(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ ОТХОДОВ ПОЛИМЕРОВ уменьшение количества вредных примесей в продуктах деструкции. Достигаетс указанна цель благодар тому , что в устройстве дл высокотемпературной переработки отходов полимеров, содержащем корпус, нагреватель, выполненный в виде теплопроводного блока, узел подачи полимера на поверхность нагревател и штуцеры подвида инертного газа и отвода газообразных продуктов разложени , .узел подачи выполнен в виде шнекового пресса, головка которого размещена в корпусе устройства, причем корпус и головка щнекового пресса снабжены рубащками вод ного охлаждени , а торец головки, установлен над поверхностью нагревател на рассто нии, отношение которого к диаметру выходного отверсти головки не превышает 0,25. На фиг. 1 показано устройство, общий вид; на фиг. 2 - корпус с нагревателем и узел подачи. Устройство содержит узел подачи ,полимера , выполненный в виде шнекового пресса со шнеком 1, св занным с электромотором 2 через редуктор 3, позвол ющий мен ть скорость вращени шнека от 0,48 до 480 об/мин; шнек установлен в цилиндре 4, на конце которого размешена коническа головка 5 с рубашкой, выполненной в виде полости А вод ного ее охлаждени . Цилиндр 4 и головка 5 выполнены из стали XI8H9T. На валу шнека I установлена предохранительна муфта 6. Цилиндр 4 шнека соединен с загрузочным цилиндром 7, внутри которого размещен шток 8. Нагреватель состоит из массивного теплопроводного медного -блока -9, который нагревает электрическую спираль 10, с рабочей поверхностью 11. Узел подачи и нагреватель смонтированы в корпусе 12, имеющем рубашку в виде полости Б вод ного охлаждени и штуцеры 13, 14 соответственно дл подвода инертного газа и отвода газообразных продуктов разложени , барбатеры с химическими поглотител ми 15, 16 и газовый счетчик 17. В цепи электрической спирали установлен автотрансформатор 18. Вблизи рабочей поверхности блока 9 установлена термопара 19, выведенна на автоматический ноте1щиометр 20. Торец головки 5 расположен над рабочей поверхностью 11 блока 9 нагревател на таком рассто нии, чтобы отношение его к диаметру выходного отверсти головки не превышало 0,25. Этим исключаетс меха ничесжое разрушение поступающего из питател прессованного блока отходов полимеров при любом значении давлени прижати . Дл получени высокого выхода продуктов посто нного состава и снижени содержани вредных примесей нужно обеспечить устойчивую транспортировку, уплотнение и подачу твердого волокнистого, сыпучего или кускового материала с «посто нным давлением пор дка 10 кг/см 2 на выходе, независимо от сопротивлени и расхода. Обеспечение непрерывной подачи материала св зано -с необходимостью согласовани скорости подачи с небольшой, пор дка 10 м/сек, скоростью линейного пиролиза, а также поддержани заданного давлени подаваемоймассы на рабочую поверхность нагревател . Дл этого при определенной геометрии шнека в услови к трени (температура, чистота поверхности шнека и цилиндра, образивные свойства подаваемого материал необходимо подобрать отношение длины шнека к его диаметру таким образом, чтобы при достижении определенного давлени в головке нарушалось сцепление подаваемого материала со шнеком и начиналось его проскальзывание , что сопровождаетс уменьшением расхода. При уменьшении давлени по вл етс осева составл юща скоро ,сти перемещени материала, увеличиваетс расход. При увеличении давлени на выходе из шнека величина расхода резко падает от величины, близкой к геометрической производительности шнекового пресса, до величины , задаваемой нагревателем. Если выход из головки закрыт, расход падает до нул . Подбором скорости вращени щнека таким образом, чтобы его геометрическа производительность превышала потребление материала на выходе не менее чем в два раза, обеспечивают посто нное давление уплотнени и подачи материала, при этом отношение длины шнека к его диаметру должно быть в пределах 1,5-10. Снабжение головки 5 и корпуса ,12 рубашками вод ного , охлаждени позвол ет поддерживать температуру устро,йства ни-, же 00°С (кроме нагревател ) и использовать в качестве конструктивного материала сталь Х18Н9Т. На рабочей поверхности блока 9 нагревател можно поддерживать температуру от 500 до С. Устройство работает следующим образом. Отходы полимеров через загрузочный цилиндр 7 штоком перемещаютс в цилиндр 4 шнека 1, уплотн ютс и прижимаютс шнеком 1 к раскаленной, поверхности 11 медного блока 9, на которой ироисходит деструкци полимеров. Шнек 1 приводитс в движение электромотором 2 через редуктор Зх и предохранительную муфту: 6. Температура рабочей поверхности измер етс термопарой 19, выведенной на автоматический потенциометр 20, и может регулироватьс изменением величины электрического тока через спираль 10 с помощью автотрансформатора 18. Рубашки вод ного охлаждени , которыми снабжены корпус 12 и головка 5, позвол ют поддерживать низкой температуру узла подачи и корпуса. Перед(54) DEVICE FOR HIGH-TEMPERATURE PROCESSING OF POLYMER WASTES reducing the amount of harmful impurities in the degradation products. This goal is achieved due to the fact that in a device for high-temperature processing of polymer wastes, comprising a housing, a heater made in the form of a heat-conducting unit, a polymer supply unit to the heater surface, and inlets of an inert gas subsystem and removal of gaseous decomposition