Способ регулирования процесса гомогенизации гранулированного полимерного материала

/00, В 01 Р 3/02 11,.1 А,З.М 3ИП,. .:, Е"И 3 г,: ;". ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕВТОРСНОМУ СВИДЕТЕПЬСТВУ Я 00 о ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР(56) Макаров Ю,И. Аппараты для смешения сыпучих материалов. - М.: Машиностроение, 1973, с. 51-55.Авторское свидетельство СССРВ 812331, кл. В 01 Р 13/02, 1981,(54) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССАГОМОГЕНИЗАЦИИ ГРАНУЛИРОВАННОГО ПОЛИМЕРНОГО МАТЕРИАЛА(57) Изобретение касается промышленного производства пластмасс и можетбыть использовано при гомогенизациисыпучих гранулированных полимерныхматериалов, например полиэтилена,полипропилена, полистирола. Цельизобретения - получение продукта заданной гомогенности. Сущность изобретения состоит в том, что задают,время гомогенизации, одновременноизмеряют показатели текучести расплава (ПТР) и массу загружаемого грануобретение относится к промьппл производству пластмасс и може лята. После каждого измерения определяют методом линеаризации ПТР каждого горизонтально расположенного слоя весом 1 т. Последовательно определенное число раз рассчитывают ПТР каждого слоя пропорционально предыдущим ПТР данного и нижележащего слоев. На основании последнего расчета ПТР определяют ожидаемый разброс ПТР гранулята во всем смесителе. Сравнивают заданное и ожидаемое знаЮчения разброса ПТР, прекращают загрузку при больном значении последнего. Проводят гомогениэацию при заданном времени гомогенизации или измеряют на стадии загрузки одновременно с ПТР массу загруженного гранулята. После полной загрузки определяют методом линеаризации ПТР каждого горизонтального слоя гранулята весом 1 т, Рассчитывают последовательно для каждого промежутка времени ь= 1/С, ч,соответствующего перемещению 1 т гранулята через вертикальную трубу с заданной скоростью С, т/ч, ПТР каждого слоя пропорционально ПТР данного и нижележащего слоев. Определяют для того же промежутка времени разброс ПТР всего гранулята. Определяют суммарное значение всех промежутков времени при достижении требуемого разброса ПТР. Проводят гомогеннзацию в течение полученного значения времени, 1 ил 2 табл. быть использовано при гомогениэациисыпучих гранулированных полимерныхматериалов, например полиэтилена, полипропилена, полистирола и других,Цель изобретения - достижение заданной степени гомогенности и повышение производительности гомогени 5затора.На, чертеже дана схема осуществления способа.П р и м е р 1. В пневматическийциркуляционный смеситель 1 с вертикальной трубой 2, характеризующийсякоэффициент смещения Ы= 0,089, загружают гранулированный полиэтилен(ПЭ). 15Периодически определяют показательтекучести расплава (ПТР) с помощьюанализатора 3 ПТР и одновременномассу загружаемого гранулята с помощью устройства 4. 20Характеристика загружаемой смесиприведена в таблице,Данные поступают в блок 5 запоминания информации. До включения в работу расчетного устройства б вводят 25в него расходгранулированного полиэтилена через вертикальную трубу 2,С = 28 т/ч, планируемое время гомогенизации= 6 ч и в блок 7 сравнения заданный разброс ПТР, К = 8%. 30Включают расчетное устройство пос"ле загрузки в смеситель 14 т гранулята.Расчетное устройство 6 всю массузагруженного в смеситель 1 гранулятаделит на М горизонтальных слоеввесом по 1 т, где М численно равновесу загруженного гранулята,(М=14).