di costo e in termini di manutenzione.
Inoltre, questa soluzione risulta difficilmente implementabile su impianti con tramogge di essiccamento tradizionali, non originariamente progettate per essere posizionate su celle di carico.
Nella presente descrizione e nelle rivendicazioni allegate, con “materiale granulare” si intende una pluralità di elementi solidi distinti e separati tra loro, aventi dimensioni e conformazione opportune, in funzione della lavorazione da effettuare e del materiale polimerico utilizzato, compreso il materiale polimerico in polvere o in fiocchi.
Inoltre, con il termine “essiccamento”, si intende il processo grazie al quale il contenuto di umidità del materiale granulare polimerico è ridotto ai valori desiderati dal processo di trasformazione successivo (stampaggio o estrusione) , mediante sostanziale eliminazione dell’acqua presente nelle regioni interne dei granuli.
A titolo di riferimento, il valore di umidità residua massimo richiesto dall'unità di trasformazione può essere di circa 20 - 200 ppm (parti per milione).
La “portata” di un fluido o di un solido è definita come la quantità di fluido o solido che passa per una superficie di riferimento in un’unità di tempo predefinita, che ad esempio, può essere un’ora.
Con “portata efficace” riferita al gas di processo si intende la portata di gas che, a parità di altri parametri come temperatura e punto di rugiada, consente di essiccare una determinata portata di materiale granulare polimerico al grado di essiccamento desiderato. La portata efficace del gas di processo può essere sostanzialmente proporzionale alla portata del materiale granulare polimerico essiccato nella tramoggia di essiccamento e la sua costante di proporzionalità può essere ricavata da apposite tabelle in funzione del tipo di materiale, delle temperature di ingresso del gas di processo e del materiale, ed eventualmente di altri parametri.
Con “livello di riempimento efficace” riferita alla tramoggia di essiccamento, si intende il livello di riempimento che, per una certa portata di materiale granulare polimerico essiccato, assicura un tempo di permanenza predefinito all’interno della tramoggia di riempimento. Il tempo di permanenza predefinito può essere funzione del tipo di materiale, del tipo di gas di processo e della temperatura all'interno della tramoggia di essiccamento.
Descrizione dell’invenzione
Il problema alla base della presente invenzione è quello di mettere a disposizione un impianto di essiccamento per materiale granulare polimerico nonché un corrispondente processo di essiccamento, strutturalmente e funzionalmente concepiti per superare, almeno in parte, uno o più degli inconvenienti sopra lamentati con riferimento alla tecnica nota citata.
Questo problema è risolto dal presente trovato mediante un impianto di essiccamento ed un processo di essiccamento realizzati in accordo con le rivendicazioni che seguono.
In un suo primo aspetto, l’invenzione è diretta ad un impianto di essiccamento di materiale granulare polimerico comprendente:
- una tramoggia di essiccamento, predisposta per contenere il materiale granulare polimerico durante una fase di essiccamento del materiale granulare polimerico,
- una tramoggia di carico, predisposta per immettere nella tramoggia di essiccamento il materiale granulare polimerico da essiccare,
- un sistema di essiccamento associato alla tramoggia di essiccamento e predisposto per essiccare il materiale granulare polimerico contenuto nella tramoggia di essiccamento, e
- un’unità di controllo predisposta per controllare almeno il sistema di essiccamento.
Preferibilmente, l'impianto comprende inoltre un sensore di peso predisposto per rilevare il peso della tramoggia di carico e del materiale granulare polimerico in essa contenuto.
Preferibilmente, l’unità di controllo è predisposta per determinare, sulla base dei valori di peso rilevati dal sensore di peso, la quantità di materiale granulare polimerico im messa nella tramoggia di essiccamento dalla tramoggia di carico in un periodo tempo, e per controllare almeno un parametro del sistema di essiccamento in funzione della quantità di materiale granulare polimerico im messa nella tramoggia di essiccamento dalla tramoggia di carico nel periodo di tempo.
In un suo secondo aspetto, la presente invenzione è diretta ad un processo di essiccamento di materiale granulare polimerico comprendente le fasi di:
- predisporre una tramoggia di essiccamento, atta a contenere il materiale granulare polimerico durante il suo essiccamento, e una tramoggia di carico, predisposta per caricare nella tramoggia di essiccamento il materiale granulare polimerico da essiccare, - caricare nella tramoggia di essiccamento materiale granulare polimerico da essiccare presente nella tramoggia di carico,
- essiccare il materiale granulare polimerico nella tramoggia di essiccamento,
- scaricare dalla tramoggia di essiccamento parte del materiale granulare polimerico essiccato, e
- caricare nella tramoggia di essiccamento ulteriore materiale granulare polimerico da essiccare presente nella tramoggia di carico per reintegrare, almeno in parte, il materiale granulare polimerico scaricato.
