RU2523520C1

RU2523520C1 - Method for energy-efficient drying of granulated polymer materials

Info

Publication number: RU2523520C1
Application number: RU2013118952/06A
Authority: RU
Inventors: Вячеслав Михайлович Дмитриев; Елена Анатольевна Сергеева
Priority date: 2013-04-23
Filing date: 2013-04-23
Publication date: 2014-07-20

Abstract

FIELD: power industry.

SUBSTANCE: in the method for energy-efficient drying of granulated polymer materials, comprising separate supply of hydrophobic and hydrophilic materials top to bottom into the coaxial cylindrical chambers and transverse blowing of heat-carrying medium through the materials, according to the invention the heat-carrying medium sequentially moves in transverse direction through the chambers 1 and 2, carrying out drying of the material in the first chamber and heating of the material in the second chamber.

EFFECT: increase of final adjustment degree of heat-carrying medium by temperature to increase the dryer capacity and increase significantly the energy efficiency.

3 dwg

Description

Изобретение относится к области химической промышленности и служит для сушки гранулированных полимерных материалов и композитов на их основе.The invention relates to the field of chemical industry and serves for drying granular polymeric materials and composites based on them.

Известен способ высокотемпературной сушки зерна (Окунь Г.С., Чижиков А.Г. Тенденции развития технологии и технических средств сушки зерна. - М.: ВНИИТЭИагропром, 1987. - С.6, рис.1). Сушка осуществляется путем подачи материала сверху вниз, а теплоноситель подается изнутри наружу. Этот способ позволяет осуществить высокотемпературный режим сушки и повысить равномерность сушки за счет циркуляции зерна в сушильной камере.A known method of high-temperature drying of grain (Okun G.S., Chizhikov A.G. Trends in the development of technology and technical means of drying grain. - M.: VNIITEIagroprom, 1987. - P.6, Fig. 1). Drying is carried out by feeding the material from top to bottom, and the coolant is supplied from the inside out. This method allows for high-temperature drying and to increase the uniformity of drying due to the circulation of grain in the drying chamber.

Существенным недостатком этого способа является неполное использование температурного потенциала сушильного агента, что значительно снижает технико-экономические показатели.A significant disadvantage of this method is the incomplete use of the temperature potential of the drying agent, which significantly reduces the technical and economic indicators.

Из известных решений наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является способ сушки зерна и гранулированных материалов (см. патент РФ RU 2171958 C1 по классу F26В 3/14, 17/12). Сушка осуществляется путем подачи материала сверху вниз, а теплоноситель пронизывает слой в поперечном направлении. Отработанный теплоноситель удаляется. При этом недостаточно полно используется потенциал сушильного агента. Степень отработки теплоносителя по температуре - не более 10…15%.Of the known solutions, the closest in technical essence and the achieved result to the invention is a method of drying grain and granular materials (see RF patent RU 2171958 C1 in class F26В 3/14, 17/12). Drying is carried out by feeding the material from top to bottom, and the coolant penetrates the layer in the transverse direction. The waste coolant is removed. In this case, the potential of the drying agent is not fully utilized. The degree of completion of the coolant by temperature is not more than 10 ... 15%.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение степени отработки теплоносителя по температуре и существенное повышение энергосбережения. Указанный технический результат достигается путем организации параллельных потоков твердой фазы таким образом, что отработанный в камере сушки теплоноситель непосредственно подается в камеру нагрева.The task of the invention is to increase the degree of development of the coolant in temperature and a significant increase in energy saving. The specified technical result is achieved by organizing parallel flows of the solid phase in such a way that the coolant spent in the drying chamber is directly supplied to the heating chamber.

А именно, способ энергосберегающей сушки гранулированных полимерных материалов включает раздельную подачу гидрофобных и гидрофильных материалов сверху вниз в коаксиальные цилиндрические камеры и поперечный продув теплоносителя через материалы, при этом теплоноситель последовательно движется в поперечном направлении через камеры 1 и 2, осуществляя сушку материала в первой камере и нагрев материала во второй.Namely, the method of energy-saving drying of granular polymeric materials involves the separate supply of hydrophobic and hydrophilic materials from top to bottom in the coaxial cylindrical chambers and transverse blowing of the coolant through the materials, while the coolant moves sequentially in the transverse direction through chambers 1 and 2, drying the material in the first chamber and heating the material in the second.

При производстве и переработке гранулированных полимерных материалов решаются две радикальные задачи: 1) прогрев гранулированного материала, не сорбирующего влагу, для удаления влаги на поверхности и в микротрещинах (полипропилены, полипропилены и др.); 2) глубокая сушка материалов, сорбирующих влагу (полиамиды, поликарбонаты и др.). Для материалов 1 типа время нагрева составляет 0,5…1 ч, для материалов 2 типа - 8…10 ч в условиях изотермической сушки. При этом теплоноситель на выходе из камеры сушки имеет температуру на 2…3°C больше температуры материала, что составляет в реальных условиях 130…180°C. В существующих аппаратах отработанный теплоноситель безвозвратно теряется.In the production and processing of granular polymeric materials, two radical tasks are solved: 1) heating the granular material, which does not absorb moisture, to remove moisture on the surface and in microcracks (polypropylene, polypropylene, etc.); 2) deep drying of materials that absorb moisture (polyamides, polycarbonates, etc.). For materials of type 1, the heating time is 0.5 ... 1 h, for materials of type 2 - 8 ... 10 hours under isothermal drying. In this case, the coolant at the outlet of the drying chamber has a temperature of 2 ... 3 ° C higher than the temperature of the material, which in real conditions is 130 ... 180 ° C. In existing devices, the waste coolant is irretrievably lost.

