KR20070086418A - 펠릿 처리 유닛 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 감소된 휘발성 물질을 갖는 중합체 펠릿을 제조하는 연속적인 공정을 개시한다.

Description

펠릿 처리 유닛{PELLET TREATMENT UNIT}
본 발명은 휘발성 성분을 제거하기 위해서 폴리에틸렌 입자를 처리하기 위한 방법에 관한 것이다.
중합체 및 특히 폴리에틸렌으로부터 제조된 많은 제품들은 식품과 접촉하므로, "양호한 외관" 의 등급으로 제조하는 것이 바람직하다. 이들 제품은 예를 들어 음료수와 접촉하는 파이프 또는 식품과 접촉하는 식품 포장이다. 잔류 탄화수소 또는 첨가물은 원하지 않는 냄새를 발생시킬 수 있다. 예를 들어 저밀도 폴리에틸렌으로부터 에틸렌 제거와 같이 최종 제품으로부터 잔류 탄화수소를 제거하는 소정의 적용도 또한 중요하다. 변환 단계시 연기를 감소시키기 위해서 폴리프로필렌으로부터 휘발성 물질의 양을 줄이는 것도 추가적인 예이다.
원하지 않는 냄새를 감소시키거나 억제시키기 위해서, 중합체 펠릿은 압출기와 혼합기 사이에 위치한 펠릿 처리 유닛으로 보내진다.
종래 기술의 펠릿 처리 유닛의 대부분은 배치 방식 (batch mode) 으로 작동한다. 압출기로부터 나온 펠릿은 약 300 톤의 용량을 가지는 사일로 (silo) 를 향한다. 사일로는 소망하는 정도로 충만된 후에, 펠릿은 가스 온도에 반비례하는 시간 동안 (온도가 높으면 체류 시간은 짧아짐) 고온 가스의 스트림 (stream) 으로 보내진다. 그럼에도 불구하고, 온도가 너무 높으면 펠릿이 용융되고 서로 들러붙게 되고, 온도가 너무 낮으면 비용이 낮아지지만 체류 시간이 많이 길어지기 때문에, 절충안이 이루어져야 한다. 폴리에틸렌에 있어서 온도 및 체류 시간의 통상적인 값은 각각 80 ~ 110 ℃ 및 5 ~ 50 시간이다. 고온 가스는 압축기에 의해서 제품의 톤당 500 ~ 5000 ㎥/hr 의 비율로 사일로의 베이스 근방에 도입되고, 온도는 전기 저항 또는 열교환기에 의해 조절된다. 그 후에, 가스는 상부면을 통해서 사일로를 빠져나가고, 펠릿의 내부로부터 이동된 잔류 탄화수소는 가스와 함께 그 표면으로 이동한다. 펠릿을 80 ~ 110 ℃ 의 목표 온도로 가열하고, 10 ~ 50 시간의 필요한 체류 시간 동안 그 온도로 유지시키기 위해서 고온 가스량이 필요하다. 그 후에, 펠릿은 들러붙지 않고 용이하게 전달될 수 있도록 60 ~ 70 ℃ 의 온도로 냉각되어야 한다.
5 ~ 50 시간의 체류 기간 이후에, 사일로의 내용물은 냉온 가스에 의해 냉각되며, 그 바닥부를 통해서 비워지고, 펠릿은 가스 압축기에 의해서 혼합기를 향하여 밀어내진다.
과거에도 이러한 방법이 사용되었지만, 펠릿이 충만된 상태로 억류 (immobilise) 되는데 상당한 시간이 소비되는 문제점이 발생한다. 게다가, 전체 사일로를 약 100 ℃ 의 소망하는 온도로 가열한 후에, 약 60 ℃ 의 온도로 냉각하는데 많은 시간 및 에너지가 필요하다.
특허 출원 WO 2004/039848 에서는 중합체를 처리하는 연속적인 공정을 개시하지만, 여전히 매우 많은 양의 정화 공기가 필요하다. 정화된 휘발성 물질은 처리하기 매우 어려운 매우 많은 양의 가스로 희석되고, 통상적으로 대기로 방출된다.