Preferibilmente, il processo prevede di misurare la quantità di materiale granulare polimerico caricato nella tramoggia di essiccamento dalla tramoggia di carico in un periodo di tempo e di controllare almeno un parametro della fase di essiccamento in funzione della quantità di materiale granulare polimerico immessa nella tramoggia di essiccamento dalla tramoggia di carico nel periodo di tempo.
Grazie a queste caratteristiche, è possibile regolare uno o più parametri del processo di essiccamento del materiale granulare polimerico senza posizionare su celle di carico l’intera tramoggia di essiccamento, limitandosi a pesare solo la tramoggia di carico, che, notoriamente, presenta dimensioni e pesi molto più contenuti. In particolare, il rapporto volumetrico tra una tramoggia di carico e la rispettiva tramoggia di essiccamento è preferibilmente compreso tra circa 1 : 10 e circa 1 : 50, ad esempio compresa tra circa 1 : 30 e circa 1 :40.
In questo modo, la progettazione, l'installazione e la gestione dell’impianto di essiccamento viene semplificata.
Le stesse celle di carico possono infatti essere dimensionate per misurare pesi inferiori. Inoltre, la loro manutenzione, come pure la loro sostituzione, richiede attrezzature decisamente più semplici rispetto al caso in cui le celle di carico siano posizionate sotto la tramoggia di essiccamento.
Inoltre, grazie a queste caratteristiche è facilitata la trasformazione di impianti esistenti, già installati, in un impianto secondo la presente invenzione.
La misurazione del peso del materiale granulare polimerico che dalla tramoggia di carico viene immessa nella tramoggia di essiccamento per essere essiccato avviene principalmente durante la fase di alimentazione della tramoggia di essiccamento. In particolare, viene rilevato il peso della tramoggia di carico con il suo contenuto di materiale granulare polimerico all’inizio e alla fine della fase di alimentazione, così da ricavare, per sottrazione, la quantità di materiale polimerico immesso nella tramoggia di essiccamento.
Quando necessario, la tramoggia di carico viene nuovamente riempita di materiale granulare polimerico, ma, opportunamente, tale riempimento non avviene durante la fase di alimentazione della tramoggia di essiccamento. Ad esempio, il riempimento della tramoggia di carico può essere comandata da un sensore di livello posto all’interno della tramoggia di carico, per il tramite di una linea di trasporto pneumatico del materiale granulare polimerico.
Tenendo correttamente conto del tempo in cui sono effettuate le fasi di alimentazione è quindi possibile calcolare la quantità di materiale granulare polimerico introdotto nella tramoggia di essiccamento in un periodo di tempo opportunamente definito, ottenendo quindi una portata oraria media.
Il periodo di tempo su cui calcolare la portata oraria media può essere scelto nel modo ritenuto più opportuno, come ad esempio 20 minuti, 30 minuti, oppure un’ora. In ogni caso, è preferito che tale periodo di tempo sia maggiore del tempo che intercorre normalmente tra due fasi di alimentazione della tramoggia di essiccamento.
In genere, le fasi di alimentazione della tramoggia di essiccamento si susseguono ad un ritmo di qualche minuto una dall’altra, ad esempio ogni 1 - 15 minuti, più preferibilmente ogni 2 - 10 minuti.
La portata oraria media del materiale caricato nella tramoggia di essiccamento può essere considerato, in prima battuta, pari alla portata oraria media del materiale granulare polimerico scaricato dalla medesima, in quanto in periodi di tempo sufficientemente lunghi, il materiale granulare polimerico all’interno della tramoggia di essiccamento rimane sostanzialmente lo stesso, senza rilevanti accumuli e senza rilevanti perdite.
In una forma di realizzazione preferita, il livello di riempimento della tramoggia di essiccamento viene vantaggiosamente mantenuto costante, almeno in ciascun periodo di tempo in cui sono effettuate le misurazioni di peso per calcolare la portata oraria media.
Il parametro della fase di essiccamento che viene regolato dipende dalla modalità con cui viene effettuato l’essiccamento e quindi dal sistema di essiccamento adottato dall’impianto.
In ogni caso, tale parametro è preferibilmente dipendente dalla portata oraria media di materiale granulare polimerico essiccato nella tramoggia di essicamento.
Un altro vantaggio ottenuto dalla presente invenzione sta nella possibilità di determinare con precisione la quantità di materiale granulare polimerico che viene mandato ad essiccare e quindi di definire in anticipo la quantità di materiale soggetto ad essiccamento e alla successiva lavorazione.
In questo modo, diventa molto semplice rispettare con precisione le richieste di produzione di un certo articolo, che in genere sono definite in termini quantitativi.
