Отжимная машина для каучука

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Отжимная машина

Отжимная машина работает по принципу механического обезвоживания. Она имеет щелевой корпус по всей длине цилиндра, включая зону под загрузочной воронкой. Крошка выходит в виде гранул и поступает в сушильную машину, работающую по принципу термического обезвоживания. Во время движения регенерата по ка налу червяка сушильной машины материал разогревается за счет диссипации механической энергии в теплоту, а также теплоты пара, подводимого к паровым рубашкам. Температура регенерата перед выпускной головкой достигает 150 С. Такой температуры достаточно, чтобы содержащаяся в нем перегретая вода при выходе превращалась в пар. [1]

В червячной отжимной машине ( рис. 4.1) осуществляется частичный отжим влаги. По принципу действия машина представляет собой механическое устройство, в котором за счет сжатия при одновременном перемешивании производится отжим влаги. Влага удаляется через щели корпуса. Регулирование степени отжима осуществляется перекрытием выходного канала задвижками с помощью индивидуальных гидроцилиндров в процессе работы и задвижками с ручным регулированием при остановленной машине. [3]

Основными узлами червячной отжимной машины являются рама, привод, загрузочная воронка, фильтр-корпус, червячный вал, выгрузное устройство с блоком управления, ножевая головка. [5]

На регенератных заводах от вибросит и отжимных машин при переработке изношенных покрышек методом диспергирования сбрасываются сточные воды в количестве 20 м3 на 1 т регенерата. [7]

Крошка каучука, предварительно отжатая на отжимной машине до влажности 15 %, поступает в загрузочный бункер, захватывается витками червяка и транспортируется в рабочую зону машины. Каучук при движении разогревается от диссипации энергии привода в теплоту, а также за счет передачи теплоты от паровой рубашки. Вода, содержащаяся в каучуке, находится в перегретом состоянии на протяжении всего периода движения через рабочую часть машины. При этом давление, создаваемое витками червячного вала, выше давления паров перегретой воды. Наличие воды в каучуке интенсифицирует теплопередачу от рубашки к каучуку. Пар подводится также к фильерной головке. Температура каучука на выходе из рабочей части может достигать 200 С. [9]

Источник

Машины механотермического обезвоживания

Наиболее перспективна сушка в червячных агрегатах. Выделение влаги каучука в таких машинах осуществляется как механическим отжимом, так и удалением перегретых паров при сбросе давления (рис.10.18.).

Рис. 10.18. Червячная машина для термической сушки каучука (а) и ее цилиндр (б) 1 – корпус; 2 – загрузочный бункер;

3 – редуктор; 4 – червяк; 5 – перемешивающие болты;

Тепло передается каучуку за счет превращения механической энергии в тепловую, а также через корпус машины от теплоносителя, т.е. машина является политропной. Крошка каучука, предварительно отжатая на отжимной машине до влажности 15%, поступает в загрузочный бункер, захватывается витками червяка и транспортируется в рабочую зону машины. Каучук при движении разогревается от диссипации энергии привода в теплоту, а также за счет передачи теплоты от паровой рубашки. Вода, содержащаяся в каучуке, находится в перегретом состоянии на протяжении всего периода движения через рабочую часть машины. При этом давление, создаваемое витками червячного вала, выше давления паров перегретой воды. Наличие воды в каучуке интенсифицирует теплопередачу от рубашки к каучуку. Пар подводится также к фильерной головке. Температура каучука на выходе может достигать 200 °С.

При выходе каучука из фильерной головки происходит сброс давления, вода мгновенно превращается в пар и каучук становится почти сухим. Быстрое превращение воды в пар делает жгуты каучука пористыми. Для увеличения производительности червячной машины используется вибрационное воздействие на полимер.

Для более быстрого и равномерного прогрева каучука используется тепло, выделившееся за счет трения от перемешивающих болтов (рис. 10.19.), которые вводятся в разрезы червяка. При этом возможно регулирование степени сжатия каучука за счет перемещения болтов.