Далее расчетное устройство последовательно выполняет следующие операции: методом линеаризации на основании поступившей информации с ПТР загруженного гранулята рассчитываютПТР . каждого слоя; определяет минимальное (ПТР и) и максимальное(ПТР ,) значения ПТР, измеренныхпри загрузке гранулята (на началорасчета ПТРм, = 0,17 г/10 мин,ПТР , = 0,75 г/10 мин); рассчитывает условную долю компонента гранулята с ПТР, равным ПТР, в -ом слоепо формуле18 (ПТР; /ПТРмкс )(о 11 я (ПТРм ч д / ПТРмау с)55где х - номер слоя, изменяется от1 до М;по заданным значениям времени ,7 ирасходе гранулята через вертикальнуютрубу определяет количество гранулята К, которое должно пройти через вертикальную трубу 2, при условии, что процесс гомогенизации проводят при укаэанных значенияхи С:К =. Г С = б 28 = 168 т; имитируя процесс гомогенизации, последовательно 168 раз вычисляет значение основных долей компонента гранулята с ПТР, равным ПТР в д-ом слое по рекурентной формулер (,"1 с,р(," - (3(. ), (и 1з (л.т), (ид Си-фЭъ где и - шаг расчета, изменяется от1 до К; ( - коэффициент смешения, характеризующий конструктивные особенности смеситея, в который производится загрузка гранулята, изменяется в пределах от 0 до 0,5 и определяется опытным путем;(1 определяет ожидаемые значения ПТР по формуле 1 Я ПТР- ; 18 ПТР м ++ (1-р) 1 Р ПТРм, определяет ожидаемый разброс ПТР во всей смеси по формулеПТР , ПТР ин К ------------ 100%2 ПТРК(к (к 1 где ПТР , ПТР , ПТР р - соответственно минимальное, максимальное и среднее значения среди При массе загруженного гранулята 14 т ожидаемый разброс ПТР К=1,7%. 3 блоке 7 сравнения сравниваются К к В:.Поскольку К.с 8%, расчетное устройство 6 продолжает расчеты Кпо мере поступления новой информации о ПТР и массе загружаемого гранулята.При массе загруженного гранулята 41 т ожидаемое значение К,= 8,5%, что превышает заданное значение К = = 8%. Поэтому блок 7 сравнения выдает сигнал на открытие клапана 8 и закрытие клапана 9. При этом подача гранулята в смеситель 1 прекращается и начинается подача гранулята в резервный смеситель,Происходит сброс хранимой в блоке 5 информации и сбор информации о гра 147899нуляте, поступающем в резервный смеситель. Расчетное устройство 6 выключается.Проводят процесс гомогенизации41 т загруженного в смеситель 1 гранулята при заданном режиме, т,е,при С = 28 т/ч и= 6 ч,Для осуществления процесса гомогенизации подают воздух. После окончания гомогенизации готовый продуктвыгружают.Поставленная цель достигается свысокой точностью. Разброс ПТР готового продукта превышает заданное значение на 0,5 Х.П р и м е р 2, Процесс регулирования проводят аналогично примеруоднако задают разброс ПТР К = 18 Х,Ожидаемый разброс ПТР К,= 19 Х достигается при массе загруженного в смеситель 1 гранулята 55 т. Проводят гомогенизацию 55 т гранулята при заданном режиме, т.е, при С = 28 т/ч и6 ч, Поставленная цель достигается с высокой точностью. Разброс ПТРготового продукта превышает заданное значение на 1 .П р и м е р 3. Процесс регулирования проводят аналогично .примеру 1,однако задают разброс ПТР К = 23 Х,Ожидаемый разброс ПТР К,= 23,8 Х достигается при массе загруженного всмеситель 1 гранулята 60 т, Проводятгомогенизацию 60 т гранулята призаданном режиме, т.е. при С = 28 т/чи = 6 ч. Поставленная цель достигается с высокой точностью. РазбросПТР,готового продукта превышает заданное значение на 0,8 Х.П р и м е р 4. Процесс регулирования проводят аналогично примеру 1,однако загружают гранулированныйполистирол (ПС) и задают планируемоевремя гомогенизации Г = 7 ч. Ожидаемый разброс ПТР К = 8,9 Х достигаетсяпри массе загруженного в смеситель 1гранулята 43 т, Проводят гомогенизацию 43 т гранулята при заданном режиме, т,е, при С = 28 т/ч и т= 7 ч.Поставленная цель достигается свысокой точностью. Разброс ПТР готового продукта превьппает заданноезначение на 0,9 Х.