Infatti quando il peso complessivo di materiale granulare polimerico immesso nella tramoggia di essiccamento, come calcolato sommando tutte le immissioni di materiale rilevate dal sensore di peso, raggiunge la quantità prevista per quella specifica lavorazione, allora l’unità di controllo può bloccare l’apertura della valvola di carico lasciando che la tramoggia di essiccamento giunga progressivamente allo svuotamento. Ciò consente vantaggiosamente di eliminare, o quantomeno di minimizzare sostanzialmente, le quantità residue di materiale granulare polimerico tra una lavorazione e l’altra.
In almeno uno degli aspetti sopra menzionati, la presente invenzione può inoltre presentare una o più delle caratteristiche preferite espresse di seguito.
In una forma di realizzazione, il sistema di essiccamento comprende un circuito di alimentazione di un gas di processo collegato alla tramoggia di essiccamento per immettere nella stessa una portata di gas di processo adatta per essiccare il materiale granulare polimerico.
In questa prima tipologia di essiccamento, viene sfruttato il contatto del materiale granulare polimerico con un flusso di un gas di processo caldo e secco che assorbe l’umidità contenuta nei granuli di materiale polimerico.
Il gas di processo è, ad esempio, aria.
In questo caso, un primo parametro della fase di essiccamento controllato dall'unità di controllo in funzione della portata oraria media di materiale granulare polimerico immesso nella tramoggia di essiccamento dalla tramoggia di carico è la portata efficace del gas di processo.
Quest’ultima, infatti, (a parità di altri parametri come la temperatura di ingresso del gas di processo) dipende in modo sostanzialmente proporzionale alla portata del materiale granulare polimerico essiccato nella tramoggia di essiccamento.
Pertanto, se la portata media oraria calcolata nell’ultimo periodo di tempo predefinito differisce almeno di una quantità minima rispetto al precedente valore impostato, allora l’unità di controllo determina un nuovo valore di portata efficace del gas di processo calcolato sulla base del nuovo valore di portata oraria media del materiale granulare polimerico e trasmette tale nuovo valore al dispositivo di regolazione della portata del gas di processo.
In altre forme di realizzazione, il sistema di essiccamento può sfruttare fenomeni diversi per essiccare il materiale contenuto nella tramoggia di essiccamento, ad esempio il vuoto. In questo caso, il parametro controllato dall’unità di processo è diverso.
Un secondo parametro della fase di essiccamento controllato in funzione della portata oraria media di materiale granulare polimerico immesso nella tramoggia di essiccamento dalla tramoggia di carico è il livello di riempimento efficace della tramoggia di essiccamento.
Il livello di riempimento della tramoggia di essiccamento è preferibilmente rilevato da un sensore di livello, predisposto per misurare il livello di materiale granulare polimerico contenuto nella tramoggia di essiccamento.
Il sensore di livello è preferibilmente montato nella tramoggia di essiccamento.
Preferibilmente, l'immissione del materiale granulare polimerico nella tramoggia di essiccamento dalla tramoggia di carico è determinato dall’apertura di una valvola di carico, interposta tra la tramoggia di carico e la tramoggia di essiccamento.
Preferibilmente, la tramoggia di carico è posizionata sopra la tramoggia di essiccamento, così che il materiale granulare polimerico passi dalla tramoggia di carico alla tramoggia di essiccamento per caduta, a valvola di carico aperta.
Tanto la portata efficace del gas di processo che il livello di riempimento efficace della tramoggia di essiccamento sono determinate dall'unità di controllo sulla base dei dati relativi al tipo di materiale polimerico da trattare, alle temperatura di ingresso in tramoggia di essiccamento sia del materiale granulare polimerico che del gas di processo, alla portata di materiale granulare polimerico essiccato ed ad eventuali altri parametri. Alcuni di questi valori, ad esempio le temperature, possono essere forniti all’unità di controllo da misurazioni dirette (ad esempio da sensori di temperatura posti sul circuito di alimentazione del gas di processo).
Il valore iniziale della portata di materiale granulare polimerico essiccato può essere inizialmente fornito dall’operatore, ad esempio basandosi sulla capacità di lavorazione della macchina di trasformazione posta a valle della tramoggia di essiccamento, mentre, come detto in precedenza, tale valore è poi determinato dall’unità di controllo sulla base delle misurazioni del peso del materiale granulare polimerico immesso dalla tramoggia di carico rilevate dal sensore di peso.
In una forma di realizzazione, il sensore di peso comprende almeno una cella di carico sulla quale è montata la tramoggia di carico.
Preferibilmente, la cella di carico è interposta tra la tramoggia di carico e la tramoggia di essiccamento.