Рис. 10.19. Поперечный разрез корпуса червячной машины:

1 – корпус; 2 – рубашка; 3 – гильза; 4 – планка; 5 – перемешивающий болт

В ряде случаев бутадиенстирольные каучуки получают в виде ленты: для этого на специальной лентоотливочной машине (рис.10.20) каучук отделяется от серума, промывается умягченной водой и отжимается от влаги. После лентоотливочной машины каучук направляется в ленточную сушилку (см. рис.9.5.). Однако этот способ не перспективен из-за подгорания ленты, деструкции, небольших коэффициентов тепло – и массопередач.

Рис. 10.20. Лентоотливочная машина: 1 – приемный ящик; 2 – вал ограничителя; 3, 12 – валы для сетки; 4, 9 – ролики; 5 – боковые ограничители; 6 – сетка; 7 – натяжное приспособление;

8 – промывные лотки; 9 – ролики; 10 – отжимной барабан;

11 – вакуумные коробки; 13 – отжимные валки;

Источник

Способ сушки синтетических каучуков

Изобретение относится к технологии синтетических каучуков, получаемых полимеризацией мономеров в растворе, суспензии или эмульсии и выделяемых в виде водной пульпы с последующей сушкой каучука в червячных сушильных агрегатах методом сброса давления, и может быть использовано в промышленности синтетического каучука.

Известен способ сушки синтетического каучука путем концентрирования водной пульпы, отделения каучука от воды, отжима ее из каучука в червячной отжимной машине, сжатие и разогрев каучука до температуры 150-222 o С в червячной сушильной машине, в которую подают инертный газ (азот) в количестве 2-20 кг/т каучука, дросселирования каучука в форкамеру, в которую подают инертный газ с температурой 100-135 o С в количестве 10-200 кг/т каучука и поддерживают атмосферное давление [а.с. СССР 1407930, МПК С 08 С 3/00, В 29 В 13/06, опубл. 07.07.88].

Недостатком указанного способа сушки является использование инертного газа, подаваемого в форкамеру, и в червячную сушильную машину, что вызывает технические трудности и приводит к росту экономических затрат на сушку.

Данный способ сушки также обладает недостатком, который вызван неоптимальной продолжительностью прохождения каучука через калибрующую часть фильеры, что приводит к росту температуры сушки, снизить которую путем изменения числа оборотов червячного вала становится невозможно из-за падения заданной производительности. В свою очередь повышение температуры сушки способствует пластикации каучука, потерям легколетучих антиоксидантов, особенно фенольного типа, а также ухудшению цветности каучука при его остывании в брикете.

Задачей изобретения является снижение температуры сушки, уменьшение энергозатрат, повышение однородности каучука и снижение потерь легколетучих антиоксидантов.

Поставленная задача решается тем, что в предлагаемом способе сушки синтетических каучуков в червячных сушильных агрегатах методом сброса давления, включающем концентрирование дисперсии каучука в воде, отделение каучука от воды, отжим воды из каучука в отжимной машине, сжатие и разогрев каучука в сушильной машине, шприцевание нагретого каучука в зону атмосферного давления, обработку каучука горячим воздухом на стадии окончательной сушки и охлаждения, продолжительность шприцевания каучука в зону атмосферного давления выдерживают равной эффективному времени релаксации каучука. Отношение массы воздуха, подаваемого на стадию окончательной сушки, к массе водяных паров, образующихся при сбросе давления, выдерживают в пределах от 3 до 8, причем при необходимости перед подачей на отжим каучук дополнительно обрабатывают частично умягченной водой или водным конденсатом паров дегазации, а в случае превышения допустимой температуры каучука после сброса давления, каучук дополнительно обрабатывают частично умягченной водой или водным конденсатом паров дегазации, подаваемыми перед сушильной машиной.

