二氧化碳全基降解塑料——聚碳酸亞丙脂真空乾燥方法及裝置的製作方法

2023-08-09 21:29:16 1

專利名稱：二氧化碳全基降解塑料——聚碳酸亞丙脂真空乾燥方法及裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及降解塑料乾燥技術領域，屬於一種二氧化碳全基降解塑料真空乾燥方法及其實現該方法的裝置。該方法和裝置也適用於其他熱敏性，溼份需回收物料的乾燥。
背景技術：
生物降解高分子材料的研究始於20世紀70年代，自80年代以來世界各國紛紛投入了大量人力、物力致力於降解性高分子材料的研究與開發，其中降解塑料是發展最快的一類。CO2全基降解塑料——聚碳酸亞丙脂(PPC)是一種降解性能很好的高分子降解塑料，溼物料感光性、熱敏性強，未乾燥前見光或受熱均易分解，分解產生的水份會使塑料顆粒團聚，所以CO2全基降解塑料經過濾後必須立即進行乾燥，並且乾燥溫度不能超過物料變性溫度；其次，CO2全基降解塑料乾燥生產過程需要除去的溼份為甲醇、環氧丙烷，兩種溼份均為劇毒物質，所以乾燥器必須密閉，乾燥尾氣不能直接排放，必須進行冷凝等回收處理；再者，由於CO2全基降解塑料是一種料分子量大、粘性大、易團聚、導熱性差或團聚程度與分解率及溼份環氧丙烷的含量等特性，迄止目前，新型CO2全基降解塑料國內尚未出現大規模工業生產。內蒙古蒙西高新材料公司與中國科學院長春應用化學研究所合作開發的中試裝置採用振動流化床乾燥，乾燥溼份無法回收，無法達到乾燥要求，甚至存在嚴重的安全隱患和生產缺陷。

發明內容
本發明根據蒙西高新材料公司提供的物料，經反覆試驗研究，提出了二氧化碳全基降解塑料——聚碳酸亞丙脂(PPC)真空乾燥方法。其利用核心設備——熱傳導型真空乾燥機和過濾器，並結合CO2全基降解塑料PPC物料特性、工業實驗現象研究及乾燥經驗，利用真空系統下降低溼份沸點的原理，採用低溫熱介質的間接傳熱對物料進行乾燥。
本發明的另一目的是提供一套實施二氧化碳全基降解塑料——聚碳酸亞丙脂(PPC)真空乾燥方法的裝置。
本發明的目的可以通過以下技術方案來實現一種二氧化碳全基降解塑料——聚碳酸亞丙脂(PPC)真空乾燥方法，包括兩種操作方式連續操作溼物料從上遊工段來，通過螺旋輸送機1和具有高鎖氣性能的旋轉閥2連續、均勻地進入減壓輸送罐3，減壓輸送罐3、9通過閥門6、11與減壓系統相通。減壓後的物料通過具有高鎖氣性能的旋轉閥4進入真空乾燥機7。物料在乾燥機攪拌軸的攪拌下被間接傳熱的熱介質乾燥，乾燥溫度在20～95℃之間，乾燥所需的熱源通過真空乾燥機7將熱量間接傳遞給物料，。熱源是採用循環熱水、循環導熱蒸發的油系統或低沸點物質蒸汽。溼粉經組合過濾系統5過濾後進入後續冷凝、回收、減壓工段；乾燥完後的物料從出料口卸出，通過具有高鎖氣性能旋轉閥8進入減壓輸送罐9，最終通過具有高鎖氣性能旋轉閥10離開乾燥單元進入後續工段。
間歇操作間歇操作時螺旋輸送機1將上遊來的物料輸送至具有高鎖氣性能的旋轉閥2，物料再通過旋轉閥2連續、均勻地進入減壓輸送罐3，減壓輸送罐3與減壓系統相通。減壓後的物料通過具有高鎖氣性能的旋轉閥4進入真空乾燥機7，物料在乾燥機攪拌軸的攪拌下被間接傳熱的熱介質乾燥，乾燥溫度在20～95℃之間，當物料加入一定量後，螺旋輸送機1、旋轉閥2、減壓輸送罐3和旋轉閥4停車，進入乾燥程序，蒸發的溼份經組合過濾系統5過濾後進入後續冷凝、回收、減壓工段。乾燥機運轉一定時間，達到乾燥要求後，出料旋轉閥8和旋轉閥10啟動，乾燥合格的物料排出，排料完後旋轉閥8和旋轉閥10停車，啟動進料螺旋機1，開始下一批物料乾燥。