In una forma di realizzazione, l’impianto è del tipo a multi tramoggia e comprende almeno due tramogge di essiccamento collegate in parallelo ad un unico circuito di alimentazione di gas di processo, ciascuna di esse essendo alimentata da una rispettiva tramoggia di carico.
Breve descrizione dei disegni
Le caratteristiche e i vantaggi dell’invenzione meglio risulteranno dalla descrizione dettagliata di un suo preferito esempio di realizzazione, illustrato a titolo indicativo e non limitativo con riferimento ai disegni allegati, in cui:
- la figura 1 è una vista schematica di un impianto di essiccamento di materiale granulare polimerico realizzato secondo la presente invenzione;
- la figura 2 è una vista schematica ingrandita di un componente dell’impianto di essiccamento di figura 1 , indicato con II.
Modo preferito di realizzazione dell’invenzione
Con riferimento alle figure accluse, con 1 è complessivamente indicato un impianto di essiccamento di un materiale granulare polimerico, realizzato in accordo con la presente invenzione.
L’impianto 1 comprende una pluralità di tramogge di essiccamento tutte indicate con 10, ed un sistema di essiccamento predisposto per essiccare il materiale granulare polimerico in esse contenuto fino ad un grado di um idità residuo definito dalle specifiche di lavorazione successiva.
In particolare, il sistema di essiccamento comprende un circuito di alimentazione 2, collegato in parallelo a tutte le tramogge di essiccamento 10, e predisposto per im mettere in ciascuna tramoggia di essiccamento 10 un gas di processo, preferibilmente aria, opportunamente riscaldato e deumidificato per essiccare il materiale granulare polimerico presente nella tramoggia di essiccamento 10.
In particolare, il circuito di alimentazione 2 è un circuito chiuso e comprende un ramo di andata 3, che porta il gas di processo alle tramogge di essiccamento 10 e un ramo di ritorno 4 che raccoglie il gas di processo in uscita dalle tramogge di essiccamento 10 e lo riporta ad un’unità di movimentazione 5 che, dopo un passaggio in un filtro 5a, provvede a rimandarlo lungo il ramo di andata 3.
L’unità di movimentazione 5, a sua volta, include una soffiante 6 condotta in rotazione da un motore 6a il cui numero di giri è variabile, grazie alla previsione di un inverter.
Ciascuna tramoggia di essiccamento 10 è collegata al ramo di andata 3 mediante un ramo di ingresso 7 che conduce il gas di processo fino ad un diffusore 8 aperto all’interno della tramoggia di essiccamento. L’accesso al ramo di ingresso 7 e la portata del gas di processo lungo detto ramo di ingresso sono regolati da una valvola di controllo 7a, la quale può essere comandata da un sensore di portata 7b.
Analogamente, ciascuna tramoggia di essiccamento 10 è collegata al ramo di ritorno 4 mediante un ramo di uscita 9 che preleva il gas di processo dalla sommità della tramoggia di essiccamento 10 e lo riporta al ramo di ritorno 4 attraverso una valvola 9a.
Le valvole 7a e 9a fungono anche da valvole di sezionamento, in grado di escludere, quando chiuse, la tramoggia di essiccamento 10 dai rami di andata e di ritorno 3, 4 del circuito di alimentazione 2.
Nel seguito la descrizione è limitata ad una sola tramoggia di essiccamento 10, restando inteso che le medesime caratteristiche sono analogamente presenti nelle altre tramogge di essiccamento dell’impianto 1 .
Nell’esempio preferito qui descritto, l’impianto 1 è un impianto m ultitramoggia, ma la presente invenzione è analogamente su un impianto comprendente una sola tramoggia o su impianti multi-tramoggia in cui le tramogge sono collegate tra loro in modo diverso.
La tramoggia di essiccamento 10 comprende un’apertura di ingresso 1 1 , attraverso la quale viene introdotto il materiale granulare polimerico da essiccare, e una apertura di uscita 12, attraverso la quale viene scaricato il materiale granulare polimerico essiccato per alimentare una macchina di trasformazione del materiale granulare polimerico, come ad esempio uno stampo.
Le aperture di ingresso 11 e di uscita 12 sono ricavate rispettivamente in corrispondenza della sommità e del fondo della tramoggia di essiccamento 10.
Sopra la tramoggia di essiccamento 10, in corrispondenza dell’apertura di ingresso 11, è montata una tramoggia di carico 13, nella quale, tramite una linea di carico 14, viene introdotta una quantità di materiale granulare polimerico fresco, pronta per essere immessa nella tramoggia di essiccamento 10.
La tramoggia di carico 13 ha dimensioni molto inferiori alla tramoggia di essiccamento 10, con un rapporto volumetrico tra le due tramogge di circa 1 :30 - 1 :40.
Tra la tramoggia di carico 13 e la tramoggia di essiccamento 10 è prevista una valvola di carico 13a per consentire, quando necessario, l’ingresso del materiale granulare polimerico fresco nella tramoggia di essiccamento 10.