В отличие от известного способа сушки синтетических каучуков в червячных сушильных агрегатах выдерживанием продолжительности шприцевания каучука в зону атмосферного давления, равной времени релаксации каучука, достигают максимального давления на выходе из фильеры, что способствует более эффективному разбуханию каучука за счет накопленной упругой деформации и более интенсивному парообразованию воды в толще каучука при пониженных температурах сушки, выдерживанию величины отношения массового расхода воздуха к массе паров воды, образующихся при сбросе давления, в пределах от 3 до 8, благодаря чему стабилизируют конечное влагосодержание каучука при одновременном снижении расхода тепла водяного пара на сушку. Кроме того, в отличие от известного способа, обработкой каучука перед подачей на отжим и после процесса отжима частично умягченной водой или водным конденсатом паров дегазации дополнительно снижают зольность каучука и уменьшают температуру сушки, что в конечном итоге позволяет снизить расход легколетучих антиоксидантов, улучшить однородность каучука и его цветность.

Предлагаемый способ сушки синтетических каучуков в червячных сушильных агрегатах методом сброса давления осуществляют по приведенной схеме следующим образом.

Из вибросушилки 13 каучук по линии 14 подают на виброподьемник 15, где каучук обдувают воздухом, подаваемым вентилятором 16 и нагреваемым в калорифере 17, и по линии 18 подают на упаковку. В вибросушилку 13 вентилятором 19 через калорифер 20 подают воздух, массовый расход которого выдерживают в отношении от 3 до 8 от массы паров воды, образующихся при сбросе давления. Отработанный воздух вентилятором 21 направляют на обезвреживание от содержащихся в нем углеводородов. Кроме того, в начале вибросушилки 13 измеряют температуру каучука измерительным устройством 22 и в случае ее отклонения от заданного значения, каучук дополнительно обрабатывают частично умягченной водой или водным конденсатом паров дегазации, подаваемыми по линии 6 в линию 11.

Предлагаемый способ сушки синтетических каучуков иллюстрируют следующие примеры.

Примеры 1-3 Водную пульпу бутилкаучука, заправленного агидолом из расчета 1,3 кг/т каучука, концентрируют в концентраторе и отделяют от воды, отжимают из каучука воду в червячной отжимной машине до содержания 8 мас.%, сжимают в сушильной машине, нагревают и шприцуют в вибросушилку при различной продолжительности прохождения каучука через калибрующую часть фильеры, при этом температуру разогрева выдерживают таким образом, чтобы влажность каучука на выходе из вибросушилки не превысила 0,3 мас.%. Вязкость каучука по Муни (1+8, 125 o С) в примерах 1-3 равна 52 ед., производительность по каучуку 4 т/ч, отношение массового расхода воздуха в вибросушилку к массовому расходу образующихся водяных паров равно 8, температура воздуха, подаваемого в вибросушилку равна 65 o С. Продолжительность шприцевания в примере 2 выдерживают равной эффективному времени релаксации каучука.

Процесс характеризуют следующие показатели, представленные в табл.1.

Примеры 4-8 Водную пульпу бутилкаучука, заправленного агидолом из расчета 1,3 кг/т каучука и имеющего вязкость по Муни (1+8, 125 o С) 52 ед., концентрируют в концентраторе, отделяют от воды, отжимают из каучука воду в червячной отжимной машине до содержания 8 мас.%, сжимают и разогревают до температуры 170 o С в червячной сушильной машине, шприцуют в течение 0,026 с в вибросушилку, в которую подают воздух, нагретый до температуры 65 o С, при различных отношениях массового расхода воздуха в вибросушилку к массовому расходу образующихся водяных паров.

Пример 9 (контрольный) Хлорбутилкаучук, получаемый путем обработки раствора бутилкаучука в гексане хлором с последующей нейтрализацией непрореагировавшего хлора и хлороводорода щелочью, выделяют из раствора путем водной дегазации раствора каучука с последующим отделением каучука от воды в концентраторе, отжимом воды из каучука в червячной отжимной машине, сжатием и разогревом каучука в червячной сушильной машине, шприцеванием каучука в вибросушилку при выдерживании продолжительности шприцевания, равной эффективному времени релаксации каучука, с подачей воздуха, нагретого до температуры 80 o С, в количестве 5 кг/кг паров воды, образующихся при сбросе давления. Каучук заправлен агидолом из расчета 1,3 кг/т каучука и имеет вязкость по Муни (1+8, 125 o С) 45 ед.

Процесс характеризуют следующие показатели, представленные в табл.3.