따라서 적은 시간과 에너지를 사용하는 시스템이 필요하다.
본 발명은 적은 대기 시간을 요구하는 펠릿 처리 유닛을 개시한다.
본 발명은 또한 적은 가열에너지를 소비하는 시스템을 개시한다.
본 발명은 또한 열을 요구하지 않거나 적게 요구하는 시스템, 및 유리된 (lberated) 정화 가스량을 많이 감소시키는 시스템을 개시한다. 정화 가스가 처리될 수 있고, 대기로 방출되는 휘발성 물질이 없거나 매우 적다.
따라서, 본 발명은 일정한 정도의 사일로에서 연속적인 모드로 작동하는 펠릿 처리 유닛을 개시한다. 그 작동 모드는 사일로를 충만시키는데 필요한 긴 대기 시간, 충만한 사일로의 내용물을 가열하는데 필요한 긴 시간을 억제한다. 사일로를 가열하는데 필요한 에너지량은 냉각 사일로를 빠져나가는 가열된 가스를, 가열 사일로를 가열하는데 사용된 고온 가스의 스트림으로 재순환시킴으로써 더욱 감소된다.
압출기 (1) 를 빠져나가는 용융된 폴리에틸렌 스트랜드 (strand) 는 회전 나이프 (2) 에 의해 펠릿으로 절단된다. 냉각 유체, 통상적으로 물의 흐름은 냉각 파이프 (3) 를 통해서 고온 펠릿을 운반한다. 그 후에 펠릿은 건조기 (4) 에서 냉각 유체로부터 분리된다. 펠릿과 접촉하여 가온된 (warmed-up) 유체는 냉각기 (5) 로 보내지고 냉각 파이프로 재순환된다. 펌프 (6) 는 파이프에서 순환하는 유체를 유지한다. 펠릿은 60 ~ 70 ℃ 의 온도에서 작은 사일로 (7) 에서 쏟아지고, 사일로의 바닥부에 위치한 회전 밸브 (8) 를 통해서 파이프 (9) 로 향하게 되며, 통상적으로 50 ~ 60 ℃ 의 온도에서 가스의 흐름에 의해 가열 사일로 (10) 를 향하여 혼입된다. 상부면을 통해서 가열 사일로에 들어가고, 상기 가열 사일로는 플러그 유동 (plug-flow) 거동을 가지도록 설계된다. 그 후에 펠릿은 고온 가스 (11) 의 흐름에 의해 소망하는 온도로 가열된다. 대기압 가스는 필터 (20) 를 통해서 고온 가스 송풍기 (21) 로 보내진 후에, 제 2 필터 (22) 를 통해서 가스 가열기 (23) 에 보내지며, 그 후에 가열 사일로의 하부로 보내진다. 가스 가열기는 중압 증기의 유동 또는 전기 저항이다. 고온 가스는 사일로를 통해서 상방으로 이동하고 그 상부면을 통해서 빠져나간다. 펠릿은 탄화수소 잔류물을 펠릿의 표면으로 이주하게 하는데 충분한 시간 동안 가열 사일로에 체류하고, 고온 가스에 의해 상방으로 운반되고 사일로의 상부면을 통해서 빠져나간다. 그 후에 펠릿은 회전 밸브 (24) 를 통해서 가열 사일로를 빠져나가고, 그 밸브의 회전 속도는 가열 사일로가 항상 충만하게 유지하도록 조절되며, 펠릿은 냉각 사일로 (25) 로 떨어진다. 들러붙는 것을 회피하기 위해서 펠릿은 혼합기로 보내지기 전에 저온 가스 (26) 에 의해 냉각된다. 대기압 가스는 필터 (27) 를 통해서 냉온 가스 송풍기 (28) 로 보내진 후에, 제 2 필터 (29) 를 통해서 가스 냉각기 (30) 로 보내지며, 그 후에 냉각 사일로의 하부로 보내진다. 그 가스는 물에 의해 냉각된다. 펠릿은 회전 밸브 (31) 를 통해서 냉각 사일로를 빠져나가고, 그 후에 냉온 가스의 흐름에 의해서 파이프 (40) 를 통해서 균질화 사일로에 혼입된다. 대기압 가스는 필터 (41) 를 통해서 펠릿 전달 송풍기 (42) 로 보내진 후에, 펠릿 전달 냉각기 (43) 로 보내지며, 그 후에 혼합기의 하부로 보내진다.