products, the supply unit is made in the form of a screw the press, the head of which is located in the device case, the case and the head of the screw press are equipped with water cooling jacks, and the end of the head is mounted above the surface a heater at a distance, the ratio of which to the diameter of the outlet head is not more than 0.25. FIG. 1 shows the device, a general view; in fig. 2 - housing with heater and supply unit. The device comprises a polymer supply unit, made in the form of a screw press with screw 1 connected to electric motor 2 via gear 3, which allows changing the screw rotation speed from 0.48 to 480 rpm; The auger is mounted in the cylinder 4, at the end of which the conical head 5 is placed with a jacket made in the form of the cavity A of its water cooling. The cylinder 4 and the head 5 are made of steel XI8H9T. On the shaft of the screw I, a safety clutch 6 is installed. The cylinder 4 of the screw is connected to the charging cylinder 7, inside which is placed the rod 8. The heater consists of a massive heat-conducting copper block -9, which heats the electric coil 10, with a working surface 11. Supply unit and heater mounted in the housing 12, having a jacket in the form of the cavity B of water cooling and fittings 13, 14, respectively, for the supply of inert gas and removal of gaseous decomposition products, barbaters with chemical absorbers 15, 16 and a gas meter 17. An autotransformer is installed in the electric helix circuit 18. A thermocouple 19 is installed near the working surface of block 9 and placed on an automatic note 20. The head end 5 is located above the working surface 11 of heater block 9 at such a distance that its ratio to the diameter of the head outlet exceeded 0.25. This eliminates the mechanical destruction of the extruded polymers waste block coming from the feeder at any pressure value. To obtain a high yield of products of a constant composition and reduce the content of harmful impurities, it is necessary to ensure stable transportation, compaction and supply of solid fibrous, loose or lumpy material with a "constant pressure of about 10 kg / cm 2 at the outlet, regardless of resistance and flow rate. Ensuring the continuous supply of material is associated with the need to match the feed rate with a small, on the order of 10 m / s, speed of linear pyrolysis, as well as maintaining a predetermined pressure of the supplied mass on the working surface of the heater. To do this, with a certain screw geometry under conditions of friction (temperature, surface cleanliness of the screw and cylinder, the forming properties of the feed material, it is necessary to choose the ratio of the screw length to its diameter so that when the pressure reaches a certain pressure in the head, the adhesion of the feed material to the screw is broken and slippage, which is accompanied by a decrease in the flow rate. With a decrease in pressure, the axial component of the rate of movement of the material appears, and the flow increases. At the exit from the auger, the flow rate drops sharply from a value close to the geometric performance of the screw press to the value set by the heater.If the exit from the head is closed, the flow rate drops to zero.The selection of the screw rotation speed so that its geometrical performance exceeds the material consumption no less than two times at the outlet, they provide a constant pressure of compaction and material supply, and the ratio of the screw length to its diameter should be in the range of 1.5-10. The supply of the head 5 and the body, 12 jackets of water cooling allows to maintain the temperature of the device, below 00 ° C (except for the heater) and to use the X18H9T steel as a structural material. On the working surface of the block 9 of the heater, you can maintain the temperature from 500 to C. The device works as follows. The waste of polymers through the charging cylinder 7 is transferred by a rod into the cylinder 4 of the screw 1, compacted and pressed by the screw 1 to the hot, surface 11 of the copper block 9, on which the destruction of polymers occurs. The screw 1 is driven by an electric motor 2 through a gearbox Zx and a safety coupling: 6. The temperature of the working surface is measured by a thermocouple 19, outputted to an automatic potentiometer 20, and can be adjusted by changing the magnitude of the electric current through the coil 10 using an autotransformer 18. Water-cooled shirts which the body 12 and the head 5 are provided with, allow the temperature of the supply unit and the body to be kept low. Before
началом работы корпус продуваетс инерт .ным газом. Продукты пиролиза отвод т через барбатеры с химическими поглотител ми 15 и 16, а также через газовый счетчик 17. Непосредственно из корпуса производитс :отбор проб дл хроматографического анализа. Анализиру содержимое барбатеров ,15 и 16, определ ют наличие малых количеств вредных примесей.the beginning of the operation is flushed with inert gas. Pyrolysis products are discharged through barbaters with chemical absorbers 15 and 16, as well as through a gas meter 17. Directly from the body is produced: sampling for chromatographic analysis. The analysis of barbers, 15 and 16, determines the presence of small amounts of harmful impurities.