La valvola di carico 13a può essere una qualsiasi valvola adatta per aprire o chiudere selettivamente il passaggio tra la tramoggia di carico 13 e la tramoggia di essiccamento 10. In una forma preferita la valvola di carico 13a è una valvola a flap basculante, o una valvola a farfalla, o una valvola a ghigliottina.
La tramoggia di essiccamento 10 è predisposta per essiccare un qualunque materiale polimerico in granuli, ad esempio poliammide, policarbonato o copolimero ABS (acrilonitrile-butadiene-stirene) o PET (polietilentereftalato).
La tramoggia di carico 13 è collegata tramite una propria linea di carico 14 ad un contenitore del materiale granulare polimerico da essiccare, ad esempio un serbatoio o un sacco (non rappresentato nelle figure accluse), nonché, tramite una valvola 14a, ad una linea di vuoto 14b, quest’ultima comune a tutte le tramogge di carico 13.
La tramoggia di carico 13 è montata su un sensore di peso 15, predisposto per rilevare il peso della tramoggia di carico 13 e del materiale granulare polimerico in essa contenuto.
In particolare, il sensore di peso 15 è preferibilmente formato da una cella di carico comprendente un anello in metallo interposto tra la sommità della tramoggia di essiccamento 10 e la base di appoggio della tramoggia di carico 13. La cella di carico comprende alcuni estensimetri (preferibilmente 3) solidali all’anello metallico in grado di rilevare con precisione la deformazione dell’anello dovuta al peso della tramoggia di carico 13 appoggiata su di esso.
Sulla sommità della tramoggia di essiccamento 10, rivolto verso il suo interno, è inoltre montato un sensore di livello 16, predisposto per rilevare il livello di materiale granulare polimerico presente nella tramoggia di essiccamento, o, in altri termini, il livello di riempimento della tramoggia di essiccamento 10.
Sul fondo della tramoggia di essiccamento 10, in corrispondenza dell’apertura di uscita 12, è inoltre montato un sensore di umidità 17, predisposto per misurare l’umidità del materiale granulare polimerico in scarico dalla tramoggia di essiccamento 10.
Un primo sensore di temperatura 18 e un secondo sensore di temperatura 19 sono inoltre montati sul ramo di ingresso 7 e sul ramo di uscita 9 per misurare rispettivamente la temperatura del gas di processo in ingresso e in uscita dalla tramoggia di essiccamento 10.
Sul ramo di ingresso 7 della tramoggia di essiccamento 10, a valle della valvola di controllo 7a, sono vantaggiosamente previsti una unità di deumidificazione 20, predisposta per deumidificare il gas di processo, e un riscaldatore 30, predisposto per riscaldare il gas di processo in uscita dall'unità di deumidificazione 20 ad una temperatura predefinita, prima di entrare nella tramoggia di essiccamento 10.
L’unità di deumidificazione 20 è del tipo a torre rotante (o a “rotore”) e comprende una torre 21 , cilindrica, la quale è posta in rotazione attorno al proprio asse da un motore 22, tra una coppia di testate 23, fisse, previste alle estremità assialmente contrapposte della torre 21 .
La torre 21 contiene materiale essiccante in grado di prelevare una larga parte dell’umidità presente nel gas di processo.
Ciascuna testata 23 è collegata ad un primo collettore 24, ad un secondo collettore 25 e ad un terzo collettore 26, non comunicanti tra loro, disposti uno accanto all’altro e conformati in modo tale da coprire l’intera superficie di base della torre 21 , ad esempio suddividendo l’area di base della torre 21 in tre settori circolari adiacenti, non uguali tra loro.
Il primo, il secondo e il terzo collettore di una testata sono assialmente allineati con il primo, il secondo e il terzo collettore dell’altra testata, definendo in questo modo, rispettivamente, una prima, una seconda e una terza sezione della torre 21 , rispettivamente indicate con 24a, 25a e 26a, in cui ciascuna sezione è formata dal settore cilindrico sotteso alla rispettiva coppia di collettori 24, 25 e 26.
In particolare, il primo collettore 24 è un collettore di processo, predisposto per collegare la prima sezione 24a della torre 21 con il ramo di ingresso 7, tra la valvola di controllo 7a e il riscaldatore 30, in modo tale che il gas di processo proveniente dal circuito di alimentazione 2 sia opportunamente deumidificato prima di essere riscaldato e quindi essere immesso nella tramoggia di essiccamento 10 attraverso il diffusore 8. Il secondo collettore 25 è un collettore di rigenerazione, predisposto per collegare la seconda sezione 25a della torre 21 con un circuito di rigenerazione 27 del materiale essiccante.