펠릿을 냉각시키는데 사용된 가스는, 에너지 소비를 감소시키기 위해서 가열 유닛으로 재순환될 수 있는 공정에서 가온된다.
본 발명은 또한,
a) 압출기 (1) 로부터 펠릿을 회수하고, 그리고 소망하는 온도에 도달하는데 충분한 냉각수의 스트림 및 체류 시간을 가지고 냉각 파이프 (3) 를 통해서 펠릿을 밀어내는 단계,
b) 건조기 (4) 에서 물로부터 펠릿을 분리하고, 냉각 장치 (5) 를 통해서 냉각 시스템으로 물을 복귀시키며, 그리고 파이프 (9) 를 통해서 냉각된 펠릿을 가열 사일로 (10) 로 밀어내는 단계,
c) 가열 사일로의 하단부 근방으로 들어가는 고온 가스 (11) 의 스트림하에서 5 ~ 50 시간 동안 가열 사일로에서 펠릿을 유지하고, 그리고 상부의 개구면을 통해서 빠져나가게 하는 단계,
d) 가열 사일로를 항상 충만하게 유지하기 위해서, 재료의 배출 유동을 제어하는 밸브 (24) 를 통해서 가열 사일로의 바닥부를 통해서 펠릿을 연속적으로 회수하는 단계,
e) 냉각 장치 (25) 로 펠릿을 공급하는 단계,
f) 60 ~ 70 ℃ 의 소망하는 정도로 펠릿의 온도를 내리기 위해서 냉각 장치를 실온에서 유지하는 단계, 및
g) 냉각된 펠릿을 균질화 사일로로 보내는 단계를 포함하는 폴리에틸렌 펠릿에서 휘발성 물질을 감소시키는 방법을 개시한다.
가열 사일로에 보내진 고온 가스의 흐름은 어떤 적절한 가스일 수 있다. 모든 경우에, 특히 고밀도 폴리에틸렌에서, 그 가스는 공기가 바람직하다. 높은 안전성 작업을 요구하는 다른 중합체에서, 불활성 기체가 바람직하다.
압출기에 인접한 냉각수 흐름의 온도는 통상적으로 50 ~ 70 ℃ 이어서, 펠릿을 60 ~ 70 ℃ 의 온도로 냉각시킨다. 펠릿을 소망하는 온도로 냉각시키는데 필요한 체류 시간은 10 ~ 20 초이다.
가열 사일로에 체류 시간은 사일로의 온도에 따르고, 즉 온도가 높으면, 체류시간이 짧아진다. 폴리에틸렌 펠릿에 있어서 가장 바람직한 작동 조건은 80 ~ 110 ℃ 의 온도 및 5 ~ 50 시간, 바람직하게는 8 ~ 15 시간의 체류 시간이다.
냉각 사일로를 빠져나가는 펠릿의 온도는 통상적으로 60 ~ 70 ℃ 이다.
이러한 방법은 여전히 많은 양의 고온 가스를 요구하여, 가열 사일로를 가열하는데 많은 양의 에너지가 필요하다.
본 발명에 따른 바람직한 실시형태에서, 압출기를 빠져나가는 펠릿은 60 ~ 70 ℃ 의 통상의 온도보다 더 높은 온도로, 가능한 한 가열 사일로의 온도에 가깝게 냉각된다. 통상적으로 폴리에틸렌에 있어서, 80 ~ 110 ℃, 바람직하게는 80 ~ 100 ℃ 의 온도로 냉각된다. 이는 상술한 과정을 2 가지 방법으로 바꿈으로써 달성된다.
1. 냉각수 온도가 변하지 않게 유지하면서, 압출기에 인접한 냉각 시스템에서의 체류 시간이 짧아진다.