П р и м е р 5. Процесс регулирования проводят аналогично примеру 1,однако загружают гранулированныйполипропилен (ПП) и задают планируемое время гомогенизации = 4 ч, 50 загрузки полиэтилена замеряютпоказатель текучести расплава и одновременно массу загруженного гранулята. В результате получены следующие данные замеров:ПТР, г/10 мин: 0,19; 0,17; 0,2;0,24; 0,33; 0,42; 0,4; 0,38; 0,37;0,38.Масса, т: 1,0; 8,0; 16,0; 24,0; 5 1 О 15 202530354045 а разброс ПТР К = 18 Х. Ожидаемый разброс ПТР К,= 19,4 Х достигается прн массе загруженного в смеситель 1 гранулята 40 т, Проводят гомогенизацию 40 т гранулята при заданном режиме, т.е. при С = 28 т/ч. Поставленная цель достигается с высокой точностью. Разброс ПТР готового продукта превышает заданное значение на 1,4 Х.П р и м е р 6. Процесс регулирования проводят аналогично примеру 1, однако задают планируемое время гомогенизации= 7 ч, а расход гранулята через вертикальную трубу 2 равным 40 т/ч. Ожидаемый разброс ПТР К,= 8,8 Х достигается при массе загруженного в смеситель 1 гранулята 46 т. Проводят гомогенизацию 46 т гранулята при заданном режиме, тепри С = 40 т/ч и ь = 7 ч. Поставленная цель достигается с высокой точностью, Разброс ПТР готового продукта превышает заданное значениена 0,8 Х.П р и м е р 7. Процесс регулирования проводят аналогично примеру 1, однако задают планируемое время гомогенизации т= 7 ч в пневматическом циркуляционном смесителе 1, характеризующемся коэффициентом смешения0,15, Ожидаемый разброс ПТР К,= 9 Х достигается при массе загруженного в смеситель 1 гранулята48 т Проводят гомогенизацию 48 тгранулята при заданном режиме.,т.е, при С = 28 т/ч и= 7 ч. Поставленная цель достигается с высокой точностью, Разброс ПТР готового продукта превышает заданное значение на 1 Х.Результаты расчетов примеров 1-7 приведень. в таблице,Характеристика загружаемого гранулята приведена в табл,2,П р и м е р 8, .В пневматическийсмеситель с вертикальной трубой, характеризующейся коэффициентом смешения = 0,25, загружают 72 т гранулированного полиэтилена, На стадии1478199 40 Требуется провести процесс гомогениэации при расходе гранулята через вертикальную трубу С = 28 т/ч в течение такого времени, чтобы готовый продукт имел разброс ПТР ( 20 .Для этого массу загруженного гранулята разделяют на М слоев каждый весом по 1 т (М=72), Затем методом линеаризации между смежными значения О ми ПТР определяют ПТР каждого слоя1и представляют его в следующем виде: 1 Д ИТР, =Р,18 ПТР +1 -)8,)1 Д ПТР,где 1 - номер слоя, изменяется в пределах от 1 до М;ПТР, ПТР , - соответственно минимальное и максимальное значения ПТР, измеренные при загрузке. 20(В данном примере ПТР,кан0,17 г/10 мин, а ПТР =0,42 г/10 мин);р - условная доля компонента гра 1нулята с ПТР, равным ПТР25.в .-м слое:1 (ПТР/ПТР )1 е (АР /ПТР.)Затем последовательно для каждого шага (и) расчета, соответствующе-,1 1 го промежутку временирассчитывают значения в ",.)с учетом пведыдущих значений (на первом шаге, когда п=1 - на основании р") по1 рекурентной Формуле: ьЬ-и +( (и- (ь-с) где Ы - коэФФициент смешения, характеризующий конструктивные особенности смесителя и изменяется в пределах от 0 до 45 0,5 - определяется опытным путем в зависимости от типа гомогенизатора.(и)Ожидаемое значение ПТР . определяют по Формуле 50 1 я ПТР"; = р 18 1 ТР +(1-р".)1 еПТР,Затем рассчитывают разброс ПТР:(992)равен 19,8 Ж, что соответствует исходному требованию (К ( 20 ).Суммарное значение всех промежутков времени 7 = 14 ч,Проводят гомогенизацию в течение14 ч.П р и м е р 9. Процесс загрузкипроводят аналогично примеру 8,однако в пневматический смесительзагружают 72 т гранулированного полистирола. В процессе замеров получаютследующие результаты:ПТР, г/10 мин: 0,17; 0,42; 0,19;0,40; 0,20; 0,38; 0,24; 0,37; 0,33;0,38,Масса, т: 1,0; 8,01 16,0; 24,0;32,0; 40,0; 48,0; 56,0; 64,0, 72,Расчет времени гомогенизации, необходимого для достижения заданногоразброса, проводят при расходе гранулята через вертикальную трубу28 т/ч и о=0,25, В результате расчетов требуемый разброс ПТР (10% достигается на шаге и = 93 (К = 9,9%)и суммарное значение всех промежутков времени 7 составляет Я и == 3,3 ч.