Пример. Шнек диаметром 40 мм, длиной 120 мм с шагом 16 мм и глубиной нарезки 14: мм изготовлен из стали 45. Отношение длины шнека к его диаметру L/D 3, отношение рабочей мины шнека к его диаметру LP/D 2. Отношение площади боковой поверхности цилиндра шнека к площади винтовой поверхности всего шнека SjSg 1,9. В головке 5ц/5 j 2. Рассто ние от торца головки до рабочей поверхности 4 мм. Отношение этого рассто ни к диаметру выходного отверсти голОвки шнека 1/d 0,2Example. The screw with a diameter of 40 mm, a length of 120 mm with a pitch of 16 mm and a cutting depth of 14: mm is made of steel 45. The ratio of the length of the screw to its diameter is L / D 3, the ratio of the working mine of the screw to its diameter is LP / D 2. The ratio of the lateral surface area screw cylinder to the screw surface area of the entire screw SjSg 1.9. In the head 5ts / 5 j 2. The distance from the end of the head to the working surface is 4 mm. The ratio of this distance to the diameter of the screw outlet of the screw auger is 1 / d 0.2
Результаты опытов показали устойчивую работу устройства по переработке отходов полимеров, высокий выход целевых продуктов и низкое содержание вредных примесей: 75-85% тетрафторэтилена, 8-10% гексафторпропилена , 5-10% октафторциклобутана , 0,1-0,6% тетрафторметана и не более 0,01% перфторизобутилена. При переработке отходов полиметилметакрилата было получено до 99% метилметакрилата. При числе оборотов шнека от 1,9 об/мин до 48 об/мин удавалось поддерживать посто нное давление прижати в пределах 5-15 кг/см при переработке отходов фторпласта Ф-4.The results of the experiments showed steady operation of the device for the processing of polymer wastes, a high yield of the target products and a low content of harmful impurities: 75-85% tetrafluoroethylene, 8-10% hexafluoropropylene, 5-10% octafluorocyclobutane, 0.1-0.6% tetrafluoromethane and not more than 0.01% of perfluoroisobutylene. During the processing of polymethyl methacrylate waste, up to 99% of methyl methacrylate was obtained. With the screw speed from 1.9 rpm to 48 rpm, it was possible to maintain a constant pressing pressure in the range of 5-15 kg / cm during the processing of fluoroplast F-4 wastes.
Данное изобретение благодар объединению стадий уплотнени и переработки отходов полимерного материала позвол ет реализовать непрерывный процесс переработки , регулировать давление прижати и производительность устройства, повысить надежность работы устройства и снизить требовани к прочности и коррозионной стойкости матерналов корпуса устройства.The present invention, by combining the compaction and recycling stages of a polymeric material, allows for a continuous processing process, adjusting the pressure and performance of the device, increasing the reliability of the device and reducing the strength and corrosion resistance requirements of the device casing.
Взаимное расположение, теплопроводного блока, изолированного от стенок корпуса , и головки шнекового пресса с рубашками вод ного охлаждени предотвращает перегрев подаваемой стружки полимера иThe mutual arrangement of the heat-conducting unit, insulated from the walls of the housing, and the head of the screw press with water cooling jackets prevents overheating of the supplied polymer chips and
продуктов его разложени . Быстрый выход газообразных продуктов из контакта с поверхностью нагревател , закалка за счет быстрого расширени , контакт с холодными стенками корпуса позвол ют получить максимальный выход мономерэ- избежать диполимеризации ) и миним льное количество токсичных примесей (перфторизобутилена).products of its decomposition. The rapid release of gaseous products from contact with the heater surface, quenching due to rapid expansion, contact with the cold walls of the casing allows to obtain the maximum monomer yield (to avoid dipolymerization) and the minimum amount of toxic impurities (perfluoroisobutylene).