用於實施本發明的方法的裝置包括二個減壓輸送罐3、9。減壓輸送罐3置於旋轉閥2、4間，位於乾燥機7的上部；減壓輸送罐9置于于旋轉閥8、10間，減壓輸送罐3、9內設有攪拌槳，可有效防止物料結塊、架橋；一個利用間接熱源熱量輻射用於乾燥物料的攪拌型乾燥機7。所採用的真空乾燥機是盤式乾燥機、單軸或多軸槳葉乾燥機，或耙式乾燥機，或由以上三種形式的乾燥機多種(或多臺)串聯組合的多級乾燥；一個與乾燥機7相連的組合過濾器5系統。過濾系統可採用單個過濾器切換操作，或採用兩個過濾器切換操作。單個過濾器主要是由壓縮氮氣儲罐12、脈衝電磁閥13、加熱器14、脈衝控制儀19、噴嘴16、殼體17、濾袋18和籠骨構成。殼體17內，加熱器14與分布管15相連，分布管15上設有噴頭16，在噴頭16下相應裝有濾袋18；在殼體17外，壓縮氮氣儲罐12通過脈衝電磁閥13與加熱器14連接，脈衝控制儀19與脈衝電磁閥13連接。
採用本發明的優點和產生的有益效果是(1)採用真空乾燥工藝，降低了溼份的沸點，使物料在較低的乾燥溫度仍保持了較高的蒸發強度，縮短了乾燥時間，產品收率高，溼份殘留量小；(2)乾燥機的耙葉和熱軸或夾套，有效地減少了物料團聚、粘結器壁、不易乾燥的技術難點，提高了傳熱係數；(3)過濾系統可採用單個或多個過濾器切換操作，過濾器採用低壓氮氣脈衝清理，保證了乾燥的正常進行；(4)進料、出料採用兩級鎖氣系統，確保裝置在穩定、高真空條件下工作；(5)真空乾燥系統熱源介質採用熱水、導熱油或低沸點物質蒸汽，該介質保證了低溫乾燥的進行，可防止了降解樹脂受熱分解，保證產品質量；(6)乾燥後溼份的淨化採用過濾器，確保了回收溶劑——甲醇和環氧丙烷的清潔；(7)進料、出料採用減壓輸送罐，防止進、出物料的堵塞、不暢。


圖1是本發明流程示意2是圖1過濾器結構示意3是本發明採用的盤式乾燥機結構示意3是本發明採用的漿葉乾燥機結構示意5是本發明採用的耙式乾燥機結構示意圖具體實施方式
實施例1溼物料從上遊工段來，通過螺旋輸送機1和具有高鎖氣性能的旋轉閥2連續、均勻地進入減壓輸送罐3，減壓輸送罐3通過閥門6與減壓系統相通。減壓後的物料通過具有高鎖氣性能的旋轉閥4進入盤式乾燥機(蘭州瑞德乾燥技術有限公司生產，其產品為常壓型、真空型兩種型號)。通過主軸21帶動耙葉20對物料進行攪拌和翻動，物料在沿空心加熱盤22從上而下的流動過程中被間接傳熱的熱介質乾燥。熱源是採用循環熱水。乾燥溫度為76℃。物料夾帶固體顆粒的蒸汽、氣體混合氣進入過濾器5，氣體通過籠骨固定的濾袋18被過濾，通過濾袋18的混合氣直接從氣體出口排出。脈衝控制儀19設定脈衝電磁閥13工作間隔，當脈衝控制儀19給出脈衝信號後，脈衝電磁閥13瞬間打開，積聚在壓縮氮氣儲罐12中的壓縮氮氣快速通過脈衝電磁閥13經噴吹分布管15和噴頭16對電磁閥13控制的每個濾袋進行噴吹，使濾袋18瞬間膨脹，這樣附著在濾袋18上的固體粉塵就被抖落，濾袋18得到了更新，從而實現了連續操作對過濾器的要求。噴吹分布管15上部設有夾套換熱器14，內部通有低壓蒸汽，其不僅對噴吹氮氣有預熱功能，同時對外部過濾混合氣也有加熱作用。殼體設有夾套，內部可通入低壓蒸汽，可防止乾燥蒸發的蒸汽冷凝造成物料黏附在器壁並堵塞濾袋。溼份經組合過濾系統5過濾後進入後續冷凝、回收、減壓工段；乾燥完後的物料從出料口卸出，通過具有高鎖氣性能旋轉閥8和閥門11進入減壓輸送罐9，最終通過具有高鎖氣性能旋轉閥10離開乾燥單元進入後續工段。乾燥後的溼份甲醇和環氧丙烷蒸汽採用冷凝回收；本套裝置中，一個脈衝控制儀可控制多個電磁閥，而電磁閥的數量和大小根據濾袋的布置和規格而定，每個電磁閥各自負責的布袋數可不同。