Пример 10 Сушку хлорбутилкаучука осуществляют по предлагаемому способу путем концентрирования водной пульпы каучука и отделения каучука от воды в первом концентраторе, подачи каучука во второй концентратор, где каучук дополнительно обрабатывают частично умягченной водой или водным конденсатом паров дегазации, после чего осуществляют отделение каучука от водной фазы и производят его сушку, аналогично примеру 9. Каучук заправляют агидолом из расчета 1,3 кг/т каучука, как и в примере 9. Вязкость по Муни каучука 45 ед.

Процесс характеризуют следующие показатели, представленные в табл.4.

Пример 11 (контрольный) Сушку изопренового каучука СКИ-3С, заправленного ионолом, имеющего вязкость по Муни, равной 70, осуществляют по известному способу путем отделения каучука от воды в концентраторе, отжима воды из каучука в червячной отжимной машине до содержания влаги в последнем 7 мас.%, сжатия и разогрева каучука в червячной сушильной машине, шприцевания каучука в вибросушилку при выдерживании продолжительности шприцевания, равной эффективному времени релаксации каучука, при подаче в вибросушилку воздуха, нагретого до температуры 60 o С в количестве 8 кг/кг паров воды, образующихся при сбросе давления. Дозировка ионола 1,3 кг/т каучука.

Процесс характеризуют следующие показатели, представленные в табл.5.

Пример 12
Сушку осуществляют по предлагаемому способу. Изопреновый каучук СКИ-3С, заправленный ионолом, имеющий вязкость по Муни, равную 70, осуществляют аналогично примеру 11, однако в процессе подачи каучука в червячную сушильную машину каучук дополнительно обрабатывают частично умягченной водой или водным конденсатом паров дегазации.

Процесс характеризуют следующие показатели, представленные в табл.6.

Как видно из приведенных примеров использование предлагаемого способа сушки позволит снизить расход антиоксиданта на 15-25%, уменьшить разброс вязкости каучука по Муни на 2-5 ед., снизить затраты энергии на сушку на 0,032 Гкал/т каучука, увеличить производительность по каучуку на 10-15%.

1. Способ сушки синтетических каучуков в червячных сушильных агрегатах методом сброса давления, включающий концентрирование дисперсии каучука в воде, отделение каучука от воды, отжим воды из каучука в отжимной машине, сжатие и разогрев каучука в сушильной машине, шприцевание нагретого каучука в зону атмосферного давления, обработку каучука горячим воздухом на стадии окончательной сушки и охлаждения, отличающийся тем, что продолжительность шприцевания каучука в зону атмосферного давления выдерживают равной эффективному времени релаксации каучука.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что отношение массы воздуха, подаваемого на стадию окончательной сушки, к массе водяных паров, образующихся при сбросе давления, выдерживают в пределах от 3 до 8.

3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что при необходимости, перед подачей на отжим каучук дополнительно обрабатывают частично умягченной водой или водным конденсатом паров дегазации.

4. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что при повышении допустимой температуры каучука после сброса давления каучук дополнительно обрабатывают частично умягченной водой или водным конденсатом паров дегазации, подаваемыми перед сушильной машиной.

Источник

ЧАСТЬ 10. оборудование процессов обезвоживания и сушки каучуков

Оборудование процессов обезвоживания

Процесс полного обезвоживания синтетических каучуков проводится в три стадии: 1) концентрирование, или выделение, крошки полимера в специальных водоотделительных устройствах; 2) предварительное механическое обезвоживание выделенной крошки в червячных машинах; 3) окончательная сушка каучука в конвективных сушилках или червячных агрегатах.

Рис. 10.1. Вибросито: 1 – эксцентриковый привод; 2, 4 – упругая подвеска; 3 – корыто; 5 – рама; 6 – сито; 7 – распределительное устройство для воды; 8 – приемник-распределитель;

9 – приемник крошки каучука; 10 – воронка

Сито имеет небольшой наклон к горизонту, металлический каркас сита открыт с передней стороны для выброса крошки каучука. Вакуум – фильтр по конструкции аналогичен обычным барабанным вакуум – фильтрам с наружной фильтрующей поверхностью (рис.10.2.). Он служит для фильтрования крошки каучука и отгона из нее воды.