2. 체류 시간이 변하지 않게 유지하면서, 냉각수의 흐름이 펠릿의 새로운 목표 온도에 근접하는 온도로 유지된다.
제 1 방법에서, 압출기에 인접한 냉각 시스템에서의 체류 시간이 통상적으로 이등분되며 4 ~ 10 초이다. 이 짧은 체류 시간으로 인해서, 펠릿의 외부 쉘이 냉각 흐름의 온도, 즉 60 ~ 70 ℃ 의 온도로 낮아지는 반면, 펠릿의 중심은 통상적으로 110 ~ 130 ℃ 의 고온을 유지한다. 가열 사일로에 필요한 온도에 가까운 전체 펠릿 온도를 유도하는, 펠릿내에서 냉각 표면과 고온 중심 사이의 점진적인 온도 조절이 있다. 본 발명의 이점은, 압출기의 출구에서 온도 상태가 변하지 않아서, 나이프는 압출기를 빠져나가는 스트랜드를 펠릿으로 적절하게 절단할 수 있다.
제 2 방법에서, 냉각 시스템의 온도는 펠릿의 특성 및 주요하게는 펠릿의 점성에 따라 결정되는 온도까지 상승한다. 점성 중합체에 적합한 온도는 유체 중합체에 사용되는 온도보다 더 높다. 고밀도 폴리에틸렌에서는 100 ℃ 이상의 물 온도가 적절한 반면, 저밀도 폴리에틸렌에서는 80 ℃ 정도의 물 온도가 적절하다. 이러한 방법은 압출기 출구에서의 상태가 변하는 문제점을 가져온다. 물 온도가 신중하게 제어되지 않는다면, 압출기를 빠져나가는 스트랜드가 펠릿으로 절단될 때 온도 증가는 펠릿을 들러붙은 덩어리로 변형시킬 수 있다.
건조기로부터 가열 사일로로 이어지는 파이프를 통해서 이동할 때, 두 방법은 펠릿이 "앤젤 헤어 (angel hair)" 로 신장될 수 있는 약간의 문제점을 유발한다.
제 1 방법이 바람직하다.
이들 두 방법 중 하나에 의해서, 펠릿은 가열 사일로의 온도에 가까운 온도를 유지되어서, 펠릿을 처리하는데 필요한 많은 양의 고온 가스가 현저히 감소된다.
본 발명에 따른 다른 바람직한 실시형태에서, 압출기에 인접한 냉각 장치로부터 가열 사일로를 향하는 펠릿의 전달은 고온 가스의 흐름보다는 다소 고온 물의 흐름으로 실행된다. 이러한 방법은 냉각 시스템에서의 체류 시간의 단축에 관련된 "앤젤 헤어" 의 형성을 현저히 감소시키고, 시스템이 가열 사일로를 향하는 모든 방향으로 일정한 온도를 유지하기 때문에 필요한 에너지량을 감소시킨다. 더욱이, 제 1 방법이 사용될 때, 펠릿은 냉각이 없이 온도를 매우 긴 거리를 이동할 수 있어서, 펠릿의 내부의 온도가 균등해진다.
이러한 방법에서, 건조기는 가열 사일로 직전에 배치된다. 펠릿의 모든 공압식 전달을 회피하도록 가열 사일로의 상방에 직접적으로, 또는 가열 사일로에 인접하여 배치될 수 있어서, 짧은 공압식 전달이 필요하다.
본 발명에 따른 다른 바람직한 실시형태에서, 냉각 사일로는 실온의 물이 채워진 수직 플레이트로 형성된 열교환기 시스템에 의해 대체될 수 있다. 가열 사일로를 빠져나가는 펠릿은 중력 가속도에 의해서 냉각 플레이트의 수직 벽 사이로 떨어진다. 냉각 플레이트는 1.5 ~ 2.5 m × 1.4 ~ 2 m 의 통상의 크기를 갖는 직사각형이다. 부피가 감소하여, 체류 시간이 짧아진다. 플레이트 사이의 체류 시간은 펠릿이 중력의 작용을 통해서 플레이트 사이의 이동이 거의 일어나지 않을 정도로 매우 짧다.