實施例2乾燥流程與連續操作相同，只是操作程序不同。間歇操作時螺旋輸送機1將上遊來的物料輸送至具有高鎖氣性能的旋轉閥2，物料再通過旋轉閥2連續、均勻地進入減壓輸送罐3，減壓輸送罐3通過閥門6與減壓系統相通。減壓後的物料通過具有高鎖氣性能的旋轉閥4進入真空槳葉乾燥機(蘭州瑞德乾燥技術有限公司生產，其產品為W型、T型兩種型號)，乾燥機的兩根空心熱軸23和空心夾套24都通入蒸汽，通過器壁對溼物料進行加熱乾燥。乾燥溫度為90℃，同時，溼物料在空心熱軸的攪拌下逐漸向出料口移動。當物料加入一定量後，螺旋輸送機1、旋轉閥2、減壓輸送罐3和旋轉閥4停車，進入乾燥程序，蒸發的溼份經組合過濾系統5過濾後進入後續冷凝、回收、減壓工段。乾燥機運轉一定時間，達到乾燥要求後，出料旋轉閥8和旋轉閥10啟動，乾燥合格的物料排出，排料完後旋轉閥8和旋轉閥10停車，啟動進料螺旋機1，開始下一批料乾燥。
實施例3乾燥流程與實施例1相同。螺旋輸送機1將上遊來的物料輸送至具有高鎖氣性能的旋轉閥2，物料再通過旋轉閥2連續、均勻地進入減壓輸送罐3，減壓輸送罐3通過閥門6與減壓系統相通。減壓後的物料通過具有高鎖氣性能的旋轉閥4進入耙式乾燥機(蘭州瑞德乾燥技術有限公司生產，其產品為真空型一種型號)。乾燥所需的加熱介質——低沸點物質蒸汽通過筒體夾套25及攪拌軸26對溼物料進行間接加熱乾燥，乾燥溫度為90℃。溼物料中的溼份受熱汽化，汽化出的溼份被及時抽走，隨著攪拌軸不斷轉動，溼物料與加熱面不斷的更新，物料得到最大限度的混合、乾燥。乾燥所需的熱源通過夾套將熱量間接傳遞給物料，蒸發的溼份經組合過濾系統5過濾後進入後續冷凝、回收、減壓工段。乾燥完後的物料從出料口卸出，通過具有高鎖氣性能旋轉閥8進入減壓輸送罐9，最終通過具有高鎖氣性能旋轉閥10離開乾燥單元進入後續工段。
權利要求
1.一種二氧化碳全基降解塑料——聚碳酸亞丙脂(PPC)真空乾燥方法，其特徵是操作方式有兩種a、連續操作溼物料從上遊工段來，通過螺旋輸送機(1)和具有高鎖氣性能的旋轉閥(2)連續、均勻地進入減壓輸送罐(3)，減壓系統通過閥門(6)與減壓輸送罐(3)相通，減壓後的物料通過具有高鎖氣性能的旋轉閥(4)進入真空乾燥機(7)，物料在乾燥機攪拌軸的攪拌下被間接傳熱的熱介質乾燥，乾燥溫度在20～95℃之間；乾燥所需的熱源通過真空乾燥機(7)將熱量間接傳遞給物料，蒸發的溼份經組合過濾系統(5)過濾後進入後續冷凝、回收、減壓工段；乾燥完畢後的物料從出料口卸出，通過具有高鎖氣性能旋轉閥(8)進入減壓輸送罐(9)，最終通過具有高鎖氣性能旋轉閥(10)離開乾燥單元進入後續工段；b、間歇操作螺旋輸送機(1)將上遊來的物料輸送至具有高鎖氣性能的旋轉閥(2)，物料再通過旋轉閥(2)連續、均勻地進入減壓輸送罐(3)，減壓輸送罐(3)與減壓系統相通，減壓後的物料通過具有高鎖氣性能的旋轉閥(4)進入真空乾燥機(7)，物料在乾燥機攪拌軸的攪拌下被間接傳熱的熱介質乾燥，乾燥溫度在20～95℃之間；當物料加入一定量後，螺旋輸送機(1)、旋轉閥(2)、減壓輸送罐(3)和旋轉閥(4)停車，進入乾燥程序；蒸發的溼份經組合過濾系統(5)過濾後進入後續冷凝、回收、減壓工段，乾燥機運轉一定時間，達到乾燥要求後，出料旋轉閥(8)和旋轉閥(10)啟動，乾燥合格的物料排出，排料完後旋轉閥(8)和旋轉閥(10)停車，啟動進料螺旋機1，開始下一批物料乾燥。