При реализации предлагаемого способа отработанный по влажности в камере сушки, но имеющий высокий температурный потенциал теплоноситель используется для нагрева материалов первой группы в камере нагрева.When the proposed method is implemented, the heat-transfer agent worked out by humidity, but having a high temperature potential, is used to heat the materials of the first group in the heating chamber.

Способ достигается использованием устройства для сушки (фиг.1), которое содержит внешнюю рабочую камеру 1 с сетчатыми стенками (для нагрева полимеров первой группы), внутреннюю рабочую камеру 2 с сетчатыми стенками (для сушки полимеров второй группы), общий корпус 3, секторные питатели 4 и 5.The method is achieved using a drying device (Fig. 1), which contains an external working chamber 1 with mesh walls (for heating the polymers of the first group), an internal working chamber 2 with mesh walls (for drying the polymers of the second group), a common housing 3, sector feeders 4 and 5.

Высушиваемые гранулированные полимерные материалы 2 группы подаются в камеру 2, где осуществляется глубокая сушка до влажности 0,05…0,08% с удалением внутренней влаги. При этом сушка происходит в изотермических условиях, теплоноситель выходит практически с той же температурой (на 2…4°C меньше начальной). Время сушки, как правило, составляет 5…8 ч. Скорость движения материала в камере 2 составляет 0,5…1 м/ч и задается секторным питателем 4.The dried granular polymeric materials of group 2 are fed into chamber 2, where deep drying is carried out to a moisture content of 0.05 ... 0.08% with the removal of internal moisture. In this case, drying takes place in isothermal conditions, the coolant comes out with almost the same temperature (2 ... 4 ° C less than the initial one). The drying time, as a rule, is 5 ... 8 hours. The speed of movement of the material in the chamber 2 is 0.5 ... 1 m / h and is set by the sector feeder 4.

В первую камеру подается гранулированный полимерный материал, требующий только нагрева для удаления поверхностной влаги. При этом теплоноситель отрабатывается по температуре практически полностью. Время прогрева составляет 0,2…0,5 ч. Скорость движения материала в камере 1 составляет 2…5 м/ч, что задается секторным питателем 5.Granular polymeric material is fed into the first chamber, requiring only heating to remove surface moisture. In this case, the coolant is worked out by temperature almost completely. Warm-up time is 0.2 ... 0.5 hours. The speed of movement of the material in chamber 1 is 2 ... 5 m / h, which is set by the sector feeder 5.

Такой подход позволяет получать на выходе из аппарата высушенные полимеры 2 группы с непосредственной подачей на перерабатывающее оборудование или герметичные бункеры, а материалы 1 группы также сразу же подаются на переработку в уже подогретом состоянии (90…150°C), что повышает эффективность перерабатывающего оборудования.This approach allows you to get dried polymers of group 2 at the outlet of the apparatus with direct feed to the processing equipment or pressurized bins, and materials of group 1 are also immediately fed to the processing in an already heated state (90 ... 150 ° C), which increases the efficiency of the processing equipment.

Предложенный способ позволяет одновременно использовать как эффективную глубокую сушку материала, так и подогрев материалов двух различных групп, а также более полно использовать потенциал сушильного агента.The proposed method allows you to simultaneously use both effective deep drying of the material and heating of materials of two different groups, as well as more fully use the potential of the drying agent.

Пример конкретного исполнения. При производстве и переработке гранулированных полимерных материалов с гидрофильными свойствами одной из стадий является глубокая сушка до влагосодержания 0,01…0,05%. Характерным при этом является: 1) значительная длительность процесса (до 5…6 ч); 2) процесс сушки происходит при условиях, близких к изотермическим (температура материала на 2…3°C ниже температуры отработанного теплоносителя). Требуется: 1) произвести глубокую сушку гидрофильного полимерного материала (полиамид П-12Э) для переработки на литьевых машинах; 2) произвести нагрев и сушку гидрофобного материала (полипропилен) для удаления поверхностной влаги и влаги в микротрещинах гранул.An example of a specific implementation. In the production and processing of granular polymeric materials with hydrophilic properties, one of the stages is deep drying to a moisture content of 0.01 ... 0.05%. In this case, it is characteristic: 1) a significant duration of the process (up to 5 ... 6 hours); 2) the drying process occurs under conditions close to isothermal (the temperature of the material is 2 ... 3 ° C lower than the temperature of the waste coolant). Required: 1) to deeply dry the hydrophilic polymeric material (polyamide P-12E) for processing on injection machines; 2) heating and drying the hydrophobic material (polypropylene) to remove surface moisture and moisture in the microcracks of the granules.