본 발명에 따른 여러 가지 실시형태는 고온 가스 소비의 실질적인 감소를 가져온다.
도 1 은 펠리타이저로부터 저장 사일로까지의 전체 펠릿 처리 유닛의 개략도이다.
도 2 는, 냉각 유닛을 빠져나가는 가온된 가스가 가열 유닛으로 재순환되는, 가열 사일로/냉각 사일로 유닛의 개략도이다.
도 3 은, 펠리타이저를 빠져나가는 펠릿이 온수의 증기에 의해 가열 사일로/냉각 사일로 유닛으로 운반되는, 펠릿 처리 유닛의 개략도이다.
실시예 1
파이프를 제조하는데 적합한 폴리에틸렌 펠릿은 하기된 펠릿 처리 유닛에서 탈가스되었다. 도 2 는 유닛의 탈가스부를 개략적으로 나타낸다. 약 70 ℃ 의 온도에서 펠릿은 약 12 시간 동안 약 100 ℃ 의 가열 공기 유동이 유지되는 가열로로 들어갔다. 펠릿 처리 유닛은 펠릿의 생산량을 수용하기 위해서 약 42 톤/hr 의 유량으로 작동하도록 설계되었다. 사일로의 용량은 약 1000 ㎥ 이며, 펠릿의 출입을 위한 플러그 플로우 프로파일을 가지도록 설계되었다. 배출의 호퍼 (hopper) 각도는 50 °였다.
그 특수한 구성으로, 펠릿을 70 ℃ 로부터 100 ℃ 이상까지 가열하는데 필요한 663 kWh 의 총 열에너지가 폴리에틸렌의 용융을 회피하기 위해서 입구에서 105 ℃ 의 최대 온도를 가지는 고온 공기에 의해 공급되었다. 사일로의 상부면을 통해서 빠져나가는 공기는 약 80 ℃ 로 측정되는 반면, 사일로의 내부로부터 회수된 펠릿은 약 100 ℃ 의 온도였다. 따라서 펠릿을 가열하는데 필요한 가스량은 약 75000 N㎥/hr 였다. 공기를 압축하는데 필요한 전력은 750 kW 로 기록되었고, 공기를 40 ℃ (압축기의 출구) 로부터 105 ℃ 까지 가열하는데 필요한 에너지는 약 1700 kW 였다.
다음 단계에서, 펠릿은 균질화 유닛으로 보내지기 전에 냉각 사일로에서 냉각되었다. 냉각 사일로의 용적은 약 200 ㎥ 였다. 펠릿은 100 ℃ 의 가열 사일로의 출구 온도로부터 다음 단계에 적절한 70 ℃ 의 온도로 냉각되었다. 냉각 수단은 냉온 공기로서, 약 30 ℃ 의 온도로 냉각 사일로에 잡입하여, 90 ℃ 의 온도로 그 상부면을 통해서 냉각 사일로를 빠져나가게 한다. 따라서 필요한 냉온 공기량은 약 31000 N㎥/hr 였다. 냉온 공기는 대기로 보내졌다. 공기를 압축하는데 필요한 에너지는 약 300 kW 였다. 그 고온 공기는 대기로 배출되었다. 크로마토그래피 (KWS 법, 탄소-수소 크로마토그래피) 에 의해 측정된 휘발성 물질 함량은 입구에서 약 560 ppm 이고 출구에 약 80 ppm 였다. 따라서, 그 처리는 휘발성 물질 제거 총량이 약 19.8 ㎏/hr 으로 85 % 휘발성 물질 함량을 감소시켰다. 휘발성 물질은 75000 N㎥/hr 로 희석되고 다른 처리가 요구되지 않는다. 휘발성 물질의 대부분이 제 1 사일로에서 제거되었다.