Il terzo collettore 26 è un collettore di raffreddamento, predisposto per collegare la terza sezione 26a della torre 21 con un condotto di raffreddamento 28, esteso tra il ramo di ingresso 7, a monte dell'unità di deum idificazione 20 e il ramo di uscita 9 della tramoggia di essiccamento 10. Una valvola 28a controlla la portata del gas di processo prelevato dal ramo di ingresso 7 e condotto al ramo di uscita 9 passando per la terza sezione 26a senza entrare nella tramoggia di essiccamento 10.
Il circuito di rigenerazione 27 è vantaggiosamente alimentato da un’unica soffiante 29 che preleva aria dall’ambiente e, dopo un passaggio in un filtro 29a, la sospinge verso ciascuna unità di deumidificazione 20 cui è collegata mediante rispettivi condotti 31 , selettivamente aperti da rispettive valvole 32.
Su ciascun condotto 31 , a valle della valvola 32 e a monte dell’unità di deumidificazione 20, è inoltre previsto un riscaldatore di rigenerazione 33 che riscalda l’aria ad una temperatura predefinita, ad esempio di circa 120°C - 170°C, adatta a rigenerare il materiale essiccante contenuto nella torre 21 .
Tra il circuito di rigenerazione 27, a monte della soffiante 29, e il circuito di alimentazione 2, a valle della soffiante 6, è inoltre vantaggiosamente interposto uno scambiatore di calore 34, così che l’aria nel circuito di rigenerazione 27 sia pre-riscaldata a spese del gas di processo.
A valle dell’unità di deumidificazione 20 e prima del riscaldatore 30 è inoltre opportunamente montato un sensore di umidità 20a, predisposto per misurare il dew point del gas di processo in uscita dall'unità di deumidificazione 20.
L’impianto 1 comprende inoltre un’unità di controllo 50 predisposta per controllare e regolare i parametri di funzionamento dell’intero impianto 1 e di ogni singola tramoggia di essiccamento 10 in modo tale che, con riferimento ad una qualsiasi tramoggia di essiccamento 10, l'impianto 1 operi nelle modalità descritte di seguito.
Una volta stabilito il tipo e la quantità totale di materiale granulare polimerico da essiccare vengono impostati i parametri iniziali di funzionamento dell’impianto 1 , in particolare del sistema di essiccamento. In particolare, in base al tipo di materiale granulare polimerico da essiccare e alle specifiche di lavorazione definite dalla macchina di trasformazione posta a valle della tramoggia di essiccamento, sono impostati i parametri principali del processo di essiccamento, tra cui:
- la portata oraria iniziale del materiale granulare polimerico da essiccare, in genere definita dalla macchina trasformatrice,
- il tempo di permanenza in tramoggia del materiale granulare polimerico e conseguentemente il livello di riempimento efficace iniziale della tramoggia di essiccamento,
- la portata efficace iniziale del gas di processo (determinata ad esempio a partire dalla portata oraria di materiale polimerico essiccato tramite un opportuno fattore di proporzionalità), nonché - la temperatura e il punto di rugiada del gas di processo da immettere nella tramoggia di essiccamento (dipendenti in prima istanza dalla tipologia del materiale granulare polimerico da essiccare).
I valori iniziali impostati nell’unità di controllo 50 possono essere inseriti manualmente oppure possono essere ricavati da apposite tabelle interne. Nella tramoggia di essiccamento 10 viene quindi immessa, mediante la tramoggia di carico 13, una quantità di materiale granulare polimerico da essiccare fino a raggiungere il livello di riempimento efficace iniziale come rilevato dal sensore di livello 16.
Terminata la fase di riempimento iniziale, viene chiusa la valvola di carico 13a e viene dato inizio alla fase di essiccamento aprendo la valvola di controllo 7a, così da consentire il passaggio di gas di processo dal circuito di alimentazione 2, attraverso il ramo di ingresso 7, fino all’immissione nella tramoggia di essiccamento 10.
In particolare, il gas di processo viene immesso nel ramo di ingresso 7 variando l’apertura della valvola di controllo 7a. La portata del gas di processo immessa nel ramo di ingresso 7 è regolata variando l’apertura della valvola di controllo 7a sulla base del valore di portata efficace fornito dall’unità di controllo 50 (valore di set).
Il gas di processo immesso nel ramo di ingresso 7 (a meno della piccola frazione prelevata dal condotto di raffreddamento 28) è condotto al primo collettore 24 dell’unità di deumidificazione 20 dove viene deumidificato dal materiale essiccante in essa contenuto al livello di umidità predefinito per il tipo di materiale granulare polimerico da essiccare.