Рис. 10.2. Вакуум-фильтр: 1 – барабан; 2 – лоток;

3 – разбрызгиватель; 4 – прижимной валок; 5 – пневматическое устройство; 6 – разгрузочный валок; 7 – распределительное устройство

В зонах фильтрования, промывки и отжима поддерживается вакуум, а в зоне разгрузки в фильтр подается сжатый воздух.

Молотковая дробилка, или дезинтегратор, предназначен для превращения в крошку кусков каучука, поступающего после вакуум-фильтра или после отжимной червячной машины, перед пневмотранспортом крошки каучука в конвейерную сушилку (рис. 10.3.).

Рис. 10.3. Молотковая дробилка: 1 – корпус; 2 – ротор;

3 – привод; 4 – измельчающие брусья; 5 – диски; 6 – крошащие молотки; 7 – бункер для каучука

Вторая стадия предварительного обезвоживания обычно осуществляется механическим способом в червячных машинах отечественного или зарубежного производства (ЛК – 4, ЛК – 8; “Нева- 8”, фирмы “Круп” и “Андерсен” и др.) рис. 10.4..

Рис. 10.4. Комплектная автоматизированная линия ЛК

Червячные машины

В червячных машинах, в которых влага удаляется механическим отжимом, существует несколько способов отвода влаги:

— через щели, расположенные в нижней части загрузочной воронки;

— через продольные щели, расположенные по всей длине рабочего цилиндра;

— через канал, проточенный по гребню червяка.

Червяк имеет переменный диаметр, размеры которого определяются технологическим режимом (рис.10.5.). Для лучшего удаления влаги червячные машины снабжаются вакуумными камерами для отсоса паров воды (рис. 10.6.).

Рис. 10.5. Червяк в разрезе

Рис. 10.6. Схема обезвоживающей сушильной установки:

1 – цилиндр; 2 – червяк; 3 – загрузочная камера; 4 – ловушка;

5 – головка; 6 – вакуумная камера; 7 – рубашка; 8 –штуцер для слива воды; 9 – система конденсации; 10 – вакуум-насос.

Потоки: I – готовый продукт; II – выход воды;

III – вход воды; IV – в воздушку

Пресс (рис.10.7.) применяется для предварительного отжима влаги из крошки. Крошка каучука, поступающая из дегазатора, содержит в среднем 45 % влаги. В отжимном прессе влажность снижается до 5-15 %.

Рис. 10.7. Червяная машина предварительного отжима влаги:

1 – редуктор; 2 – упорное устройство червяка; 3 – загрузочная камера; 4 – стяжной болт; 5 – корпус; 6 – выгрузное устройство;

Корпус отжимного пресса приведен на рис. 10.8..

Рис. 10.8. Корпус отжимного пресса: 1 – скоба; 2 – болт;

Сушилки

Конвейерные сушилки

Окончательная сушка каучука производится либо в конвективных сушилках, либо в червячных агрегатах.

Конвективные сушилки используются в настоящее время не менее чем половиной зарубежных фирм и на многих отечественных заводах СК. Такие сушилки могут быть одно- и многоходовыми. Одноходовая конвейерная сушилка состоит из корпуса, конвейера, разгрузочного устройства, собирающего шнека, распределителя, ворошителя, системы смачивания антиадгезионной эмульсией, циркуляционных вентиляторов, вытяжных вентиляторов, системы пожаротушения (рис. 10.9.). В последнее время происходит отказ от использования эмульсии в пользу использования конвейеров с антиадгезионным тефлоновым покрытием.