П р и м е р 10, Процесс загрузкипроводят аналогично примеру 8, однако в пневматический смеситель загружают 50 т гранулированного полипропилена и смеситель характеризуетсякоэФФициентом смешения Ы = 0,15,В процессе замеров получены следующие результаты:ПТР, г/10 мин: 0,19; 0,17; 0,2;0,24; 0,33; 0,42; 0,40; 0,38; 0,37;0,38.Масса, т: 1,0; 6,0; 10,0; 16,0;22,0; 26,0; 32,0; 38,0; 43,0; 50,0,В результате расчетов требуемыйразброс ПТР ( 20 . достигается на шаге ц=280 (К =19,9) и суммарное(8 означение всех промежутков времениГп - - 10 ч,Проводят гомогениэацию в течение10 ч. Формула изобретения Способ регулирования процесса гомогенизации гранулированного полимерного материала (гранулята) в1478199 Таблица Параметры спос анноготериала ПЭ ПЭ ПЭ ПС ешения 0,089 0,089 0,089 0,0 ид гранулиро олимерного м оэффициент см Планируемое вр омогенизации асход гранул ез вертикаль Э ПЭъ 089 Оэ 1 8 6 6 6 та чтру 28 8 28 0 2 у, т ный разброс 23 8 8 пневматическом циркуляционном смесителе с вертикальной трубой, включающий загрузку гранулята, его гомогенизацию, периодическое определение5показателя текучести расплава и показателя гомогенности гранулята, вкачестве которого используется разброс показателя текучести расплава,выгрузку готового продукта, о т л и - 10ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюдостижения заданной степени гомогенности и повышения производительностигомогенизатора, задают время гомогенизации, измеряют на стадии загрузки 15массу загружаемого грануляа одновременно с измерением показателя текучести расплава, после каждого измерения определяют методом линеаризациипоказатель текучести расплава каждого горизонтально расположенного слоявесом в 1 т, загруженного в смесительгранулята последовательно, К = Г Сраз, что соответствует перемещениюК т загруженного гранулята через вертикальную трубу со скоростью С т/ч,в течение заданного времени Г,рассчитывают показатель текучести расплава каждого слоя пропорциональнопредыдущим показателям текучести 30расплава данного и нижележащегослоев, на основании последнего (К)расчета показателей текучести расплава определяют ожидаемый разброс показателя текучести расплава гранулятаво всем смесителе, сравнивают заданное и ожидаемое значения разбросапоказателя текучести расплава, прекращают загрузку при большем значении последнего и проводят гомогенизацию при заданном режиме гомогениэации или проводят полную загрузку гомогенизатора, измеряя на стадии загрузки массу загружаемого гранулятаодновременно с измерением показателятекучести расплава гранулята, послезагрузки определяют методом линеаризации показатель текучести расплавакаждого горизонтально расположенногослоя гранулята весом в 1 т, рассчитывают последовательно для каждогопромежутка времени= 1/С, ч, соответствующегоперемещению 1 т загруженного гранулята через вертикальнуютрубу с заданной скоростью С т/ч,показатель текучести расплава данного и нижележащего слоев и определяютдля того же промежутка времени ожидаемый разброс показателя текучестирасплава всего гранулята по рассчитанным показателям текучести расплава каждого слоя, определяют суммарное значение всех промежутков временипри достижении требуемого разброса показателя текучести расплава,проводят гомогенизацию в течение полученного значения времени.. Котельникованич Корректор Л Составитель Техред М.Хо актор О.Голова пен каз 2363/48 Тираж 789 ПодписноеНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 гарина,101 Производственно-издательский комбинат Патент1 И