Uscito dall’unità di deumidificazione 20, il gas di processo viene riscaldato dal riscaldatore 30 alla temperatura predefinita per il tipo di materiale granulare polimerico da essiccare (ad esempio tra 60°C e 180°C) e viene immesso nella tramoggia di essiccamento 10 attraverso il diffusore 8. Dopo aver attraversato il materiale granulare polimerico presente nella tramoggia di essiccamento 10, il gas di processo esce da quest’ultima attraverso il ramo di uscita 9, ricollegandosi, dopo aver attraversato la valvola 9a, al ramo di ritorno 4 del circuito di alimentazione 2 che lo riporta alla soffiante 6 dopo essere passato attraverso il filtro 5a.
Quando il materiale granulare polimerico presente nella tramoggia di essiccamento 10 raggiunge il grado di essiccamento desiderato, una parte di esso viene scaricato per alimentare la macchina di trasformazione a valle dell’impianto 1 .
Su richiesta della macchina di trasformazione, il materiale granulare polimerico viene via via scaricato dalla tramoggia di essiccamento 10, fino a quando il livello di riempimento della tramoggia di essiccamento 10, rilevato dal sensore di livello 16, non diminuisce di una quantità predefinita rispetto al livello di riempimento efficace. A questo punto, l’unità di controllo 50 comanda l’inizio della fase di alimentazione della tramoggia di essiccamento 10, aprendo la valvola di carico 13a per consentire l’ingresso di materiale granulare polimerico fresco.
La valvola di carico 13a viene richiusa nel momento in cui il sensore di livello 16 rileva il raggiungimento del livello di riempimento efficace impostato dall’unità di controllo 50.
Il sensore di peso 15 rileva il peso della tramoggia di carico 13 e del suo contenuto prima e dopo la fase di alimentazione consentendo di ricavare la quantità di materiale granulare polimerico fresco spostato dalla tramoggia di carico 13 alla tramoggia di essiccamento 10.
Tale operazione viene effettuata in cicli successivi, e, raggiunto il periodo di tempo predefinito per il calcolo della portata oraria media, ad esempio 30 minuti, l’unità di controllo 50 somma tutte le quantità di materiale immesso nella tramoggia di essiccamento 10 in tale periodo di tempo, le divide per il periodo di tempo predefinito (in questo caso 0.5 ore) ricavando così la portata oraria media del materiale granulare polimerico trattato in tramoggia nel periodo di tempo considerato.
Se la nuova portata oraria media così calcolata differisce in modo apprezzabile dalla portata oraria media precedentemente impostata nell’unità di controllo 50, il nuovo valore di portata oraria media viene utilizzato dall’unità di controllo 50 per definire i nuovi valori di portata efficace del gas di processo e di livello di riempimento efficace della tramoggia di essiccamento 10.
Questi nuovi valori sono quindi utilizzati come valori di set per la regolazione dell’apertura della valvola di controllo 7a e per l’apertura e chiusura della valvola di carico 13a.
In questo modo, il processo di essiccamento mantiene la sua massima efficienza energetica anche al variare della velocità di produzione della macchina di trasformazione a valle dell’impianto, adattandosi quindi alla sua produttività.
L’impianto e il processo della presente invenzione possono essere realizzati in diverse varianti rispetto all’esempio preferito descritto sopra. In particolare, è previsto che l'impianto possa comprendere una sola tramoggia di essiccamento.
Inoltre, il circuito di alimentazione del gas di processo può essere un circuito aperto e l’unità di deumidificazione può essere di tipo diverso, ad esempio comprendente una coppia di torri a setacci molecolari, alternativamente una operativa e una in rigenerazione,
L’impianto della presente invenzione consente un’ampia flessibilità operativa, un’ottima adattabilità alle variazioni di capacità produttiva della macchina di trasformazione a valle dell’impianto, pur mantenendo un’elevata efficienza del processo di essiccamento, con costi di installazione e di manutenzione sostanzialmente ridotti rispetto agli impianti noti citati.
Inoltre, l’impianto della presente invenzione consente di ridurre al minimo eventuali residui di lavorazione e tempi di processo, particolarmente in occasione di cambi produzione.

Claims (10)

  1. RIVENDICAZIONI 1 . Impianto di essiccamento di materiale granulare polimerico comprendente: - una tramoggia di essiccamento (10) predisposta per contenere detto materiale granulare polimerico durante una fase di essiccamento di detto materiale granulare polimerico, - una tramoggia di carico ( 13) , predisposta per immettere in detta tramoggia di essiccamento ( 10) il materiale granulare polimerico da essiccare, - un sistema di essiccamento associato a detta tramoggia di essiccamento ( 10) e predisposto per essiccare detto materiale granulare polimerico quando contenuto in detta tramoggia di essiccamento, - un’unità di controllo (50) predisposta per controllare almeno detto sistema di essiccamento, caratterizzato dal fatto che: - un sensore di peso ( 15) è predisposto per rilevare il peso di detta tramoggia di carico (13) e del materiale granulare polimerico in essa contenuto, - detta unità di controllo (50) è predisposta per determinare, sulla base dei valori di peso rilevati da detto sensore di peso ( 15) , la quantità di materiale granulare polimerico immessa in detta tramoggia di essiccamento ( 10) da detta tramoggia di carico ( 13) in un periodo di tempo, e - detta unità di controllo (50) è predisposta per controllare almeno un parametro di detto sistema di essiccamento in funzione di detta quantità di materiale granulare polimerico immessa in detta tramoggia di essiccamento ( 10) da detta tramoggia di carico ( 13) in detto periodo di tempo.