전달 라인에서 앤젤 헤어의 형성을 최소화하기 위해서, 상기 전달 라인에는 "감마 밴드 (gamma bend)" 가 장착되었고 샷 핀 (shot-peened) 되었다. 큰 앤젤 헤어의 형성은 펠릿이 2 × 2 ㎝ 의 와이어 스크린을 통과함으로써 측정된다. 제품의 25 톤용 스크린에 의해 모여진 앤젤 헤어량은 0.2 g 으로 기록되었다.
실시예 2
실시예 1에 설명된 시스템의 열효율은 "냉각 사일로" 를 빠져나가는 가온된 냉온 공기를 제 1 사일로로 재순환시킴으로써 개선되었다. 열평형이 이하와 같이 변경되었다.
44000 N㎥/hr 의 가열 공기가 가열 사일로 (정화 사일로) 로 보내졌으며, 냉각 사일로를 빠져나가는 31000 N㎥/hr 의 가온된 공기는 가열 사일로로 재순환되었다.
44000 N㎥/hr 를 압축하는데 필요한 에너지는 약 450 kW 이다.
필요한 에너지
정화 가스 송풍기 450 kW(전기)
냉온 가스 송풍기 450 kW(전기)
가스 가열 1160 kW (증기)
가스 냉각 350 kW
사일로로 들어가는 휘발성 물질의 양은 550 ppm 이며, 냉각 사일로를 빠져나 가는 휘발성 물질의 양은 80 ppm 였다. 최종 제품에서 앤젤 헤어의 양은 제품 25 톤당 약 0.3 g 였다.
실시예 3
본 실시예에서, 펠릿의 온도를 증가시키기 위해서 펠릿화 단계가 변형되었다. 펠리타이저의 입구에서 물 온도는 약 15초의 물/펠릿 접촉 시간으로 55 ℃ 로부터 75 ℃ 까지 증가되었다. 이러한 온도 증가는 냉각수를 더 낮은 온도로 냉각함으로써 얻어졌다. 건조기 출구에서 펠릿의 온도는 약 95 ℃ 였다. 균일한 온도를 가지기 위해서 몇 분 동안 펠릿 백 (bag) 에서 열전대를 유지하면서, 펠릿의 온도가 측정되었다. 펠릿은 실시예 1 과 동일한 전달 라인을 사용하여 가열 사일로에 전달되었고, 약 90 ℃ 의 온도에서 정화 사일로로 들어갔다. 탈가스화는 냉각 사일로를 빠져나가는 가온된 공기만을 이용하여 실행되는데, 이 가온된 공기는 가열이 필요 없거나 또는 거의 없도록 약 31000 N㎥/hr 의 양으로 정화 사일로로 재순환되었다. 냉각 사일로를 빠져나가는 공기는 정화 사일로로 보내지기 전에 105 ℃ 까지 가열되었다.
필요한 에너지
냉온 가스 압축 (31000 N㎥/hr) 400 kW (전기)
가스 가열 300 kW (증기)
가스 냉각 300 kW
처리 후에, 입구에서 600 ppm 의 휘발성 물질의 양이 110 ppm 으로 감소된 다. 제품에서 앤젤 헤어의 양은 제품 25 톤당 3 g 였다.
실시예 4
실시예 4 는, 펠리타이저를 빠져나간 후에 냉각수와의 펠릿 체류 시간이 13 초에서 5 초로 감소된 것을 제외하고는 실시예 3 과 동일하였다. 이는 앤젤 헤어의 양에 매우 긍정적인 효과를 가진다. 엔젤 헤어의 정도는 25 톤당 3 g 으로부터 25 톤당 1.1 g 으로 감소되었다.
실시예 5
펠릿화 및 정화 사일로로의 전달에 있어서 실시예 4 와 동일한 조건이 사용되었다.
특히 펠릿을 가열 또는 냉각하도록 설계된 플레이트 교환기는 냉각 사일로를 대체하여 사용되었다. 이런 유형의 열교환기는 "Chemie Technik, 28 Jahrgang(1999), Nr, p.84" 에 예로서 설명되어 있다.
정화 사일로에 도입된 공기량은 약 1000 N㎥/hr 였다 (휘발성 물질을 제거하는데 충분). 90 ℃ 에 도달한 펠릿은 더 이상의 가열이 필요 없다. 그 공기는 105 ℃ 까지 가열된다 (이 온도까지의 가열이 필수적이지 않음).