Рис. 10.9. Одноходовая конвейерная сушилка: 1 – распылители силиконовой смазки; 2 – течка для каучука; 3 – шнек;

4 – перфорированный конвейер из нержавеющей стали;

5 – мотор вытяжного вентилятора; 6 – мотор вентилятора;

7 – выводной конец конвейера; 8 – разгрузочный шнек;

9 – головка выдавливателя (червячного пресса);

10 – выдавливатель; 11- двери; 12 – калорифер

Трехходовая конвейерная сушилка состоит из корпуса с системой циркуляционных и вытяжных вентиляторов и соответствующих им воздуходувов; трех пластинчатых конвейеров; приводов конвейеров, разгружающих и дробящих устройств; винтового собирающего шнека; системы смачивания; системы пожаротушения (рис. 10.10.).

Рис. 10.10. Трехходовая конвейерная сушилка для крошки каучука: 1 – металлическая сетка; 2 – приспособление для отрыва крошки от конвейерной ленты; 4 – разрыхлитель;

5 – перегородка; 6 – отверстие для воздуха; 7 – центробежные вентиляторы; 8 – пропеллерные вентиляторы; 9 – калориферы; 10 – смотровые окна

В качестве теплоносителя используется воздух, нагретый в калориферах. Возможна также сушка каучука перегретым водяным паром.

В этом случае появляется возможность удалить из продукта не только влагу, но и органические вещества, а самое главное – использовать отработанный перегретый пар в процессе водной дегазации.

Рис. 10.11. Схема ленточной сушилки с кипящим слоем:

1 – сушильная камер; 2, 4 – сетчатая лента; 3 – решетка;

5, 6, 10 – вентиляторы; 7 – щетки; 8 – приспособление для опрыскивания ленты и сетки силиконовой эмульсией; 9 – зона охлаждения каучука; 11 – пескоструйные приспособления

Однако на данной установке при температуре, превышающей температуру оплавления, происходит слипание крошки, в результате чего кипение высушиваемого материала прекращается.

Для сушки саженаполненных каучуков можно использовать комбинированную сушилку (рис.10.12.).

Рис. 10.12. Схема барабанной сушилки для сушки крошки саженаполненного каучука: 1 – винтовой питатель; 2 – корпус барабана; 3 – насадка; 4 – устройство для выгрузки крошки;

5 – бункер для приема крошки и вывода влажного газа

Сушка в псевдоожиженном слое, а также сушка в барабанных сушилках пока не нашли широкого применения в промышленности.

Более эффективна сушка в виброкипящем слое теплоносителя (рис.10.13.).

Рис. 10.13. Схема комбинированной сушилки с виброкипящим слоем: 1 – вибротранспортер; 2 – ленточный транспортер;

3 – приточный вентилятор; 4 – вытяжной вентилятор;

5 – калорифер; 6 – скребок

Особенность вибрационных машин заключается в возможности одновременного осуществления технологических и транспортных операций. Различают горизонтальные вибросушилки (рис. 10.14.) и вертикальные (рис. 10.15.).

Рис. 10.14. Вибросушилка: 1 – вид резательного устройства;

2, 4, 7, 9 – вентиляторы; 3 – калорифер; 6 – виброконвейер;

8 – привод вироконвейера; 10 – червячная сушилка

Рис. 10.15. Вертикальный виброподъемник: 1 – неподвижное перекрытие; 2 – амортизирующие пружины; 3 – несущая труба; 4 – спиральный лоток; 5 – вибратор

Интересны способы сушки эластомеров центрифугированием (рис. 10.16.) и распылением, обеспечивающий одновременный ввод наполнителей потоком теплоносителя (рис.10.17.).

Рис. 10.16. Схема сушки каучука центрифугированием:

1 – экструдер; 2 – поддон для водной крошки; 3 – линия рецикла воды; 4 – промежуточный бак; 5 – переливная линия; 6 – вход водной крошки; 7 – бак для рециркулирующей воды; 8 – насос;

9 – центрифуга; 10 – выход влажного воздуха; 11 – каучук на брикетирование и упаковку

Рис. 10.17. Схема получения резиновых гранул с сушкой латекса распылением: 1 – распылительная зона; 2 – распылительное устройство; 3 – зона сушки; 4, 6 – сепараторы;

5 – пневмотранспортер; 7 – гранулятор.

Потоки: I – латексы; II – горячий воздух; III – холодный воздух;

IV – горячий воздух и ингредиенты; V – парогазовая смесь;

Источник