  2. 2. Impianto di essiccamento secondo la rivendicazione 1 , in cui detto sistema di essiccamento comprende un circuito di alimentazione (2) di un gas di processo collegato a detta tramoggia di essiccamento (10) per immettere in detta tramoggia di essiccamento una portata di gas di processo adatta per essiccare detto materiale granulare polimerico,
  3. 3. Impianto di essiccamento secondo la rivendicazione 2, in cui detta unità di controllo (50) è predisposta per determinare un valore di portata efficace di detto gas di processo, tale da assicurare un grado di essiccamento adeguato di detto materiale granulare polimerico, e detto almeno un parametro controllato da detta unità di controllo comprende detta portata efficace di detto gas di processo.
  4. 4. Impianto di essiccamento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto sistema di essiccamento comprende un sensore di livello ( 16) predisposto per misurare il livello di detto materiale granulare polimerico contenuto in detta tramoggia di essiccamento ( 10) e una valvola di carico ( 13a) che consente l'immissione di detto materiale granulare polimerico in detta tramoggia di essiccamento da detta tramoggia di carico (13) e detta unità di controllo è predisposta per: - determinare un livello di riempimento efficace di detta tramoggia di essiccamento tale da assicurare un tempo di permanenza adeguato di detto materiale granulare polimerico all’interno di detta tramoggia di essiccamento, e - comandare l’apertura di detta valvola di carico (13a) per consentire l’immissione di detto materiale granulare polimerico in detta tramoggia di essiccamento ( 10) da detta tramoggia di carico ( 13) fino raggiungere detto livello di riempimento efficace, sulla base della misurazione effettuata da detto sensore di livello ( 16) .
  5. 5. Impianto di essiccamento secondo la rivendicazione 4, in cui detto almeno un parametro controllato da detta unità di controllo (50) comprende detto livello di riempimento efficace.
  6. 6. Impianto di essiccamento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto sensore di peso ( 15) comprende almeno una cella di carico e detta tramoggia di carico ( 13) è montata su detta almeno una cella di carico.
  7. 7. Impianto di essiccamento secondo la rivendicazione 6, in cui detta almeno una cella di carico è interposta tra detta tramoggia di carico (13) e detta tramoggia di essiccamento ( 10) .
  8. 8. Processo di essiccamento di materiale granulare polimerico comprendente: - predisporre una tramoggia di essiccamento ( 10) , atta a contenere detto materiale granulare polimerico durante una fase di essiccamento di detto materiale granulare polimerico, e una tramoggia di carico ( 13) , predisposta per immettere in detta tramoggia di essiccamento il materiale granulare polimerico da essiccare, - spostare materiale granulare polimerico da essiccare da detta tramoggia di carico a detta tramoggia di essiccamento, - essiccare detto materiale granulare polimerico in detta tramoggia di essiccamento, - scaricare da detta tramoggia di essiccamento parte di detto materiale granulare polimerico essiccato, - spostare ulteriore materiale granulare polimerico da essiccare da detta tramoggia di carico a detta tramoggia di essiccamento, per reintegrare, almeno in parte, il materiale granulare polimerico scaricato, caratterizzato dal fatto di: - misurare la quantità di materiale granulare polimerico im messa in detta tramoggia di essiccamento da detta tramoggia di carico in un periodo di tempo e - controllare almeno un parametro di detta fase di essiccamento in funzione di detta quantità di materiale granulare polimerico immessa in detta tramoggia di essiccamento da detta tramoggia di carico in detto periodo di tempo.
  9. 9. Processo di essiccamento secondo la rivendicazione 8, in cui l’essiccamento di detto materiale granulare polimerico è condotto mediante immissione in detta tramoggia di essiccamento ( 10) di un gas di processo e detto almeno un parametro comprende la portata di detto gas di processo.
  10. 10. Processo di essiccamento secondo la rivendicazione 8 o 9, in cui detto almeno un parametro comprende un livello di riempimento efficace al quale viene caricata detta tramoggia di essiccamento (10) da detta tramoggia di carico (13).
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