2.根據權利要求1所述的一種二氧化碳全基降解塑料——聚碳酸亞丙脂(PPC)真空乾燥方法，其特徵是所述的熱源是採用循環熱水、循環導熱油系統，或低沸點物質蒸汽。
3.根據權利要求1所述的一種二氧化碳全基降解塑料——聚碳酸亞丙脂真空乾燥方法，其特徵在於乾燥後的溼份甲醇和環氧丙烷蒸汽通過閥門(6)、(11)減壓冷凝回收。
4.一種實施權利要求1方法的裝置，其特徵在於所述裝置包括二個減壓輸送罐(3、9)，減壓輸送罐(3)置於旋轉閥(2、4)間，位於乾燥機(7)的上部；減壓輸送罐(9)置於旋轉閥(8、10)間；減壓輸送罐(3、9)內設有攪拌槳，可有效防止物料結塊、架橋；一個位於旋轉閥(4、8)間，利用間接熱源熱量輻射來乾燥物料的攪拌型乾燥機(7)；一個與乾燥機(7)相連的組合過濾器(5)系統。
5.根據權利要求4所述的裝置，其特徵是進料、出料採用兩級鎖氣系統。
6.根據權利要求4所述的裝置，其特徵是所採用的真空乾燥機(7)是盤式乾燥機、或單軸槳葉乾燥機，或多軸槳葉乾燥機、或耙式乾燥機，或由以上三種形式的乾燥機多種(或多臺)串聯組合的多級乾燥。
7.根據權利要求4所述的裝置，其特徵在於過濾系統可採用單個過濾器切換操作，或採用多個過濾器切換操作。
8.根據權利要求4或7所述的單個過濾器，其主要由壓縮氮氣儲罐(12)、脈衝電磁閥(13)、加熱器(14)、分布管(15)、噴嘴(16)、殼體(17)、濾袋(18)和籠骨、脈衝控制儀(19)構成，其特徵在於殼體內的加熱器(14)與分布管(15)相連，分布管(15)上設有噴頭(16)，在噴頭(16)下相應裝有濾袋(17)；在殼體(17)外，壓縮氮氣儲罐(12)通過脈衝電磁閥(13)與加熱器(14)連接，脈衝控制儀(19)與脈衝電磁閥(13)連接。
全文摘要
本發明公開一種二氧化碳全基降解塑料——聚碳酸亞丙脂真空乾燥方法及裝置。該方法是螺旋輸送機1將上遊來的物料輸送旋轉閥2，物料再通過旋轉閥2連續、均勻地進入減壓輸送罐3，減壓輸送罐3與減壓系統相通。減壓後的物料通過具有高鎖氣性能的旋轉閥4進入乾燥機7。乾燥所需的熱源通過熱軸、槳葉或夾套將熱量間接傳遞給物料，蒸發的溼份經組合過濾系統5過濾後進入後續冷凝、回收、減壓工段。乾燥完後的物料從出料口卸出，通過具有高鎖氣性能旋轉閥8進入減壓輸送罐9，最終通過具有高鎖氣性能旋轉閥10離開乾燥單元進入後續工段。本發明採用真空乾燥工藝，降低了溼份的沸點，使物料在較低的乾燥溫度仍保持了較高的蒸發強度，縮短了乾燥時間，產品收率高，溼份殘留量小。乾燥後的溼份甲醇和環氧丙烷蒸汽採用冷凝回收，大大地提高生產的安全、可靠性。
文檔編號B29B13/00GK1824705SQ20051004173
公開日2006年8月30日 申請日期2005年2月25日 優先權日2005年2月25日
發明者趙旭, 嶽永飛, 郭輝 申請人:蘭州瑞德乾燥技術有限公司