냉온 공기는 플레이트 냉각기를 통해서 흐르는 냉각수에 의해 대체되었다. 펠릿은 약 90 ℃ 의 온도로 플레이트 교환기에 들어가고, 약 60 ℃ 의 온도로 열교환기를 빠져나간다.
필요한 에너지
정화 공기 압축 (1000 N㎥/hr) 10 kW (전기)
가스 가열 25 kW (증기)
냉각 효율 600 kW (냉각수)
처리 후에, 입구에서 600 ppm 의 휘발성 물질의 양이 130 ppm 으로 감소되었다. 제거 효율이 다소 감소하였다. 휘발성 물질은 예를 들어 활성 탄소층과 같은 종래의 회수 (recovery) 시스템을 이용하여 처리되었다.
제품에서 앤젤 헤어의 양은 제품 25 톤당 약 1.5 g 이다.
실시예 6
펠릿 냉각수 온도는 65 ℃ 로 설정되었다. 펠릿의 42 톤/h 제조에 있어서 펠릿 유량은 약 420 ㎥/hr 였다. 펠릿 냉각수에서의 펠릿 체류 시간은 5 초였다. 펠릿 및 물은 분리기 (50) 에서 분리되며, 약 90 % 의 펠릿 냉각수가 회수되었다. 농축된 펠릿 슬러리 (50 % 의 물, 50 % 의 펠릿) 가 100 ℃ 의 온도에서 이동 물 (51) 과 함께 혼합되었다. 도 3 에 도시된 바와 같이, 펠릿은 정화 사일로 (10) 의 상방에 설비된 건조기 (52) 로 이동된 후에, 중력에 의해서 정화 사일로로 이동되었다. 정화 사일로로 들어가는 펠릿은 100 ℃ 의 온도이어서 매우 적은 가열이 요구되었다. 냉각 사일로는 실시예 5 의 냉각 플레이트 시스템에 의해 대체되었다.
필요한 에너지
정화 가스 압축 (1000 N㎥/hr) 10 kW (전기)
가스 가열 25 kW (증기)
냉각 효율 850 kW (냉각수)
처리 후에, 입구에서 600 ppm 의 휘발성 물질의 양이 65 ppm 으로 감소되었다.
앤젤 헤어가 발견되지 않았다.
실시예 7
펠릿이 13 초 동안의 펠릿 냉각수와의 접촉을 유지하고, 펠릿 수송 물이 106 ℃ 의 온도인 점을 제외하고는 실시예 6 과 동일일한 시스템을 사용한다.
필요한 에너지
정화 가스 압축 (1000 N㎥/hr) 10 kW (전기)
가스 가열 25 kW (증기)
냉각 효율 850 kW (냉각수)
처리 후에, 입구에서 600 ppm 의 휘발성 물질의 양이 65 ppm 으로 감소되었다.
앤젤 헤어가 발견되지 않았다.
모든 실시예에 있어서 전체 에너지 소비는 표 1 에 요약되어 있다.
[표 1]
실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5 실시예 6 실시예 7
펌프(kW) 1330 1130 650 645 255 140 140
가열(kW) 1700 1160 300 300 25 25 775
냉각(kW) 8650 8750 8100 8100 8400 8450 9250
본 발명에 따른 모든 실시형태가 큰 에너지 이득을 제공하는 것을 볼 수 있다.