Кинетика сушки гранулированного полимерного гидрофильного материала (полиамид П-12Э) в плотном продуваемом слое (толщина слоя 0,1 м; температура сушильного агента 373К; скорость сушильного агента в слое 0,2 м/с) представлена на фиг.2. Следует отметить, что процесс сушки гидрофильных материалов является значительно более продолжительным - до 6 ч. В то же время процесс нагрева и сушки от поверхностной влаги гидрофобных материалов производится в течение 0,2…0,3 ч (фиг.3). Скорость движения материалов определяется кинетикой процессов и задается раздельно питателями 4, 5 (фиг.1). Дополнительно следует отметить, что при изотермической сушке температура и влагосодержание теплоносителя изменяются незначительно [Рудобашта С.П. Массоперенос в системах с твердой фазой. М.: Химия, 1980]. Таким образом, в аппарате решаются две различные задачи при использовании одного и того же теплоносителя. Полиамид П-12Э подается во вторую камеру, где через него продувается теплоноситель со скоростью 0,2…0,3 м/с. Полипропилен подается в камеру 1, через которую поперечно продувается теплоноситель, отработанный в камере 2. В камере 2 осуществляется сушка полиамида, в камере 1 - нагрев полипропилена. Таким образом, предлагаемая организация движения параллельных потоков твердой фазы с поперечной продувкой единым теплоносителем позволяет достичь практически полной отработки теплоностиеля по температуре и влагосодержанию.The drying kinetics of a granular polymer hydrophilic material (P-12E polyamide) in a dense blown layer (layer thickness 0.1 m; temperature of a drying agent 373K; speed of a drying agent in a layer 0.2 m / s) is shown in FIG. 2. It should be noted that the drying process of hydrophilic materials is much longer - up to 6 hours. At the same time, the process of heating and drying of surface moisture of hydrophobic materials is carried out within 0.2 ... 0.3 hours (figure 3). The speed of movement of materials is determined by the kinetics of the processes and is set separately by feeders 4, 5 (Fig. 1). Additionally, it should be noted that during isothermal drying, the temperature and moisture content of the coolant change slightly [Rudobashta S.P. Mass transfer in solid phase systems. M .: Chemistry, 1980]. Thus, two different tasks are solved in the apparatus using the same heat carrier. Polyamide P-12E is fed into the second chamber, where the coolant is blown through it at a speed of 0.2 ... 0.3 m / s. Polypropylene is fed into chamber 1, through which the heat carrier exhausted in chamber 2 is transversely blown. In chamber 2, polyamide is dried, in chamber 1, polypropylene is heated. Thus, the proposed organization of the movement of parallel flows of the solid phase with transverse blowing with a single heat carrier allows us to achieve almost complete development of the heat carrier in temperature and moisture content.

Использование предлагаемого способа обеспечивает по сравнению с существующими следующие преимущества:Using the proposed method provides, compared with existing, the following advantages:

1. Сушка осуществляется в режиме поперечной подачи теплоносителя, что положительно сказывается на равномерности влагосодержания отдельных гранул полимерного материала. Поперечная продувка тонких слоев гранулята улучшает однородность по конечному влагосодержанию материала.1. Drying is carried out in the transverse mode of supply of the coolant, which positively affects the uniformity of moisture content of the individual granules of the polymer material. Transverse blowing of thin layers of granulate improves uniformity in the final moisture content of the material.

2. Отработанный по влаге в первой камере теплоноситель, не потерявший температурного потенциала, используется для нагрева гидрофобного гранулированного полимерного материала во второй камере, где производится его полная отработка.2. The coolant worked out by moisture in the first chamber, which has not lost its temperature potential, is used to heat the hydrophobic granular polymeric material in the second chamber, where it is completely worked out.

3. Одновременно обрабатываются одним и тем же теплоносителем полимерные материалы различных по технологии подготовки групп;3. At the same time, polymeric materials of various groups of technology for processing are processed with the same coolant;

4. В камерах сушки и нагрева реализуется наиболее оптимальный с точки зрения теплообмена режим поперечного движения фаз, при котором на выходе из камеры сушки температура отработанного теплоносителя близка к начальной температуре материала.4. In the drying and heating chambers, the mode of transverse phase motion, which is the most optimal from the point of view of heat transfer, is realized, at which the temperature of the spent coolant at the outlet of the drying chamber is close to the initial temperature of the material.

5. Указанная организация движения теплоносителя позволяет повысить отработку теплоносителя по температуре до 95…97%.5. The specified organization of the movement of the coolant can increase the flow of coolant at a temperature of up to 95 ... 97%.

Claims

A method of energy-saving drying of granular polymeric materials, comprising separately supplying hydrophobic and hydrophilic materials from top to bottom in coaxial cylindrical chambers and transversely blowing coolant through materials, characterized in that the coolant moves sequentially in the transverse direction through chambers 1 and 2, drying the material in the first chamber and heating the material in the second.