Claims (13)

  1. a) 압출기 (1) 로부터 펠릿을 회수하고, 그리고 소망하는 온도에 도달하는데 충분한 냉각수의 스트림 및 체류 시간을 가지고 냉각 파이프 (3) 를 통해서 펠릿을 밀어내는 단계,
    b) 건조기 (4) 에서 물로부터 펠릿을 분리하고, 냉각 장치 (5) 를 통해서 냉각 시스템으로 물을 복귀시키며, 그리고 파이프 (9) 를 통해서 냉각된 펠릿을 가열 사일로 (10) 로 밀어내는 단계,
    c) 가열 사일로의 하단부 근방으로 들어가는 고온 가스 (11) 의 스트림하에서 5 ~ 50 시간 동안 가열 사일로에서 펠릿을 유지하고, 그리고 상부의 개구면을 통해서 빠져나가게 하는 단계,
    d) 가열 사일로를 항상 충만하게 유지하기 위해서, 재료의 배출 유동을 제어하는 밸브 (24) 를 통해서 가열 사일로의 바닥부를 통해서 펠릿을 연속적으로 회수하는 단계,
    e) 냉각 장치 (25) 로 펠릿을 공급하는 단계,
    f) 60 ~ 70 ℃ 의 소망하는 정도로 펠릿의 온도를 내리기 위해서 냉각 장치를 실온에서 유지하는 단계, 및
    g) 냉각된 펠릿을 균질화 사일로로 보내는 단계를 포함하는 폴리에틸렌 펠릿에서 휘발성 물질을 감소시키는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 단계 c) 의 고온 가스의 상기 스트림은 공기인, 폴리에틸렌 펠릿에서 휘발성 물질을 감소시키는 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 냉각 장치는 실온의 가스, 바람직하게는 공기의 스트림 (26) 하에서, 유지된 냉각 사일로인, 폴리에틸렌 펠릿에서 휘발성 물질을 감소시키는 방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 냉각 사일로를 빠져나가는 가온된 냉온 가스는 가열 유닛 (11) 으로 재순환되는, 폴리에틸렌 펠릿에서 휘발성 물질을 감소시키는 방법.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 냉각 장치는 실온의 물에 의해 냉각된 수직 플레이트 세트이며, 그 플레이트 사이에서 펠릿은 중력 가속도하에서 떨어지는, 폴리에틸렌 펠릿에서 휘발성 물질을 감소시키는 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 a) 의 소망하는 온도는 60 ~ 70 ℃ 이고, 상기 온도는 40 ~ 105 ℃, 바람직하게는 50 ~ 90 ℃, 가장 바람직하게는 55 ~ 80 ℃ 의 온도로 유지된 냉각수의 스트림에서 10 ~ 20 초의 체류 시간 동안 달성되는, 폴리에틸렌 펠릿에서 휘발성 물질을 감소시키는 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 a) 의 소망하는 온도는 약 100 ℃ 이며, 상기 온도는 50 ~ 80 ℃ 의 온도로 유지된 냉각수의 스트림에서 3 ~ 10 초의 체류 시간 동안 달성되는, 폴리에틸렌 펠릿에서 휘발성 물질을 감소시키는 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 a) 의 소망하는 온도는 약 100 ℃ 이며, 상기 온도는 약 100 ℃ 로 유지된 냉각수의 스트림에서 10 ~ 20 초의 체류 시간 동안 달성되는, 폴리에틸렌 펠릿에서 휘발성 물질을 감소시키는 방법.
  9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서, 상기 냉각된 펠릿은 20 ~ 60 ℃ 의 온도에서 가스의 스트림에 의해 파이프 (9) 를 통해서 가열 사일로로 밀어내지는, 폴리에틸렌 펠릿에서 휘발성 물질을 감소시키는 방법.
  10. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서, 상기 냉각된 펠릿은 약 100 ℃ 의 온도인 물의 스트림에 의해 파이프 (9) 를 통해서 밀어내지고, 상기 건조기는 가열 사일로 이전에 파이프 (9) 의 단부로 이동되는, 폴리에틸렌 펠릿에서 휘발성 물질을 감소시키는 방법.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가열 사일로는 80 ~ 130 ℃ 의 온도로 유지되고, 그 사일로에서 상기 펠릿의 체류 시간은 5 ~ 50 시간 인, 폴리에틸렌 펠릿에서 휘발성 물질을 감소시키는 방법.
  12. 감각 수용성 (organoleptic property) 을 갖는 펠릿을 제조하기 위해서, 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 따른 시스템의 용도.
  13. 낮은 휘발성 물질 함량을 가지는 펠릿을 제조하기 위해서, 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 따른 시스템의 용도.
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